РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

s
Полезная модель относится к области насосостроения, в частности к центробежным насосам одностороннего или двустороннего входа, с коэффициентом быстроходности n=40-100 и количеством лопастей рабочего колеса z=5-7 и может быть использована при изготовлении рабочих колес, например, центробежных консольных насосов.
2л
1
1
1л
Известно рабочее колесо центробежного насоса, состоящее из ведущего и покрывного дисков с расположенными между ними лопастями, количество которых составляет z=6-7, установленных на выходе из рабочего колеса под углом β равным 18÷20°. Толщина лопасти на входе определяется по формуле: , где k - коэффициент стеснения потока; D - средний диаметр входа на лопасти рабочего колеса; β - угол установки лопастей на входе у покрывного диска. (А.К.Михайлов, В.В.Малюшенко, «Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование». М., Машиностроение 1977, стр.27-34, 136-137, 140, рисунок 14).
ном
Недостатком известной конструкции является обеспечение стабильной напорной характеристики только в узком диапазоне значений угла установки лопастей на выходе из рабочего колеса и определение толщины лопасти по средней линии тока без учета возможности возникновения обратных токов на некоторых участках рабочего колеса на режимах работы насоса ниже номинального (при Q=0-0,4Q). Обратные токи, способствующие стабилизации напорной характеристики, возникают на периферии входной горловины и участках лопастей, примыкающих к ней, т.е. непосредственно у покрывного диска. В случае установки лопастей на выходе под углом выше 20°, что в некоторых случаях необходимо для обеспечения повышения напорности рабочего колеса, возможна недостаточная стабильность напорной характеристики на режимах ниже номинального (в первую очередь, это возможно при работе насоса в параллельном режиме, например, при одновременной работе нескольких насосов в одной сети).
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение стабильности напорной характеристики рабочего колеса в более широком диапазоне значений угла установки лопастей на выходе из него за счет оптимизации значений толщины входных кромок лопастей в месте их соединения с покрывным диском.
Технический результат достигается тем, что в рабочем колесе центробежного насоса, состоящем из ведущего и покрывного дисков с расположенными между ними лопастями, согласно полезной модели, лопасти в месте их соединения с покрывным диском выполнены толщиной входных кромок, равной: , где
z - количество лопастей;
n
D - диаметр входа потока в месте соединения лопасти с покрывным диском;
1л
β - угол установки лопастей на входе в рабочее колесо;
1
1
k - коэффициент стеснения потока, выбранный в пределах диапазона значений: k=1,13÷1,37.
1л
n
1
1
2л
Определение толщины лопасти на входе в рабочее колесо в месте соединения входной кромки лопастей с покрывным диском в зависимости от значения угла β установки лопастей на входе в рабочее колесо и диаметра входа потока в месте соединения лопасти с покрывным диском D с учетом коэффициента стеснения потока k, взятым в диапазоне k=1,13÷1,37, обеспечивает стабильность напорной характеристики в диапазоне значений угла установки лопастей на выходе из рабочего колеса β=18°÷27°.
Полезная модель поясняется графически, где:
- на фиг.1 изображен разрез рабочего колеса плоскостью, проходящей через ось его вращения;
- на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
- на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.
Рабочее колесо центробежного насоса содержит ведущий диск 1, покрывной диск 2, лопасти 3 с входной кромкой 4 и выходной кромкой 5.
1л
n
1
1
2л
Толщина входных кромок лопастей 3 в месте их соединения с покрывным диском 2 (местом соединения в данном случае считается поверхность сечения лопасти, прилегающая к покрывному диску 2 и соединенная с ним) выполнена в зависимости от значения угла β установки лопастей 3 на входе в рабочее колесо и диаметра D расположения диаметра входа (точки 6 на фиг.2) в месте соединения лопасти 3 с покрывным диском 2 с учетом коэффициента стеснения потока k, взятым в диапазоне k=1,13÷1,37, и определяется зависимостью: , где z - количество лопастей. При этом диапазон угла установки лопастей 3 на выходе из рабочего колеса равен β=18÷27°.
s
Данная зависимость определена с помощью методики оптимизации напорной характеристики центробежных насосов с коэффициентом быстроходности n=40-120 путем выбора оптимальных геометрических и гидродинамических параметров рабочего колеса в нелинейном многомерном пространстве исследуемых параметров.
л
1л
л
1
2л
По результатам оптимизационного исследования расчетным путем были определены значения δ=f(β) и δ=f(k) при углах β установки лопастей на выходе в переделах 18÷27° с условием обеспечения стабильности напорной характеристики насоса.
s
1л
1
n
л
1л
1
л
л
n
1л
1
Так при минимальных и максимальных значениях рекомендуемых для насосов с коэффициентом быстроходности n=40-100 углов установки лопастей в диапазоне β=14÷23° и коэффициента стеснения k=1,13÷1,37 при значении диаметра входа в месте соединения лопасти с покрывным диском, например 100мм (D=100 мм), толщина лопасти δ, соответственно, будет равна 1,5 мм и 3,8 мм. Любое другое промежуточное значение β и k дадут для δ значения в диапазоне δ=1,5÷3,8 мм. Изменение параметра D в рамках рекомендуемых диапазонов углов установки на входе β и коэффициента стеснения k приведет к изменению диапазонов толщин лопастей в месте их соединения с покрывным диском.
Таким образом, полезная модель позволяет получить оптимальные геометрические и гидродинамические параметры рабочего колеса для достижения необходимой стабильности напорной характеристики в максимально возможном диапазоне угла установки лопасти на выходе из рабочего колеса.