Відцентровий насос

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности касается конструкции узлов, повышающих антикавитационные свойства центробежных насосов. Она может быть использована при изготовлении насосов, работающих в тяжелых кавитационных условиях, например, при перекачке горячей барды на спиртовых заводах. Как известно, сущность кавитации заключается в образовании разрывов сплошности (каверн) в тех местах потока, где давление снижается до величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости. В таких местах происходит быстрое вскипание жидкости, но так как давление в потоке не бывает строго постоянным, а пузырьки пара переносятся потоком, то вслед за вскипанием происходит обратный процесс быстрой конденсации пузырьков пара. При этом относительно большие массы жидкости, окружающей каждый пузырек пара, устремляются при уменьшении объема пузырька вследствие конденсации к его центру и в момент его полной ликвидации обусловливают резкий точечный удар. Если пузырек пара в момент его полной ликвидации находится на поверхности, ограничивающей поток, то удар приходится на эту поверхность и вызывает местное разрушение металла. Установлено, что истинные давления при кавитации могут достигать нескольких сотен атмосфер, чем объясняется разрушительная сила кавитационных явлений. Кавитация обычно сопровождается термическими и электрохимическими явлениями, еще больше увеличивающими разрушения поверхностей проточной части насоса. Кавитация вредна однако не только потому, что она влечет за собой разрушение металла, но также и потому, что у машины в режиме кавитации резко снижается КПД, а работа кавитирующего насоса сопровождается шумами, внутренним треском, ударами и повышенной вибрацией. Уже известны различного рода усовершенствования, направленные на улучшение антикавитационных характеристик центробежных насосов. Например, в авторском свидетельстве СССР № 964241 по кл. F 04 D 1/00. опубл. 07.10 82 предложено в рабочем колесе центробежного насоса, содержащем диск с каналами и закрепленные на нем лопасти, выполнить на входной и средней частях каждой лопасти с тыльной стороны щелевые отверстия, причем отверстие в средней части одной лопасти через канал сообщено с отверстием на выходной части другой лопасти. Для решения аналогичной задачи в рабочем колесе насоса, содержащем лопасти, входные кромки которых выполнены с подрезкой в зоне возникновения кавитации, предложено подрезку выполнить со стороны ведомого диска колеса под углом к плоскости входной кромки, равным 45-60° и имеющим вершину, расположенную на расстоянии, составляющем 0,5 от расстояния между ведущим и ведомым дисками на входе колеса (см. авторское свидетельство СССР № 746130 по кл. F 04 D 29/18, опубл. 07.07.80). Однако упомянутые усовершенствования носят частный, локальный характер, не оказывает существенного влияния на снижение кавитации и являются малоэффективными. С помощью этих усовершенствований не представляется возможным решить проблему перекачки с помощью центробежного насоса таких жидкостей как горячая барда в спиртовой промышленности из-за интенсивного выделения при перекачке ее углекислого газа или горячие нефтепродукты из-за выделения паров легкоиспаряющихся углеводородов, поскольку выделение газов в больших количествах является причиной возникновения кавитации. Установлено (см. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы. - М.: Машиностроение, I960. - С.227), что кавитация возникает как в неподвижных, так и на движущи хся частя х центробежного насоса. Она может возникнуть во всасывающем тракте (патрубке) насоса, в напорном тракте в местах срыва потока с рабочих поверхностей лопастей. Ряд авторов (см., например, Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. - М.: Энергия, 1977. - С. 133) указывают, что снижение кавитации центробежных насосов непосредственно связано с рациональной геометрией проточной части, благоприятной формой профилей лопастей и сечений каналов между ними. Установлено (см. Карелин В.Я. Кавитационные явления в центробежных насосах. - М.; Ма шиностроение, 1975. - С. 162), что возникновение кавитации и интенсивность ее развития определяются гидродинамическими характеристиками потока на входе в рабочее колесо, зависящими, в свою очередь, от конструктивных особенностей подвода, т.е. геометрии всасывающего патрубка насоса. Иными словами, кавитационные характеристики центробежного насоса могут быть улучшены за счет усовершенствования формы и геометрических параметров всасывающего патрубка и рабочего колеса насоса, причем усовершенствование геометрических параметров одного из упомянутых узлов (например, всасывающего патрубка) требует адекватного ему усовершенствования геометрических параметров рабочего колеса насоса. Т.о. для эффективного снижения или ликвидации эффекта кавитации необходимо усовершенствование всего пути движения жидкости: всасывающий патрубок ρ проточная часть рабочего колеса, поскольку усовершенствование одного из узлов может не дать нужного эффекта из-за конструктивного несовершенства последующего узла. Ближайшим по техническому существу к предлагаемому является центробежный насос, содержащий корпус, расширяющийся по ходу движения жидкости всасывающий патрубок, размещенное внутри корпуса рабочее колесос лопастями постоянной ширины, установленными между ведущим и ведомым дисками (см. авторское свидетельство СССР № 635285 по кл. F 04 D 7/02, опубл. 30.11.78). В упомянутом насосе для повышения антикавитационных качеств предложено во всасывающем патрубке в зоне перед рабочим колесом выполнить кольцевую камеру, диаметр которой больше диаметра патрубка, причем камера снабжена стенкой, обращенной к рабочему колесу, в которой выполнены сквозные отверстия с осями, имеющими наклон по направлению вращения колеса. Эта конструкция, как и упомянутые выше аналоги, решает локальную, частн ую задачу и не оказывает существенного влияния на улучшение кавитационных характеристик насоса, поскольку предусматривает усовершенствование одного лишь из узлов, в котором вероятно возникновение кавитации. Это усовершенствование не позволяет решить столь сложную проблему как перекачка таких жидкостей как горячая барда, свойства которой способствуют возникновению кавитации, причем КПД насоса при ее перекачке падает. В основу полезной модели положена задача усовершенствовать центробежный насос и путем подбора оптимального соотношения геометрических параметров проточной части насоса повысить его кавитационные характеристики для обеспечения перекачки, например, таких жидкостей как барда на спиртовых заводах. Поставленная задача достигается тем, что в известном центробежном насосе, содержащем корпус, всасывающий патрубок, размещенное внутри корпуса рабочее колесо с лопастями постоянной ширины, установленными между ведущим и ведомым дисками, всасывающий патрубок выполнен цилиндрическим с соотношением: где L- длина всасывающего патрубка;· D0- внутренний диаметр всасывающего патрубка; D1 - диаметр отверстия в ведомом диске для входа жидкости в рабочее колесо, D2 - наружный диаметр рабочего колеса; d - ширина лопастей рабочего колеса. К числу существенных признаков предлагаемой полезной модели, являющихся Общими с признаками известного насоса, т.е. не представляющих в общем виде новизны относятся: - центробежный насос; - корпус; - всасывающий патрубок; - рабочее колесо, размещенное внутри корпуса; - ведущий и ведомый диски; -лопасти постоянной ширины, установленные между ведущим и ведомым диском. К новым существенным признакам полезной модели относятся следующие: - всасывающий патрубок выполнен цилиндрическим; -во всасывающем патрубке соотношение где L - длина всасывающего патрубка; D0 - вн утренний диаметр всасывающего патрубка; D1 -диаметр отверстия в ведомом диске для входа жидкости в рабочее колесо; D2 - наружный диаметр рабочего колеса; d - ширина лопастей рабочего колеса. Существо полезной модели заключается в следующем. Авторами настоящей полезной модели в результате проведенных экспериментальных работ и произведенных в результате и х использования конструкторских усовершенствований центробежного насоса, направленных на решение поставленной задачи, создана новая конструкция насоса с высокими антикавитационными характеристиками, способного к перекачке таких жидкостей, как горячая барда, свойства которой способствуют возникновению кавитации. В новой конструкции осуществлены взаимосвязанные между собой усовершенствования соотношений геометрических параметров неподвижной (всасывающий патрубок) и движущейся части (рабочего колеса) насоса. В предлагаемом насосе всасывающий патрубок выполнен цилиндрическим при соотношении Причем ширина лопастей b=(0,12-0,2)D1, где L - длина всасывающего патр убка; D0 - диаметр всасывающего патрубка; D1 -диаметр отверстий в ведомом диске для входа жидкости в рабочее колесо; D2 - наружный диаметр рабочего колеса; b - ширина лопастей рабочего колеса. Новая совокупность существенных признаков, характеризующи х существо полезной модели, обусловила получение качественно нового результата - повышения антикавитационных характеристик центробежного насоса повышение его КПД, и обеспечения перекачки с его помощью таких кавитационно опасных жидкостей как горячая барда. Сущность полезной модели иллюстрируется прилагаемыми к описанию чертежами, на которых представлено: фиг.1 - общий вид предлагаемого центробежного насоса (поперечный разрез); фиг.2 - рабочее колесо (поперечный разрез А-А на фиг. 1). Предложенный центробежный насос (фиг.1) состоит из корпуса 1, всасывающего патрубка 2.и рабочего колеса 3 с ведущим 4 и ведомым 5 дисками. Между ведущим 4 и ведомым 5 дисками размещены лопасти 6. Как указывалось выше, существо полезные модели заключается в подборе оптимального соотношения геометрических параметров неподвижной и движущейся частей центробежного насоса. Геометрические параметры отдельных частей насоса связаны следующими соотношениями. Всасывающий патрубок (неподвижная часть) выполнен цилиндрическим и характеризуется соотношением геометоических размеров: Где L - длина всасывающего патрубка; Do-внутренний диаметр всасывающего патрубка. ^ Соответствующее этой характеристике всасывающего патрубка соотношение геометрических параметров рабочего колеса выглядит следующим образом a b=(0,12-0,2)D1, где D1- диаметр отверстия в ведомом диске для входа жидкости в рабочее колесо; D2 - наружный диаметр рабочего колеса; b - ширина лопастей рабочего колеса. Эти соотношения определены экспериментально и наилучшим образом соответствуют условиям эксплуатации Следует отметить, что на уровень кавитации оказывает определенное влияние форма лопастей рабочего колеса, которая характеризуется главным образом величиной входного и выходного углов лопастей. Влияние этих параметров не рассматривалось, поскольку их величина непосредственно связана с режимами работы насоса, Перекачиваемая жидкость поступает во всасывающий патрубок 2 насоса и из него через отверстие в ведомом диске 5 - в пространство между лопастями 6 вращающегося рабочего колеса 3. Далее под действием центробежных сил жидкость распределяется по каналам, образованным ведущим 4, ведомым 5 дисками и лопастями 6, и поступает в отводящее устройство. Длительные испытания насоса с цилиндрическим патрубком и указанным выше соотношением геометрических параметров неподвижной и движущи хся частей показали, что в различных режимах работы обеспечивался желаемый эффект: повышение антикавитационных качеств насоса. Предлагаемая конструкция насоса расширяет зону устойчивой работы насоса. Проведенные на спиртзаводе испытания насоса на горячей барде показали малый кавитационный износ лопастей. Кроме того удалось повысить КПД насоса, поскольку кавитации в процессе перекачки барды практически не наблюдалось.