Центробежный насос

Полезная модель относится к области устройств, предназначенных для перекачки жидкостей, и может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве и для бытовых нужд.
Известен центробежный насос, состоящий из корпуса, внутри которого установлено рабочее колесо, которое имеет вход жидкости, выход жидкости и лопатки [CN 2204344, дата приоритета: 02.08.1993 г., дата публикации: 02.08.1995 г., МПК: F04D 07/04].
Известен центробежный насос, состоящий из корпуса, содержащего рабочее колесо, состоящее из плоских основного и покрывного дисков, имеющее вход жидкости, выход жидкости и лопатки, изогнутые в одной плоскости [CN 205779755, дата приоритета: 19.05.2016 г., дата публикации: 07.12.2016 г., МПК: F04D 13/06].
В качестве прототипа выбран центробежный насос, состоящий из корпуса и рабочего колеса, установленного внутрь корпуса, при этом рабочее колесо состоит из плоского основного и конического покрывного дисков и содержит лопатки, изогнутые в двух плоскостях, при этом рабочее колесо имеет вход и выход жидкости [CN 204152837, дата публикации: 11.02.2015 г., МПК: F04D 29/24].
Недостатком прототипа и известных центробежных насосов является то, что, при расходе перекачиваемой жидкости менее расчетного, на выходе из рабочего колеса, а также в кольцевом или спиральном отводе корпуса образуются вихри, которые могут приводить к потере энергии движения перекачиваемой жидкости, снижению КПД и эксплуатационных характеристик центробежного насоса.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эксплуатационных характеристик центробежного насоса.
Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является повышение КПД центробежного насоса.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Центробежный насос состоит из корпуса и рабочего колеса, которое содержит лопатки, имеет вход, выход и снабжено на выходе разделителем потока жидкости, выполненным в виде кольцевой пластины. В отличие от прототипа кольцевая пластина выполнена плоской и установлена в плоскости поперечного сечения рабочего колеса.
Рабочее колесо центробежного насоса может иметь плоскую или вогнутую форму. Рабочее колесо состоит из основного и покрывного дисков и лопаток. Рабочее колесо имеет вход, расположенный в центральной части, и выход, расположенный по боковой (торцевой) поверхности. Рабочее колесо имеет радиальные рабочие каналы, образованные между лопатками, проходящие от входа к выходу. Лопатки предназначены для создания центробежной силы и преобразования механической энергии вращения рабочего колеса в энергию движения жидкости.
Разделитель потока жидкости выполнен в виде плоской кольцевой пластины, что обеспечивает возможность разделения и организации потока жидкости, выходящего из рабочего колеса в корпус, при этом форма и размер разделителя, а также место расположения разделителя на выходе рабочего колеса могут быть определены в зависимости от необходимого соотношения масс жидкости. Например, разделитель потока жидкости может представлять собой плоскую кольцевую пластину или отдельные сегменты, имеющие прямой или изогнутый профиль.
Разделитель потока жидкости установлен на выходе в плоскости поперечного сечения рабочего колеса, что подразумевает то, что край разделителя потока жидкости может быть приближен либо расположен на одном уровне с торцевой поверхностью рабочего колеса, при этом разделитель может быть установлен параллельно плоскости входа рабочего колеса, либо параллельно основному или покрывному дискам. Разделитель потока жидкости может иметь ширину до 50% от диаметра рабочего колеса. При этом для обеспечения структурной прочности разделитель потока жидкости может иметь толщину, составляющую от 10 до 100% толщины лопатки на выходе рабочего колеса.
Разделитель потока жидкости может быть установлен на выходе рабочего колеса без смещения или со смещением относительно поперечного сечения рабочего колеса, проходящего через центр выхода.
Корпус центробежного насоса содержит входной и выходной патрубки и обеспечивает возможность подвода жидкости ко входу рабочего колеса и отвода жидкости от выхода рабочего колеса. При этом отвод жидкости от выхода рабочего колеса обеспечивается за счет внутренней поверхности корпуса, которая для этого может иметь в поперечном сечении цилиндрическую, спиралевидную или круговую форму.
Дополнительно для повышения организованности потока жидкости и КПД центробежного насоса внутренняя поверхность корпуса может быть снабжена ответным разделителем потока жидкости, который может быть образован непосредственно внутренней поверхностью корпуса или может быть выполнен в виде отдельного элемента, присоединенного ко внутренней поверхности корпуса. Ответный разделитель потока жидкости может быть установлен напротив разделителя потока жидкости рабочего колеса и может иметь аналогичную ему конструкцию. При этом величина технологического зазора между ними может составлять от 2 до 200% толщины лопатки на выходе, способствуя снижению вихрей в потоке жидкости. Например, в случае если разделитель потока жидкости рабочего колеса выполнен в виде кольцевой пластины, то ответный разделитель потока жидкости может быть также выполнен в виде кольцевой пластины.
Дополнительно для повышения организованности потока жидкости и КПД центробежного насоса корпус центробежного насоса может содержать дополнительные ответные разделители потока жидкости, обеспечивающие возможность создания двух и более раздельных камер в корпусе, в которых жидкость может двигаться с разными скоростями. Дополнительные ответные разделители могут быть установлены симметрично или ассиметрично относительно ответного разделителя потока жидкости.
Дополнительно корпус с дополнительными ответными разделителями может содержать элементы управления объемом пропускаемой жидкости, которые могут быть представлены клапанами, заслонками, затворами и др. Таким образом, при перекачивании малого объема жидкости обеспечивается возможность использования только одной из камер внутри корпуса, благодаря чему на перемещение жидкости затрачивается меньше энергии, что ведет к повышению КПД центробежного насоса.
Элементы центробежного насоса могут быть изготовлены из металлов или сплавов, например, из сплавов на основе железа, алюминия или меди, либо из пластика или композиционного материала, либо из комбинаций этих материалов.
Полезная модель обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что кольцевая пластина выполнена плоской и установлена в плоскости поперечного сечения рабочего колеса, благодаря чему, за счет разделения потока жидкости на несколько частей на выходе из рабочего колеса и организованной закрутке потока жидкости в корпусе повышается организованность движения потока жидкости из выходного патрубка центробежного насоса, что позволяет для номинальных режимов работы, а также режимов работы при расходе жидкости менее номинального в два и более раза повысить стабильность скорости потока жидкости, двигающегося из выходного патрубка центробежного насоса, обеспечивая достижение технического результата, заключающегося в повышении КПД центробежного насоса, тем самым повышая его эксплуатационные характеристики.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - Рабочее колесо, снабженное на выходе разделителем потока жидкости, изометрическая проекция.
Фиг. 2 - Рабочее колесо, установленное в корпус, снабженное на выходе разделителем потока жидкости, продольный разрез, общий вид.
Фиг. 3 - Рабочее колесо, снабженное на выходе разделителем потока жидкости и установленное в корпус, снабженный ответным разделителем потока жидкости, образованным корпусом центробежного насоса, продольный разрез, общий вид.
Центробежный насос состоит из корпуса 1 и рабочего колеса 2, при этом рабочее колесо 2 имеет вход и выход и состоит из основного диска 3, покрывного диска 4, лопаток 5, и снабжено на выходе плоским кольцевым разделителем 6 потока жидкости, а корпус 1 содержит входной патрубок, выходной патрубок (не показаны на чертежах) и ответный разделитель 7 потока жидкости.
Полезная модель работает следующим образом.
Центробежный насос активируется и жидкость через входной патрубок корпуса 1 поступает на вход рабочего колеса 2 и движется вдоль поверхности лопаток 5 к выходу рабочего колеса 2. При этом поток жидкости на выходе рабочего колеса 2 рассекается плоским кольцевым разделителем 6, благодаря чему улучшается организованность движения потока жидкости. Поток жидкости попадает на ответный разделитель 7, который позволяет дополнительно увеличить организованность движения потока жидкости, движущейся к выходному патрубку центробежного насоса.
Таким образом, обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении КПД центробежного насоса, тем самым повышаются его эксплуатационные характеристики.