ДВУХЗАВИТКОВЫЙ ОТВОД ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, а именно, к спиральным отводам центробежных насосов для перекачивания жидкостей, используемых в тепловой и атомной энергетике, водоснабжении, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, нефтяном трубопроводном транспорте и других областях промышленности.
Известен отвод центробежного насоса, образованный профилированным корпусом насоса, изготавливаемым методом литья. Данный отвод выполнен в виде двухзавиткового спирального отвода [Ломакин А.А., Центробежные и осевые насосы - М. - Л.: Машиностроение, 1966. - С. 266, рис. 133].
Насосы с двухзавитковым спиральным отводом широко используется на магистральных трубопроводах, подтверждая собственную высокую экономичность и надежность при номинальных подачах. Вместе с тем, технология ввода в действие и эксплуатация магистральных трубопроводов требуют изменения подачи насосов. Так, на первом этапе эксплуатации, перекачивание нефти проводится при подаче, составляющей примерно половину от номинальной, а на втором этапе - примерно две трети от номинальной подачи. В этой связи в существующих магистральных насосах предусмотрены основной и сменные роторы. Замена рабочих колес приводит к повышению экономичности и надежности по сравнению с работой насоса с основным ротором на этих режимах, однако, это улучшение относительно невелико, так как двухзавитковый спиральный отвод рассчитан на основной номинальный режим.
Известен отвод центробежного насоса, содержащий канал, образованный корпусом и крышкой насоса с размещенной в нем профиллированной вставкой в виде многоканального направляющего аппарата с прямоосными диффузорными каналами или лопаточного направляющего аппарата с кривоосными диффузорными каналами (Патент РФ №105694, опубл. 20.06.2011).
Выполнение профилированной вставки в виде многоканального направляющего аппарата позволяет повысить КПД насоса при обеспечении требуемых напоров на недогрузочных режимах работы насоса.
Вместе с тем, при наличии в отводе языков, образующих двухзавитковую спираль, произвольно установленный направляющий аппарат не обеспечивает безударного входа в спиральный отвод, что приводит к гидравлическим потерям и снижению экономичности насоса.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение экономичности насоса на магистральных трубопроводах с различным уровнем подачи рабочей среды, за счет обеспечения оптимальных входных характеристик двухзавиткового спирального отвода в зависимости от входных характеристик рабочего колеса.
Технический результат достигается тем, что в двухзавитковом отводе центробежного насоса, содержащем канал, образованный корпусом с крышкой насоса, с размещенной в нем профилированной вставкой в виде многоканального направляющего аппарата с диффузорными каналами, направляющий аппарат установлен в канале с возможностью сопряжения с языками отвода так, что входные кромки каждого из языков отвода своей верхней и нижней поверхностью сопряжены, соответственно, с двумя соседними каналами направляющего аппарата, выполненными отличными от остальных его каналов по длине и диффузорности, при этом диаметр выходной кромки каналов направляющего аппарата, сопряженных с верхней поверхностью входных кромок языков, выполнен не меньше диаметра расположения этих входных кромок языков, а каналы направляющего аппарата, сопряженные с нижней частью языков, образуют совместно с поверхностью языка спиральные каналы, выполненные с участками с переменной и постоянной площадью сечения.
Возможность сопряжения направляющего аппарата с языками отвода так, что входные кромки каждого из языков отвода своей верхней и нижней поверхностью сопряжены, соответственно, с двумя соседними каналами направляющего аппарата, выполненными отличными от остальных его каналов по длине и диффузорности, обеспечивает оптимальное безударное течение потока из каналов направляющего аппарата в двухзавитковый отвод насоса, что повышает экономичность насоса.
Выполнение каналов направляющего аппарата, сопряженных с верхней поверхностью входных кромок языков, с диаметром расположения их выходной кромки не меньше диаметра расположения входной кромки языка обеспечивает плавный вход потока в наружный по отношению к языку канал спирального отвода насоса (язык условно разделяет спиральный отвод на наружный и внутренний каналы).
Сопряжение каналов направляющего аппарата с нижней поверхностью входных кромок языков с образованием совместно с поверхностью языка спиральных каналов, обеспечивает безударное натекание потока из направляющего аппарата во внутренний канал спирального отвода. Выполнение диффузорных каналов направляющего аппарата, сопряженных с нижней поверхностью входных кромок языков, с участками с переменной и постоянной площадью сечения обеспечивает оптимальное сопряжение языка с внутренним каналом спирального отвода, при котором диффузорный канал направляющего аппарата в месте сопряжения с нижней поверхностью языка переходит в канал с постоянным сечением, соответствующим сечению на выходе из диффузорного канала, а затем сечение канала опять увеличивается, вновь образуя его диффузорный участок. При этом обеспечивается безударное течение потока во всем канале без существенного снижения гидравлического напора.
На чертеже представлен разрез двухзавиткового отвода центробежного насоса.
Двухзавитковый отвод центробежного насоса содержит спиральный канал 1, образованный корпусом насоса 2. Корпус выполнен с языком 3, образованным на месте перехода корпуса в выходной патрубок 4, и языком 5, размещенным на внутренней стенке корпуса 2 и являющимся перегородкой (разделителем выходного потока), образующей спираль отвода.
Внутри спирального канала 1 в радиальном пространстве, ограниченном наружным диаметром рабочего колеса 6 и языками 3 и 5 размещен направляющий аппарат 7 с диффузорными каналами. Входные кромки языка 3 сопряжены с двумя соседними каналами 8 и 9 направляющего аппарата 7, а входные кромки языка 5 сопряжены с каналами 10 и 11 направляющего аппарата 7. Диаметр расположения выходной кромки каналов 8, 10 выполнен не ниже диаметра расположения входной кромки языков 3, 5. Каналы 8, 9, 10 и 11 отличаются от всех остальных каналов направляющего аппарата 7 по длине и диффузорности. Каналы 9, 11 сопряжены с нижней частью языков 3,5 и образуют совместно с поверхностью языка спиральные каналы, включающие участки с переменным и постоянным сечением.
Перекачиваемая среда поступает к рабочему колесу 6, где происходит преобразование энергии привода в энергию потока. Из рабочего колеса 6 перекачиваемая среда поступает в направляющий аппарат 7, где происходит выравнивание потока и частичное преобразование энергии с минимальными потерями. Из направляющего аппарата 7 перекачиваемая среда поступает в двухзавитковый отвод, где происходит дальнейшее преобразование энергии, и через напорный патрубок 4 - в трубопровод.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить экономичность насоса.