Шнековідцентровий ступінь насоса

Реферат: Шнековідцентровий ступінь насоса містить корпус з установленими в ньому на валу осьовим передвключеним колесом, розміщеним в статорній втулці корпусу з радіальним зазором, величина якого відносно зовнішнього діаметра лопатей осьового передвключеного колеса складає не менше 0,0025, і відцентровим робочим колесом, крім того, внутрішня поверхня статорної втулки виконана з закритими канавками. UA 81633 U (54) ШНЕКОВІДЦЕНТРОВИЙ СТУПІНЬ НАСОСА UA 81633 U UA 81633 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі гідромашинобудування, а саме до робочих органів відцентрових насосів, у тому числі живильних і конденсатних насосів АЕС і ТЕС, магістральних і підпірних насосів для перекачування нафти і нафтопродуктів, до кавітаційних якостей яких пред'являються підвищені вимоги. Згідно із загальноприйнятими в гідромашинобудуванні рекомендаціями до проектування шнековідцентрового ступеня для забезпечення високої всмоктуючої здатності і максимальної економічності радіальний зазор між лопатями осьового передвключеного колеса і статорною втулкою корпусу вибирають мінімально можливим з точки зору забезпечення надійної роботи насоса без зачіпань лопатями осьового передвключеного колеса внутрішньої поверхні статорної втулки. В цьому випадку величина радіального зазору ш.рад складає: ш.рад =  ш.рад  Dш де  ш.рад = 0,001-0,002 - відносний радіальний зазор; Dm - зовнішній діаметр лопатей осьового передвключеного колеса шнековідцентрового ступеня. Відомий шнековідцентровий ступінь насоса, що містить корпус з установленими в ньому на валу осьовим передвключеним колесом, розміщеним в статорній втулці корпусу з радіальним зазором, величина якого відносно зовнішнього діаметра лопатей осьового передвключеного колеса складає не менше 0,0025, і відцентровим робочим колесом. У цьому ступені радіальний зазор між лопатями осьового передвключеного колеса і статорною втулкою корпусу збільшений ( ш.рад складає не менше 0,0025), що сприяє підвищенню критичного кавітаційного коефіцієнта швидкохідності Скр. Насоси на базі шнековідцентрового ступеня з таким радіальним зазором мають кращу всмоктуючу здатність і, як наслідок, менший припустимий кавітаційний запас, що знижує вартість життєвого циклу насоса. [Сточек Н.П., Шапиро А.С. Гидравлика жидкостных ракетных двигателей, - Μ.Машиностроение, 1978; С. 97.]. Дана конструкція шнековідцентрового ступеня вибрана в як прототип об'єкта, що заявляється. Недоліком відомої конструкції є зниження економічності шнековідцентрового ступеня і, як наслідок, насоса в цілому, через збільшення об'ємних втрат, пов'язаних з перетіканням перекачуваної рідини через радіальний зазор над осьовим передвключеним колесом через різницю тисків на лицьовій (напірній) і тильній сторонах лопатей осьового передвключеного колеса. Задачею, на рішення якого спрямована корисна модель, є підвищення економічності шнековідцентрового ступеня з величиною радіального зазору відносно зовнішнього діаметра осьового передвключеного колеса не менше 0,0025 і, як наслідок, насоса в цілому, через зниження об'ємних втрат під час перетікання перекачуваної рідини через радіальний зазор з лицьової на тильну сторону лопатей. Поставлена задача вирішується тим, що в шнековідцентровому ступені насоса, що містить корпус з установленими в ньому на валу осьовим передвключеним колесом, розміщеним у статорній втулці корпусу з радіальним зазором, величина якого відносно зовнішнього діаметра лопатей осьового передвключеного колеса складає не менше 0,0025, і відцентровим робочим колесом, внутрішня поверхня статорної втулки виконана із закритими канавками, при цьому канавки можуть бути виконані у вигляді гвинтової або різьбової нарізки, або прямих подовжніх пазів. Виконання закритих канавок на внутрішній поверхні статорної втулки сприяє тому, що під час обертання осьового передвключеного колеса вихрові течії, які виникають в канавках на ділянці, стичній з радіальним зазором, мають напрям, протилежний напряму потоку рідини, що перетікає з лицьової на тильну сторону лопаті осьового передвключеного колеса. В результаті взаємодії двох різноспрямованих потоків швидкість потоку рідини, що перетікає з лицьової на тильну поверхню лопаті осьового передвключеного колеса в радіальному зазорі, зменшується, що призводить до зниження об'ємних втрат. Канавки можуть бути виконані у вигляді гвинтової або різьбової нарізки, що має максимальну технологічність, або у вигляді прямих подовжніх пазів, що забезпечує надійність під час перекачування рідин, які містять тверді частки. Корисна модель, що заявляється, пояснюється кресленнями, на яких представлені: Фіг. 1 - шнековідцентровий ступінь насоса, подовжній розріз; Фіг. 2 - шнековідцентровий ступінь насоса, поперечний розріз, зі схемою перетікання перекачуваної рідини по радіальному зазорі з лицьової на тильну сторону лопаті осьового передвключеного колеса; Фіг. 3 - варіант виконання канавок у вигляді гвинтової нарізки; Фіг. 4 - місце А фіг. 3; Фіг. 5 - варіант виконання канавок у вигляді різьбової нарізки; Фіг. 6 - місце А фіг. 5; 1 UA 81633 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Фіг. 7 - варіант виконання канавок у вигляді прямих подовжніх пазів; Фіг. 8 - графіки, що показують залежність коефіцієнта корисної дії (к.к.д.) η шнековідцентрового ступеня від подачі Q: а) за відсутності канавок; б) за наявності канавок. Шнековідцентровий ступінь насоса містить корпус 1 (фіг. 1) з установленими в ньому на валу 2 осьовим передвключеним колесом 3, розміщеним із радіальним зазором ш.рад у статорній втулці 4 корпусу 1, і відцентровим робочим колесом 5, а також відвідний пристрій 6. Величина радіального зазору  ш.рад відносно зовнішнього діаметра Dш лопатей осьового передвключеного колеса 3 складає не менше 0,0025. На внутрішній поверхні статорної втулки 4 корпусу 1 над осьовим передвключеним колесом 3 виконані закриті канавки 7 (фіг. 2), застосування яких знижує об'ємні втрати під час перетікання перекачуваної рідини по радіальному зазору з лицьової на тильну сторону лопаті. Канавки 7 можуть бути виконані у вигляді гвинтової (фіг. 3, 4) або різьбової (фіг. 5, 6) нарізки, або у вигляді прямих подовжніх пазів (фіг. 7). Вибір глибини і довжини канавок, а також їх місцерозташування в осьовому напрямі відносно лопатей осьового передвключеного колеса здійснюється індивідуально залежно від геометрії лопатевої системи останнього. Ефект застосування канавок підтверджують результати експериментальних досліджень, проведених у ВАТ "ВНДІАЕН". Так, на фіг. 8 представлені графіки, що показують залежність к.к.д. η шнековідцентрового ступеня від подачі Q з величиною радіального зазору відносно зовнішнього діаметра Din лопатей осьового передвключеного колеса 0,011:за відсутності канавок - з гладкою внутрішньою поверхнею статорної втулки (графік "а"); за наявності канавок, виконаних на внутрішній поверхні статорної втулки у вигляді прямих подовжніх пазів (графік "б"). Як видно з графіків, наявність канавок сприяє збільшенню к.к.д. цього ступеня насоса. Шнековідцентровий ступінь насоса працює таким чином. Під час обертання вала 2 робоча рідина, пройшовши через підвідний пристрій, надходить в осьове передвключене колесо 3. У закритих в осьовому напряму канавках 7, виконаних на внутрішній поверхні статорної втулки 4 корпусу 1, виникають вихрові течії (фіг. 2), напрям яких на ділянці, стичній з радіальним зазором, протилежний напряму потоку рідини, що перетікає з лицьової на тильну поверхню лопаті осьового передвключеного колеса 3, що призводить до зменшення швидкості в радіальному зазорі і, відповідно, до зниження об'ємних втрат. В осьовому передвключеному колесі 3 рідина отримує приріст енергії, достатній для безкавітаційної роботи відцентрового робочого колеса 5, а потім, пройшовши через відцентрове робоче колесо 5, спрямовується у відвідний пристрій 6 ступеня насоса. Корисна модель дозволяє підвищити економічність шнековідцентрового ступеня насоса з величиною радіального зазору відносно зовнішнього діаметра осьового передвключеного колеса не менше 0,0025. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Шнековідцентровий ступінь насоса, що містить корпус з установленими в ньому на валу осьовим передвключеним колесом, розміщеним в статорній втулці корпусу з радіальним зазором, величина якого відносно зовнішнього діаметра лопатей осьового передвключеного колеса складає не менше 0,0025, і відцентровим робочим колесом, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня статорної втулки виконана з закритими канавками. 2. Ступінь за п. 1, який відрізняється тим, що канавки виконані у вигляді гвинтової або різьбової нарізки. 3. Ступінь за п. 1, який відрізняється тим, що канавки виконані у вигляді прямих подовжніх пазів. 2 UA 81633 U 3 UA 81633 U 4 UA 81633 U 5 UA 81633 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 6