Спосіб захисту відцентрового насоса від кавітації

Реферат: Спосіб захисту відцентрового насоса від кавітації здійснюють шляхом відбору частини рідини з напірного трубопроводу і подачі її до всмоктувального трубопроводу робочого насоса. Всмоктувальний трубопровід виготовляють з двох частин, які з'єднують за допомогою фланців і між якими влаштовують закритий ззовні міжфланцевий простір. Вихід із цього простору усередину всмоктувального трубопроводу утворюють у вигляді кільцевого щілинного сопла в площині перпендикулярній осі всмоктувального трубопроводу. Ліву границю щілинного сопла виконують ступеневої прямої форми, а праву границю, зі сторони робочого насоса, виконують криволінійної форми із заокругленням усередину трубопроводу в напрямку насоса і забезпечують вихід напірного потоку з міжфланцевого простору у вигляді тонкої пристінної плівки. Завдяки ефекту Коанда плівка обтікає криволінійну поверхню щілинного сопла і виходить прямолінійно у пристінний шар загального потоку, чим утворює змащувальне середовище, яким зменшують вихрові пристінні утворення на виступах шорсткості поверхні трубопроводу. Таким чином зменшують втрати напору на всмоктувальному трубопроводі і разом із цим, завдяки такому затягуванню спрямленого потоку, забезпечують більший об'єм засмоктування рідини робочим насосом. UA 89506 U (12) UA 89506 U UA 89506 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до насособудування і може бути використана в насосних установках. З літературних джерел відомий спосіб захисту відцентрового насоса від виникнення кавітації шляхом підвищення тиску в усмоктувальному трубопроводі вище тиску насичених парів перекачуваної рідини за допомогою підвищувального ступеня або гідроелеватора [1]. Недоліком такого способу є ускладнення конструкції і недостатня ефективність, яка пов'язана із закручуванням потоку, що надходить до робочого колеса відцентрового насоса, і перевитратами енергії на роботу підвищуючого ступеня. Відомий також спосіб, за яким збільшують внутрішній діаметр усмоктувального трубопроводу і, таким чином, зменшуючи швидкість руху потоку в такому трубопроводі, зменшують втрати напору на шорсткостях у всмоктувальному трубопроводі, а також на місцевих опорах, що на ньому влаштовані [2]. Але збільшення розмірів сталевого всмоктувального трубопроводу веде до перевитрат металу на його виготовлення, а також на виготовлення фасонних частин. Найближчим технічним рішенням є спосіб за корисною моделлю [3], у якому використовуються послідовно і співвісно розташовані струминний і відцентровий насоси. Вхід усмоктувального патрубка сполучено з виходом дифузора струминного насоса, який направляє потік до цього патрубка, де всередині вільно встановлено розсікач потоку, який жорстко зв'язаний із дифузором. Указаний розсікач утворений набором плоских радіально розташованих лопаток уздовж осі дифузора і призначений для спрямлення потоку. Струминний насос і лопатевий розсікач дозволяють збільшити подачу насоса шляхом зменшення обертового руху потоку рідини, але запропонований спосіб за таким удосконаленням зовсім не зменшує втрати напору на шорсткостях внутрішньої поверхні всмоктувального трубопроводу, а встановлення лопатевого розсікача збільшує втрати напору на місцевому опорі, що вказує на малоефективний захист відцентрового насоса від кавітації. Задачею технічного рішення є захист відцентрового насоса від виникнення кавітації шляхом зменшення втрат напору на внутрішній поверхні всмоктувального трубопроводу, особливо в зоні найбільш вірогідного зменшення кавітаційного запасу, а також збільшення подачі насоса. Поставлена задача вирішується тим, що всмоктувальний трубопровід виготовляють з двох частин і з'єднують ці частини за допомогою фланців, між якими влаштовують закритий ззовні міжфланцевий простір. Вихід із нього всередину всмоктувального трубопроводу утворюють у вигляді щілинного сопла в площині, перпендикулярній осі цього трубопроводу. Ліву границю щілинного сопла виконують ступеневої прямої форми, а праву границю, зі сторони робочого насоса, виконують криволінійної форми із заокругленням всередину трубопроводу в напрямку насоса, причому ширину H щілинного сопла і радіус R , за яким окреслюють указану криволінійну поверхню описують співвідношенням R  2,0.... 15,0 . H 40 45 50 55 (1) Таким чином забезпечують вихід напірного потоку з міжфланцевого простору у вигляді тонкої плівки, яка завдяки ефекту Коанда обтікає криволінійну поверхню щілинного сопла і виходить прямолінійно в пристінний шар загального потоку, чим утворюють змащувальне середовище. Цим зменшують вихрові пристінні утворення і, таким чином, запобігають утворенню втрат напору на шорсткостях внутрішньої поверхні всмоктувального трубопроводу і разом із цим, завдяки такому затягуванню спрямленого потоку, забезпечують більший об'єм засмоктування рідини робочим насосом. Указаний міжфланцевий простір з'єднують за допомогою байпасного обводу з напірним трубопроводом робочого насоса. На фланцевому з'єднанні частин всмоктувального трубопроводу передбачають ущільнення і для регулювання ширини H щілинного сопла на одному з фланців влаштовують як мінімум три центруючих шпильки і відповідні отвори з різьбовою нарізкою під них. Крім цього трубопровід байпасного обводу вибирають такого живого перерізу, щоб він був не менше прохідної площі щілинного сопла. Спосіб захисту відцентрового насоса від кавітації пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показано загальну схему всмоктувального трубопроводу і робочого насоса, на фіг. 2 - систему захисту насоса від виникнення кавітації, на фіг. 3 - спосіб регулювання ширини щілинного сопла. Згідно з кресленнями, система захисту насоса від кавітації включає: робочий насос 1 із всмоктувальним трубопроводом, який виконано з двох частин - лівої 2, зі сторони всмоктувальної воронки, та правої 3, зі сторони робочого насоса, котрі скріплюють за допомогою фланцевого з'єднання 4, утворюючи при цьому закритий ззовні міжфланцевий 1 UA 89506 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 простір 5. Вихід із міжфланцевого простору всередину всмоктувального трубопроводу утворюють у вигляді кільцевого щілинного сопла 6 в площині, перпендикулярній осі всмоктувального трубопроводу. Ліву границю 7 щілинного сопла виконують ступеневої прямої форми, а праву границю 8, зі сторони робочого насоса, виконують криволінійної форми із заокругленням усередину всмоктувального трубопроводу в напрямку насоса. У міжфланцевий простір рідина по байпасному обводу 9 подається із напірного трубопроводу 10 робочого насоса. Витрати рідини через щілинне сопло регулюють за допомогою зміни положення фланців між собою, але при цьому рівномірність зміни ширини H по кругу додержують передбаченими шпильками 11. При ефекті Коанда загальний всмоктувальний потік 12 вирівнюється пристінною плівкою, завдяки чому збільшується об'єм засмоктувальної рідини. Корисна модель працює таким чином: за необхідності захисту робочого насоса від виникнення кавітаційного режиму роботи відкривають запірно-регулюючий пристрій на байпасному обводі 9 і подають рідину у міжфланцевий простір 5, звідки вона через щілинне сопло 6 виходить до пристінної зони всмоктувального трубопроводу насоса 1. Завдяки ефекту Коанда рідина обтікає криволінійну границю 8 щілинного сопла 6 у вигляді тонкої пристінної плівки з утворенням розрідження в цій зоні та, утворюючи безвихровий пристінний потік на виступах шорсткості внутрішньої поверхні трубопроводу, обумовлює зменшення втрат напору на цьому трубопроводі, що відтягує вірогідність виникнення кавітації. Пристінна плівка рідини вирівнює загальний всмоктувальний потік 12 та завдяки розрідженню збільшує об'єм засмоктувальної рідини і, таким чином, збільшує подачу робочого насоса, а разом із цим підвищує ефективність його безкавітаційної роботи. Джерела інформації: 1. Срібнюк С.М. Гідравлічні і аеродинамічні машини / С.М. Срібнюк. - К.: ЦНЛ, 2004. - 328 с. 2. Грабовский А. М. Гидравлика и нагнетатели / А. М. Грабовский, О.Н. Цабиев. - К.: УМК ВО, 1992. - 288 с. 3. Деклараційний патент на корисну модель № 3867. Україна. МПК 7F04F5/54. Насосна установка / Мелащенко В.А. - опубл. 15.12.2004, бюл. №12. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб захисту відцентрового насоса від кавітації шляхом відбору частини рідини з напірного трубопроводу і подачі її до всмоктувального трубопроводу робочого насоса, який відрізняється тим, що всмоктувальний трубопровід виготовляють з двох частин, які з'єднують за допомогою фланців і між якими влаштовують закритий ззовні міжфланцевий простір, причому вихід із цього простору усередину всмоктувального трубопроводу утворюють у вигляді кільцевого щілинного сопла в площині перпендикулярній осі всмоктувального трубопроводу, ліву границю щілинного сопла виконують ступеневої прямої форми, а праву границю, зі сторони робочого насоса, виконують криволінійної форми із заокругленням усередину трубопроводу в напрямку насоса і забезпечують вихід напірного потоку з міжфланцевого простору у вигляді тонкої пристінної плівки, яка завдяки ефекту Коанда обтікає криволінійну поверхню щілинного сопла і виходить прямолінійно у пристінний шар загального потоку, чим утворює змащувальне середовище, яким зменшують вихрові пристінні утворення на виступах шорсткості поверхні трубопроводу і, таким чином, зменшують втрати напору на всмоктувальному трубопроводі і разом із цим, завдяки такому затягуванню спрямленого потоку, забезпечують більший об'єм засмоктування рідини робочим насосом. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що на фланцевому з'єднанні передбачають ущільнення і для регулювання ширини Н щілинного сопла на одному з фланців влаштовують як мінімум три центруючих шпильки і відповідні отвори з різьбовою нарізкою під них. 2 UA 89506 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3