ВЫХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ОДНОСТУПЕНЧАТОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, а именно, к выходным устройствам центробежных насосов двухстороннего входа для перекачивания жидкостей, используемых в тепловой и атомной энергетике, водоснабжении, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов и других областях промышленности.
Центробежные насосы двухстороннего входа со спиральным отводом широко используются на магистральных трубопроводах, подтверждая высокую экономичность и надежность при номинальных подачах. Вместе с тем, технология ввода в действие и эксплуатация магистральных трубопроводов требуют изменения подачи насосов. Ввиду особенностей технологического процесса транспорта нефти режимы работы могут находиться в диапазонах 30-125% от номинальной подачи и 50-110% от номинального напора. Для возможности осуществления требуемого гибкого регулирования в широких интервалах параметров в насосном агрегате применяются сменные рабочие колеса. Однако, несмотря на замену рабочих колес, ввиду того, что отвод остается неизменным, он является неоптимальным для требуемого режима работа и получение максимально-высокой эффективности насоса не представляется возможным. Задачу можно решить путем применения сменных статорных элементов, в сочетании с которыми сменные рабочие колеса образуют сменную проточную часть насоса.
Известно выходное устройство центробежного одноступенчатого насоса, содержащий спиральный отвод корпуса насоса и установленный в радиальном пространстве, ограниченным наружным диаметром рабочего колеса и языками отвода, направляющий аппарат, выполненный в виде многоканальной вставки с наружным диаметром, превышающим языки отвода, у которого диаметрально противоположные каналы выполнены с выборками для сопряжения с языками отвода (Патент №103108, опубл. 27.03.2010).
Известное выходное устройство обеспечивает безударное натекание потока на языки двухзавиткового отвода, тем самым повышая КПД насоса. Вместе с тем, при недостаточности радиального пространства установка лопаточного направляющего аппарата практически невозможна. В таких случаях, как правило, возможна установка только направляющих устройств типа безлопаточных диффузоров.
ном
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение работы центробежного одноступенчатого насоса с максимальным КПД на магистральных трубопроводах с уменьшенным уровнем подачи рабочей среды (менее 0,5-0,6 Q) при сохранении оптимальных размеров корпусных деталей насоса для номинальной подачи, за счет обеспечения возможности изменения входных характеристик спирального отвода насоса в зависимости от выходных характеристик рабочего колеса, путем оптимизации выходного направляющего устройства в виде безлопаточного диффузора.
Технический результат тем, что в выходном устройстве центробежного одноступенчатого насоса, содержащем спиральный канал отвода рабочей жидкости и размещенное в нем выходное направляющее устройство, последнее выполнено в виде дисков, установленных с обеих сторон рабочего колеса, с наружным диаметром, превышающим диаметр расположения языков спирального канала отвода, при этом на внутренней поверхности дисков в зоне выхода из рабочего колеса выполнено утолщение, увеличивающее толщину диска до его выходной кромки, причем диски выполнены с вырезами под языки спирального канала отвода.
Утолщение дисков, выполненные на дисках могут быть выполнены либо с постоянной толщиной, либо с убывающей в направлении выходной кромки дисков толщиной с образованием между дисками диффузорного выходного канала, либо с возрастающей в направлении выходной кромки дисков толщиной с образованием между дисками конфузорного выходного канала.
ном
Использование в качестве выходного направляющего устройства безлопаточного диффузора, выполненного в виде двух дисков с утолщением, позволяет в условиях недостаточности радиального пространства для установки лопаточного направляющего аппарата оптимизировать параметры на входе в спиральный отвод насоса, согласованные с выходными характеристиками рабочего колеса при напорах менее 0,5-0,6 Q, и тем самым минимизировать потери в проточной части насоса (преобразование кинетической энергии в потенциальную с наименьшими потерями в отводе насоса), что повышает КПД насоса.
Выполнение дисков с наружным диаметром, большим диаметра расположения языков спирального канала отвода, и с вырезами для размещения внутри спирального канала отвода позволяет обеспечить максимальное соответствие контурам отвода насоса.
Выполненные на дисках утолщения могут образовывать либо прямую форму выходного канала, либо его диффузорную, либо конфузорную форму. Каждая из этих форм канала оптимальна для соответствующего рабочего колеса, рассчитанного на определенный напор. Выполнение утолщения в безлопаточном диффузоре позволяют уменьшить крутизну напорной характеристики, а использование прямой, диффузорной или конфузорной формы - выполнить оптимальное сочетание безлопаточного диффузора с меридианным сечением спирального отвода.
Полезная модель поясняется графически, где на фиг. 1 представлен схематичный продольный разрез насоса с предлагаемым безлопаточным диффузором на выходе из рабочего колеса; на фиг. 2 - представлен поперечный разрез выходного устройства насоса со спиральным отводом; на фиг. 3 представлен поперечный разрез выходного устройства насоса с двухзавитковым спиральным отводом; на фиг. 4 укрупненно представлено место А фиг. 1 в случае образования между дисками безлопаточного диффузора диффузорного канала; на фиг. 5 укрупненно представлено место А фиг. 1 в случае образования между дисками безлопаточного диффузора конфузорного канала.
ном
Выходное устройство центробежного насоса содержит выходной спиральный канал 1, образованный корпусом насоса 2 насоса. Внутри спирального канала 1 в радиальном пространстве, ограниченном наружным диаметром рабочего колеса 3 (на уменьшенных подачах (менее 0,5 Q) целесообразно применение однопоточного рабочего колеса 3 (см. фиг. 1)) с двух сторон от рабочего колеса 3 размещены два диска 4, образующие безлопаточный диффузор. Диски 4 выполнены со ступеньками 5, увеличивающими толщину дисков 4 до их выходной кромки и формирующие канал 6, согласующий выход из рабочего колеса 3 с входом в спиральный канал 1. Канал 6 в зависимости от входных параметров рабочего колеса 3 может быть выполнен прямым, диффузорным или конфузорным. Корпус 2 выполнен с языком 7, образованным на месте перехода корпуса 2 в выходной патрубок 8 (см. фиг. 2), а в случае двухзавиткового спирального отвода (см. фиг. 3) на внутренней поверхности корпуса 2 размещен язык 9. Наружный диаметр дисков 4 превышает диаметр расположения языков 7 и 9 спирального канала 1, при этом диски 4 имеют вырезы 10, 11 под языки 7 и 9 для размещения в канале 1.
Утолщения 5 дисков 4 могут быть выполнены с постоянной толщиной, при этом канал 6 является прямым, а могут быть выполнены и с переменной толщиной, при этом если толщина дисков убывает в направлении выходной кромки, то канал 6 представляет собой диффузорный канал, а если толщина дисков возрастает в направлении выходной кромки, то канал 6 представляет собой конфузорный канал (см. фиг. 4).
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Перекачиваемая среда при вращении вала от привода перекачиваемая среда через входной патрубок и подводы поступает к рабочему колесу 3, где происходит преобразование энергии привода в энергию потока. Из рабочего колеса 3 перекачиваемая среда поступает в выходное направляющее устройство, представляющее собой безлопаточный диффузор, где в образованном дисками 4 канале 6 происходит выравнивание потока и частичное преобразование энергии с минимальными потерями. Из выходного направляющего устройства перекачиваемая среда поступает в спиральный канал 1, где происходит дальнейшее преобразование энергии, и через напорный патрубок 8 - в трубопровод.
ном
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить экономичность и надежность работы насоса на его подачах, меньших (менее 0,5-0,6 Q) номинальной, за счет образования в сочетании со сменными рабочими колесами, рассчитанными на заданную подачу, сменной проточной части насоса. При этом сохраняются оптимальные размеры корпусных деталей насоса, рассчитанных на номинальную подачу.