Пристрій захисту відцентрового насоса від виникнення кавітації

Реферат: Пристрій захисту відцентрового насоса від виникнення кавітації включає насос, всмоктувальний трубопровід та звужуючий перехід, що з'єднує їх. На більшому фланці звужуючого переходу виконана виточка, котра зі сторони внутрішньої поверхні трубопроводу разом із фланцем цього трубопроводу утворює камеру із щілинним соплом, причому його поверхня із сторони звужуючого переходу виконана криволінійної форми із заокругленням в сторону насоса. Ширина Н щілинного сопла і радіус заокруглення R, за яким окреслена ця поверхня, описана співвідношенням R/H=2,0+15,0. UA 100054 U (12) UA 100054 U UA 100054 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до насособудування i може бути використана до насосних установок. Відома насосна установка [1], яка включає: співвісно і послідовно встановлені струминний і відцентровий насоси, напірну магістраль, з'єднану із соплом ежектора струминного насоса, усмоктувальний трубопровід якого з'єднаний із його дифузором і підвід перекачувальної рідини, сполучений із приймальною камерою струминного насоса. Недоліком, цієї установки є низька продуктивність, яка обумовлюється закруткою потоку біля робочого колеса. Така закрутка перешкоджає прямолінійному руху всмоктувального потоку і таким чином зменшується обсяг перекачувальної рідини, що, як наслідок, веде до зменшення подачі насоса. Найбільш близьким аналогом за сукупністю ознак є технічне рішення [2], яке включає робочий насос із всмоктувальним і напірним трубопроводом. Всмоктувальний трубопровід виконано із двох частин, які з'єднано за допомогою фланців з утворенням між ними міжфланцевої камери та сполучення її з внутрішньою поверхнею цього трубопроводу через щілинне сопло, поверхня якого зі сторони насоса виконана криволінійної форми, на якій проявляється ефект Коанда. До недоліків цього найближчого технічного рішення відноситься: складність самого технічного рішення і особливо його виконання при створенні конусних фланців, розрізання всмоктувального трубопроводу при експлуатації насосної установки, утворення самої криволінійної поверхні вказаного сопла на довгому трубопроводі та центрування його відносно осі всмоктувального трубопроводу. Задачею запропонованого технічного рішення є спрощення конструктивного виконання пристрою та надання можливості запобігати розвиток кавітаційного явища під час експлуатації насосної установки шляхом спрощеного проведення ремонтних операцій лише на короткому звужуючому переході, що з'єднує всмоктувальний трубопровід з насосом. Поставлена задача вирішується тим, що на великому фланці звужуючого переходу, що з'єднує його зі всмоктувальним трубопроводом, виконується виточка, а при з'єднанні із фланцем всмоктувального трубопроводу утворюється камера, куди поступає вода із напірної сторони насоса. Поступаюча таким чином вода виходить із цієї камери до внутрішньої порожнини переходу всмоктувального трубопроводу через щілинне сопло, причому границя щілинного сопла зі сторони всмоктувального трубопроводу виконана прямої форми, а зі сторони звужуючого переходу - криволінійної форми, із заокругленням в сторону насоса радіусом не більше товщини стінки переходу. Що описується таким співвідношенням: R/H=2,0+15,0, де R – радіус заокруглення, H – ширина щілинного сопла. При такому заокругленні на криволінійній поверхні з'являється ефект Коанда, тобто стійке прилипання рідинного струменя до внутрішньої поверхні звужуючого переходу. Завдяки звуженню переходу прилипання пристінної плівки до його поверхні посилюється, що веде до виключення вихрових пристінних утворень, яке обумовлює зменшення втрат напору за рахунок зниження турбулентності потоку. Крім того, такий прямолінійний пристінний рух потоку та розрідження на криволінійній поверхні сопла сприяють більшому засмоктуванню рідини та збільшенню підводу її до робочого колеса відцентрового насоса. Таким чином, вказаний процес зумовлює зменшення вірогідності виникнення кавітаційного режиму перед входом рідини на робоче колесо насоса, більше засмоктувати рідини, що веде до збільшення подачі насоса. До переваг запропонованого технічного рішення потрібно віднести також спрощення процесу переобладнання всмоктувального трубопроводу під час експлуатації насосної установки, у випадку виникнення кавітаційного режиму. Для такого переобладнання досить зняти звужуючий перехід, виконати виточку на його великому фланці і заокруглити поверхню щілинного сопла зі сторони звужуючого переходу, а також просвердлити отвори під болтове з'єднання з фланцем всмоктувального трубопроводу. При необхідності можна приєднати до вказаного переходу раніше заготовлений з усіма проточками новий фланець. Для регулювання кількості витікання рідини через щілинне сопло на одному з фланців з'єднання переходу із всмоктувальним трубопроводом передбачено рівномірно по кругу в ряду болтового з'єднання як мінімум три шпильки з різьбовою нарізкою під них на цьому фланці. Рівномірність ширини щілинного сопла визначається розміром між фланцями вказаного з'єднання. Забезпечення герметичності фланцевого з'єднання досягається встановленням гумових ущільнюючих кілець, прошитих з'єднуючими болтами, чим досягається необхідна величина камери між фланцями. Вищенаведені факти вказують на переваги запропонованого технічного рішення в порівнянні з найближчим аналогом, володіє новими ознаками, що надають йому нові властивості і таким чином його можна віднести до патентоспроможних об'єктів. 1 UA 100054 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Запропонована корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показано загальний вигляд пристрою, на фіг. 2 переріз фланцевого з'єднання з камерою та щілинним соплом і на фіг. 3 напрямна центруюча шпилька та установка ширини щілинного сопла. Згідно з кресленнями корисна модель включає: відцентровий насос 1 з всмоктувальним трубопроводом 2 і з'єднуючим їх переходом 3 через ущільнення 4. На великому фланці 5 звужуючого переходу 3 виконана виточка 6, яка з'єднана трубопроводом 7 з напірною стороною 8 насоса 1. На трубопроводі 7 передбачено запірнорегулюючий пристрій 9. При з'єднані 10 всмоктувального трубопроводу 2 з фланцем 5 переходу 3, між ними утворюється камера 11, куди поступає вода з напірної сторони 8 насоса 1, яка виходить через щілинне сопло 12 до внутрішньої сторони звужуючого переходу 3. Ліва поверхня 13 щілинного сопла 12, виконана прямої форми, а права поверхня зі сторони звужуючого переходу 3 розточена криволінійної форми 14 із заокругленням в сторону насоса 1. Завдяки такому заокругленню поверхні, частинки води 15, що поступають із камери 11, обходять цю поверхню і рухаються під дією ефекту Коанда в пристінному шарі звужуючого переходу 3, утворюючи тонку змащувальну пристінну прямолінійну плівку для основного потоку всмоктувальної рідини. Така плівка покриває виступи шорсткості цієї поверхні і загальний потік рухається мовби по гладенькій поверхні рідини при ламінарному режимі, на якій значно зменшуються втрати напору. Притискання цієї плівки ще посилюється звуженням потоку у такому звужуючому переході 3 всмоктувального трубопроводу 2. Завдяки цьому зменшуються також пристінні вихрові утворення і разом з цим, за рахунок розрідження та спрямлення потоку рідини, збільшується як засмоктування рідини так і загальна подача насоса, а також значно зменшується вірогідність виникнення кавітаційного режиму. Корисна модель працює таким чином: при появі шуму у вигляді потріскування на всмоктувальному трубопроводі, що свідчить про схлоплювання кавітаційних бульбашок, як початок кавітації, відкривається запірний пристрій 9 на трубопроводі 7. Після чого рідина з напірної лінії 8 насоса 1 поступає в камеру 11 і звідти витікає через щілинне сопло 12 до внутрішнього простору звужуючого переходу 3 всмоктувального трубопроводу 2. Завдяки ефекту Коанда [3] рідина тонкою плівкою обтікає криволінійну поверхню 14 і продовжує рухатись по поверхні переходу 3, прикриваючи виступи шорсткості. Пристінна турбулентність значно зменшується, потік вирівнюється з пониженням тиску в цьому місці, що веде до збільшення об'єму всмоктувальної рідини. Регулювання зменшення або збільшення витікання рідини через щілинне сопло 12, проводиться за допомогою запірнорегулюючого пристрою 9, а рівномірність ширини "Н" щілинного сопла додержується за допомогою зміни положення фланців 5 і 10 між собою завдяки шпилькам 16, що розташовуються на одному з фланців 5 або 10 цього з'єднання. Таких шпильок передбачається не менше трьох рівномірно розташованих по колу болтового з'єднання. Все вищенаведене зменшує вірогідність виникнення кавітації і веде до захисту відцентрового насоса від цього явища, а також зумовлює підвищення ефективності роботи насоса за рахунок збільшення його подачі. Джерела інформації: 1. А.С СССР № 994811 МПК F04F5/54 / Насосна установка, опубл. 07.02.83. бюл. № 5 2. Патент України № 90499. МПК F04F5/54 (2006.01). Пристрій захисту відцентрового насоса від кавітації на базі ефекта Коанда, (С.М. Срібнюк, В.І. Зимогляд, В.І. Забишний і тр.) опебл. 26.05.2014. бюл. № 10. 3. Т.Є. Фабер. Гідродинаміка / Фабер Т.Є. - М.: Постмаркет, 2001. - 560 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Пристрій захисту відцентрового насоса від виникнення кавітації, котрий включає насос, всмоктувальний трубопровід та звужуючий перехід, що з'єднує їх, який відрізняється тим, що на більшому фланці звужуючого переходу виконана виточка, котра зі сторони внутрішньої поверхні трубопроводу разом із фланцем цього трубопроводу утворює камеру із щілинним соплом, причому його поверхня із сторони звужуючого переходу виконана криволінійної форми із заокругленням в сторону насосу, ширина Н щілинного сопла і радіус заокруглення R, за яким окреслена ця поверхня, описана співвідношенням R/H=2,0+15,0. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що камера за допомогою трубопроводу, на якому передбачено регулюючий вентиль, з'єднана з напірною стороною насоса. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що на фланці патрубка передбачено як мінімум три напрямні шпильки з гладенькими кінцями, а на фланці всмоктуючого трубопроводу виконано 2 UA 100054 U відповідно до них як мінімум три калібровані отвори, причому отвори і шпильки з різьбовою нарізкою виконано рівномірно на відцентровому колі болтового з'єднання цих фланців. 3 UA 100054 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4