ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИХРЕВОЙ НАСОС

Полезная модель относится к гидравлическим машинам, в частности к насосам, и может быть использована в пожарном деле, в составе насосных установок на объектах нефтепродуктообеспечения, наиболее широко -в составе автомобильных средствах заправки и транспортирования нефтепродуктов.
Известен насос со ступенчато изменяемой величиной напора, который содержит расположенные на одном валу центробежную ступень с низконапорным отводом и всасывающим патрубком и вихревую ступень с высоконапорным отводом и всасывающим патрубком, связанном с низконапорным отводом, причем высоконапорный отвод связан с низконапорным отводом и всасывающим патрубком центробежной ступени соответственно через переключатель и перепускной клапан [1 - Авторское свидетельство СССР №694661, F 04 D 1/10, 1978].
Недостатком данной конструкции является опасность возникновения отказов из-за перегрева жидкости в вихревой ступени при временных прекращениях подачи перекачиваемой жидкости.
Другой известный насос содержит центробежную ступень и вихревую
ступень, присоединенные к общему приводу, в приводе имеется муфта включения вихревой ступени, причем всасывающий патрубок вихревой ступени связан с низконапорным отводом центробежной ступени, а высоконапорный отвод вихревой ступени связан с низконапорным отводом и всасывающим патрубком центробежной ступени соответственно через переключатель и перепускной клапан [2 - Авторское свидетельство СССР №972162, F 04 D 1/10, 1982]. При работе такого насоса вихревая ступень при необходимости отключается для изменения величины напора, а в случае временного прекращения подачи перекачиваемой жидкости жидкость циркулирует из высоконапорного отвода во всасывающий патрубок центробежной ступени через золотник.
Недостаток такого технического решения - наличие общего привода с возможностью подключения вихревой ступени - усложняет конструкцию устройства, снижает К.П.Д. насосного агрегата в целом, вызывает потребность в обслуживании при управлении приводом.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является центробежно-вихревой насос для перекачки маловязких жидкостей, состоящий из корпуса со всасывающим и напорным патрубками корпуса, приводной вал, последовательно включенные центробежная и вихревая секции корпуса, внутренние полости которых соединены между собой проточным каналом вдоль приводного вала, центробежная секция соединена с внутренней полостью входного патрубка, а вихревая секция соединена
с внутренней полостью напорного патрубка, закрепленные на валу лопастное и вихревое колеса, располагающиеся в центробежной и вихревой секциях корпуса соответственно [3 - Самовсасывающий центробежно-вихревой насос СЦЛ-20-24. Инструкция по эксплуатации и хранению. - М.: Внешторгиздат, 1982. - C.18. - прототип].
Центробежно-вихревой насос компактен, конструктивно прост, обладает самовсасывающей способностью, однако ему присущ недостаток -работа только в режиме "высокого давления" при низком К.П.Д.
Технический результат предлагаемой полезной модели - расширение возможной области использования насоса - возможность подачи насосом жидкости в режимах "высокого давления" и "низкого давления".
Указанный технический результат достигается тем, что известный центробежно-вихревой насос, содержащий корпус с входным и напорным патрубками, внутри корпуса на приводном валу, закреплены лопастное и вихревое колеса, располагающиеся соответственно в последовательных (относительно потока перекачиваемой жидкости) центробежной и вихревой секциях корпуса насоса, причем секции соединены между собой проточным каналом, соосным приводному валу, согласно полезной модели насос дополнительно снабжен клапаном, который установлен внутри напорного
патрубка и в режиме перекачки соединяет периферию центробежной секции корпуса с внутренней полостью напорного патрубка.
На фигуре представлен центробежно-вихревой насос (продольный разрез).
Центробежно-вихревой насос состоит из корпуса 1 с входным 2 и напорным 3 патрубками, с центробежной 4 и вихревой 5 секциями корпуса. Секции 4 и 5 соединены между собой проточным каналом 6, выполненного в виде отверстия в стенке корпуса между секциями. Насос содержит приводной вал 7, который опирается на подшипниковые опоры 8 и проходит внутри отверстия в стенке корпуса между секциями корпуса (отверстие соосно валу); на валу закреплены лопастное 9 и вихревое 10 колеса, располагающиеся в центробежной и вихревой секциях корпуса соответственно. Насос имеет клапан 11, который находится внутри напорного патрубка 3 и соединяет периферию центробежной секции 4 с внутренней полостью 12 напорного патрубка 3. Запорный элемент клапана 11 выполнен тарельчатым, соединенный штоком с электроприводом марки ПЭШ-4-21, причем клапан должен выдерживать давление перекачиваемой жидкости, достигаемое в центробежной секции, и открываться при заданной величине давления жидкости, измеренной датчиком давления (на фиг. не показан).
Насос работает следующим образом:
Этап «Подготовка насоса к работе» Для запуска насоса необходимо подключить насос к отводам (нагрузке) путем присоединения гидравлических линий, заполнить внутренние полости корпуса 1 насоса некоторым объемом перекачиваемой жидкости (или жидкости, допустимой к смешиванию с перекачиваемой жидкостью и имеющей малую величину давления насыщенных паров жидкости).
Этап «Режим высокого давления» При вращении вала 7 в направлении, указанном стрелкой со, насос начинает производить самовсасывание газожидкостной смеси из входного патрубка 2 за счет работы вихревой ступени, при этом под воздействием создаваемого вихревой ступенью разрежения во внутренней полости 2 входного патрубка корпуса 1 заполняется движущейся по стрелке А перекачиваемой газожидкостной смесью, далее под воздействием сил инерции, создаваемых лопастным колесом 9, смесь движется через лопастное колесо 9 в центробежную секцию 4 и через проточный канал 6 поступает внутрь вихревой секции 5, далее проходит сквозь вихревое колесо 10, поступает в напорный патрубок 3 и выходит из него по стрелке Б в отвод (при этом клапан 11 закрыт). При наличии газовоздушных включений в перекачиваемой жидкости происходит разделение на жидкостную и паровую фазы внутри внутренней полости 12
напорного патрубка 3 и жидкость стекает назад вовнутрь вихревой секции 5. Во время этапа производится постепенное заполнение гидравлических линий перекачиваемой жидкостью.
Этап «Режим низкого давления» При вращении вала 7 насоса и при заполненных гидравлических линиях насосом создается высокое давление жидкости в нагрузке; при необходимости (или по заданному закону управления
) производится перевод насоса на «режим низкого давления» путем открывания клапана 11 при подаче открывающего сигнала управления на привод клапана, после чего происходит соединение внутреннего объема 12 напорного патрубка 3 с объемом центробежной секции 4, а перекачиваемая жидкость поступает из лопастного колеса 9 через клапан 11 в напорный патрубок 3 насоса, и далее - в нагрузку. Во время работы насоса на данном этапе достигается наибольший К.П.Д. работы насоса.
Макет заявляемой конструкции центробежно-вихревого насоса был испытан в соответствии с требованиями нормативно-технического документа /4 - ГОСТ6134-87 Насосы динамические. Методы испытаний/. Результаты испытаний макета заявляемой конструкции и серийного насоса СЦЛ-20-24А на воде при температуре окружающего воздуха и перекачиваемой жидкости 15°С приведены в таблице.
Таблица
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ МАКЕТА ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИХРЕВОГО НАСОСА
Наименование
Величина показателя для
показателя
насоса
заявляемой конструкции насоса
СЦЛ-2044А (серийный)
Режим высокого давления
Режим низкого давления
Коэффициент полезного действия, %
33
33
65
при
Подаче, м<sup>3</sup>/час
30
30
52
Напоре, м
54
54
18
Частоте вращения, об/мин
1450
1450
Таким образом, полезная модель позволяет расширить области применения насоса благодаря возможности подачи насосом в режимах "высокого давления" и "низкого давления".
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство СССР №694661, F 04 D 1/10, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР №972162, F 04 D 1/10, 1982.
3. Самовсасывающий центробежно-вихревой насос СЦЛ-20-24А. Инструкция по эксплуатации и хранению. - М.: Внешторгиздат, 1982. - С.18. - прототип.
4. ГОСТ6134-87 Насосы динамические. Методы испытаний.