ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС ДЛЯ ВЯЗКИХ АБРАЗИВОСОДЕРЖАЩИХ ЗАТВЕРДЕВАЮЩИХ СРЕД
PUMP FOR VISCOUS ABRASIVE-CONTAINING HARDENING MEDIA

Изобретение относится к насосной технике, а именно - к конструкциям центробежных насосов, предназначенных преимущественно для перекачки вязких абразивосодержащих затвердевающих сред типа пульпы, бетонных и тому подобных растворов, а также может быть использовано в других областях техники для подачи жидкостей и суспензий за счет энергии центробежных сил.
Разработка конструкции центробежного насоса для перекачки вязких абразивосодержащих затвердевающих сред представляет собой довольно сложную техническую задачу, так как проточная часть насоса испытывает значительное абразивное воздействие со стороны перекачиваемой среды и забивается ее компонентами, проникающими в застойные зоны между деталями и узлами насоса. Затвердевание последних в этих застойных зонах неизбежно приводит к выходу из строя насоса. При этом происходит прочное связывание узлов насоса, делающее невозможным его ремонт или разборку для замены узлов на новые.
Известны различные конструкции центробежных насосов для перекачки вязких сред, но все они обладают многими недостатками, делающими их непригодными для использования в качестве бетононасосов.
Так, известны конструкции центробежных насосов для вязких сред, содержащие корпус с входным осевым и улиточным выходным патрубками, внутри которого установлено рабочее колесо в виде одного ведущего и одного или более ведомых дисков, соединенных между собой стержнями [патент РФ на полезную модель №85578, кл. F04D 11/00, заявка №2009110892/22 от 25.03.2009; патент РФ на изобретение №2285154, кл. F04D 11/00, заявка №200511057/06 от 11.04.2005]. Общими их недостатками являются низкий ресурс работы из-за быстрого абразивного износа соединяющих диски стержней, расположенных поперек потока, незначительный КПД и трудоемкость ремонта.
Известны также конструкции центробежных насосов для вязких сред с рабочим органом в виде оседиагонального шнека [патент РФ на полезную модель №32549, кл. F04D 11/00, заявка №2003112303/20 от 30.04.2003; установка насосная УОДН120-100-65, паспорт 5Н.31.00.00ПС производства ФГУП УКВЗ, г.Усть-Катаев, http//www.oilpump.ru]. Недостатками насосов являются малый ресурс работы рабочего органа при перекачке абразивосодержащих сред из-за сравнительно малой толщины стенок шнека, невозможность полной промывки водой проточной части насоса вследствие наличия застойных зон, куда через незначительные зазоры между уздами и деталями насоса проникает бетонный раствор, который после затвердевания приводит к выходу из строя насоса вследствие заклинивания и полной его неремонтоспособности, так как узлы проточной части насоса невозможно разобрать для замены на новые.
Известны центробежные насосы с рабочими органами в виде лопаточного колеса закрытого типа [патент РФ на полезную модель №2130, кл. F04D 29/18, заявка №940332656/20 от 12.09.1994] и лопаточного колеса полуоткрытого типа [патент РФ на полезную модель №32836, кл. F04D 7/00, заявка №2003115297/20 от 25.05.2003]. Общими недостатками известных насосов являются трудоемкость изготовления рабочих лопаточных колес, невозможность полной промывки последних водой по окончании работы насоса, а также малый ресурс работы при перекачивании содержащих механические примеси жидкостей.
Наиболее близким к изобретению является центробежный насос для абразивосодержащих сред, содержащий корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, внутри которого установлено рабочее колесо, выполненное в виде несущего диска с закрепленными на нем изогнутыми лопатками, расположенными перпендикулярно диску [патент РФ на полезную модель №65984, кл. F04D 7/00, 27.08.2007, заявка №2006134869/22 от 02.10.2006]. Рабочее колесо известного насоса выполнено полуоткрытого типа с изогнутыми лопатками постоянной толщины.
Недостатками известного насоса являются малый ресурс работы из-за быстрого абразивного износа тонких лопаток рабочего колеса, а также невозможность применения для перекачивания бетонных растворов вследствие наличия застойной зоны между нижней плоскостью несущего диска и корпусом, которая недоступна для полной промывки водой от бетонного раствора, что после отверждения последнего неизбежно приведет к полной негодности насоса.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных недостатков и создание простого по конструкции и технологичного в изготовлении центробежного насоса, способного многократно и длительно перекачивать вязкие абразивосодержащие затвердевающие среды типа раствора бетона.
Технический результат достигается тем, что в центробежном насосе для вязких абразивосодержащих затвердевающих сред, содержащем корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, внутри которого установлено рабочее колесо, выполненное в виде несущего диска с закрепленными на нем изогнутыми лопатками, расположенными перпендикулярно диску, согласно изобретению рабочее колесо выполнено цельнолитым, при этом лопатки имеют переменный профиль, расширяющийся в сторону от центра рабочего колеса, в несущем диске между лопатками выполнены окна, а нижняя плоскость несущего диска расположена выше нижней плоскости лопаток.
Предлагаемое изобретение иллюстрировано чертежами, где
на фиг.1 схематично показан общий вид насоса в поперечном разрезе;
на фиг.2 - вид рабочего колеса с обратной стороны;
на фиг.3 - разрез колеса.
Перечень позиций и обозначений на чертежах:
1 - корпус насоса;
2 - нагнетательный патрубок;
3 - рабочее колесо;
4 - ступица;
5 - вал;
6 - шпонка;
7 - несущий диск;
8 - лопатка;
9 - окно в несущем диске;
δ - зазор между нижними плоскостями несущего диска и лопатки.
Центробежный насос для вязких абразивосодержащих затвердевающих сред содержит улиточный корпус 1 со всасывающим осевым патрубком (на разрезе не виден) и нагнетательным патрубком 2. Внутри корпуса 1 установлено рабочее колесо 3, закрепленное своей ступицей 4 на валу 5 при помощи шпонки 6. Рабочее колесо 3 выполнено в виде цельнолитой детали и состоит из несущего диска 7 с четырьмя изогнутыми лопатками 8, расположенными перпендикулярно диску 7. Лопатки 8 имеют переменный профиль, расширяющийся в сторону от центра рабочего колеса 3. В несущем диске 7 между лопатками 8 выполнены окна 9. При этом нижняя плоскость несущего диска 7 расположена выше нижней плоскости лопаток 8 с зазором 5.
Работа заявляемого устройства происходит обычным для центробежных насосов образом. Бетонный раствор захватывается вращающимся рабочим колесом 3 и подается в нагнетательный патрубок 2.
Благодаря наличию на несущем диске 7 окон 9 выступающие за пределы диска 7 лопатки 8 выполняют дополнительно функцию скребка, препятствуя налипанию склонного к затвердеванию бетонного раствора между рабочим колесом 3 и корпусом 1, а также выполняют дополнительно функцию перемешивания бетонного раствора. Выполнение лопаток 8 расширяющимися в сторону от центра рабочего колеса 3 позволяет увеличить ресурс работы насоса, так как находящиеся в зоне максимального абразивного воздействия периферийные части лопаток 8 выполнены утолщенными и будут дольше служить.
После окончания работы насоса осуществляют его промывку водой от бетонного раствора известным образом. Благодаря активному перемешиванию бетонного раствора при перекачке и отсутствию застойных зон в проточной части насоса количество оставшегося внутри него бетонного раствора незначительно и легко удаляется промывочной водой. Так как нижняя плоскость несущего диска 7 расположена выше нижней плоскости лопаток 8, то между диском 7 и корпусом 1 имеется достаточный для прохождения промывочной воды зазор 8.
Использование предлагаемого изобретения существенно увеличивает ресурс работы центробежного насоса при перекачке бетонных и тому подобных абразивосодержащих вязких затвердевающих растворов, упрощает конструкцию и технологию изготовления рабочего колеса, обеспечивая при этом дополнительно диспергирование бетонных растворов, что улучшает их качество.