Направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса
GUIDE DEVICE FOR CENTRIFUGAL MULTI-STAGE PUMP

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям направляющих аппаратов центробежных насосов.
Известен направляющий аппарат центробежного скважинного многоступенчатого насоса, содержащий верхний и нижний диски со сквозным осевым отверстием в каждом, ребра, формирующие направляющие каналы, кольцевой корпусный элемент и торцевой вкладыш, нижний диск с ребрами, кольцевой корпусный элемент с верхним диском и торцевой вкладыш выполнены в виде трех отдельных деталей, причем торцевой вкладыш прилегает к нижней поверхности верхнего диска, каждое ребро выполнено непрерывно переходящим с верхней на боковую и далее - на нижнюю части нижнего диска, а направляющие каналы формируют параболические линии тока жидкости, (см. свидетельство на полезную модель RU №35392, кл. F04D 29/44, опубл. 10.01.2004).
Однако данный направляющий аппарат имеет сравнительно сложную конструкцию, что сужает область его использования.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса, содержащий диск с выполненными с одной стороны диска направляющими лопатками и выполненными с другой стороны диска обратными лопатками, причем каждая направляющая лопатка сопряжена по торцу диска с соответствующей ей направляющей лопаткой с образованием на одной стороне диска направляющих каналов и обратных каналов с другой стороны диска, сообщенных между собой(см. патент на изобретение RU №2220330, кл. F04D 29/44, опубл. 27.12.2003).
Данная конструкция направляющего аппарата позволяет снизить вибрацию, уменьшить габариты и упростить изготовление направляющего аппарата. Однако данная конструкция не позволяет снизить гидравлическое сопротивления до требуемой величины.
Технической проблемой, решаемой в данном изобретении является устранение или снижение выявленных выше недостатков.
Технический результат заключается в том, что достигается возможность снизить гидравлическое сопротивление в проточной части направляющего аппарата.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса содержит диск с выполненными с одной стороны диска направляющими лопатками и выполненными с другой стороны диска обратными лопатками, причем каждая направляющая лопатка сопряжена по внешнему диаметру диска с соответствующей ей обратной лопаткой с образованием на одной стороне диска направляющих каналов и обратных каналов с другой стороны диска, сообщенных между собой, входные кромки направляющих лопаток расположены вдоль окружности с образованием входных сечений направляющих каналов, охватывающих с зазором выходные сечения каналов, образованных лопатками рабочего колеса центробежного насоса, причем входной участок направляющих лопаток выполнен под острым углом к касательной окружности, вдоль которой расположены входные кромки направляющих лопаток, в поперечном сечении входная кромка каждой направляющей лопатки образована дугой окружности, сопряженной с дугами окружности, образующими входные участки вогнутой и выпуклой сторон направляющих лопаток, а средний и выходной участки вогнутой и выпуклой сторон направляющих лопаток также образованы дугами окружности, причем радиус дуг окружности, образующих входной и средний участки выпуклой стороны направляющих лопаток меньше радиуса дуг окружности, образующих входной и средний участки вогнутой стороны направляющих лопаток, а радиус дуги окружности, образующей выходной участок выпуклой стороны направляющих лопаток превышает радиус дуги окружности, образующей выходной участок вогнутой стороны направляющих лопаток, при этом выходные кромки обратных лопаток расположены вдоль окружности с образованием выходных сечений обратных каналов, причем выходной участок обратных лопаток выполнен вдоль радиуса окружности, образованной выходными сечениями обратных каналов, в поперечном сечении выходная кромка каждой обратной лопатки образована дугой окружности, сопряженной с прямыми, образующими выходные участки вогнутой и выпуклой сторон обратных лопаток, а средний и входной участки вогнутой и выпуклой сторон обратных лопаток образованы дугами окружности, радиус дуги окружности, образующей средний участок выпуклой стороны обратных лопаток, больше радиуса дуг окружности, образующей средний участок вогнутой стороны обратных лопаток, радиус дуги окружности, образующей входной участок выпуклой стороны обратных лопаток, меньше радиуса дуги окружности, образующей входной участок вогнутой стороны обратных лопаток, направляющий аппарат выполнен в виде единой детали с восемью равномерно расположенными по окружности направляющими и обратными лопатками, а радиусы, проходящие через входную и выходную кромки каждой направляющей лопатки, образуют угол от 62° до 64°.
В ходе проведенного исследования было выявлено, что представляется возможным оптимизировать проточную часть направляющего аппарата путем обеспечения более плавного преобразования кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления, что достигается формированием проточной части с меньшими местными гидравлическими потерями, что позволяет при формировании проточной части описанным выше образом направлять поток перекачиваемой жидкой среды с требуемыми скоростью и давлением.
На фиг. 1 представлен вид на направляющий аппарат со стороны направляющих лопаток.
На фиг. 2 представлен разрез А-А по фиг. 1.
На фиг. 3 представлен вид на направляющий аппарат со стороны обратных лопаток.
Направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса содержит диск 1 с выполненными с одной стороны диска 1 направляющими лопатками 2 и выполненными с другой стороны диска 1 обратными лопатками 3.
Каждая направляющая лопатка 2 сопряжена по внешнему диаметру диска 1 с соответствующей ей обратной лопаткой 3 с образованием на одной стороне диска 1 направляющих каналов 4 и обратных каналов 5 с другой стороны диска 1, сообщенных между собой.
Входные кромки 6 направляющих лопаток 2 расположены вдоль окружности с образованием входных сечений направляющих каналов 4, охватывающих с зазором выходные сечения каналов, образованных лопатками рабочего колеса (не показаны на чертеже) центробежного насоса.
Входной участок направляющих лопаток 2 выполнен под острым углом к касательной окружности, вдоль которой расположены входные кромки 6 направляющих лопаток 2. В поперечном сечении входная кромка 6 каждой направляющей лопатки 2 образована дугой окружности, сопряженной с дугами окружности, образующими входные участки вогнутой и выпуклой сторон направляющих лопаток 2, а средний и выходной участки вогнутой и выпуклой сторон направляющих лопаток 2 также образованы дугами окружности.
Радиус R1 и R2 дуг окружности, образующих, соответственно, входной и средний участки выпуклой стороны направляющих лопаток 2 меньше радиуса R3 и R4 дуг окружности, образующих, соответственно, входной и средний участки вогнутой стороны направляющих лопаток 2, а радиус R5 дуги окружности, образующей выходной участок выпуклой стороны направляющих лопаток 2 превышает радиус R6 дуги окружности, образующей выходной участок вогнутой стороны направляющих лопаток 2.
Выходные кромки 7 обратных лопаток 3 расположены вдоль окружности с образованием выходных сечений обратных каналов 5, причем выходной участок обратных лопаток 3 выполнен вдоль радиуса R7 окружности, образованной выходными сечениями обратных каналов 5.
В поперечном сечении выходная кромка 7 каждой обратной лопатки 3 образована дугой окружности, сопряженной с прямыми, образующими выходные участки вогнутой и выпуклой сторон обратных лопаток 3.
Средний и входной участки вогнутой и выпуклой сторон обратных лопаток образованы дугами окружности. Радиус R8 дуги окружности, образующей средний участок выпуклой стороны обратных лопаток 3, больше радиуса R9 дуг окружности, образующей средний участок вогнутой стороны обратных лопаток 3.
Радиус R10 дуги окружности, образующей входной участок выпуклой стороны обратных лопаток 3, меньше радиуса R11 дуги окружности, образующей входной участок вогнутой стороны обратных лопаток 3.
Направляющий аппарат выполнен в виде единой детали с восемью равномерно расположенными по окружности направляющими 2 и обратными 3 лопатками, а радиусы, проходящие через входную 6 и выходную 8 кромки каждой направляющей лопатки 2, образуют угол α от 62° до 64°.
Во время работы центробежного насоса перекачиваемая жидкая среда поступает от рабочего колеса в направляюще каналы 4, образованные направляющими лопатками 2, а затем в обратные каналы 5, образованные обратными лопатками 3 направляющего аппарата. В каналах 4 и 5 направляющего аппарата кинетическая энергия жидкости частично преобразуется в потенциальную энергию давления, что позволяет при совместной работе рабочего колеса и направляющего аппарата создать требуемый напор ступени центробежного насоса и формировать выходе из направляющего аппарата и входе в рабочее колесо следующей ступени поток жидкой среды с требуемыми давления и скорости и под оптимальным углом закрутки потока жидкой среды, что в конечном итоге позволяет повысить КПД центробежного насоса.