Результат интеллектуальной деятельности: ШНЕКОЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Изобретение относится к шнекоцентробежным насосам и может быть использовано в тех областях машиностроения, где требуется применение насосов, перекачивающих жидкости с содержанием растворенного и свободного газа.

При перекачивании газосодержащих жидкостей в межлопаточных каналах шнека (осевого колеса) увеличивается скорость потока перекачиваемой жидкости, в результате чего происходит увеличение динамической составляющей давления потока жидкости и падение статической составляющей.

В результате падения статической составляющей давления происходит выделение из жидкости газовой фазы.

В то же время, в межлопаточном канале шнека, от дискового трения и центробежных сил происходит перераспределение статического давления в сторону увеличения его к периферии лопаток, в результате чего происходит сепарация жидкости, наиболее легкая фракция располагается в зоне пониженного давления, т.е. у втулки шнека.

Известны различные способы отвода газовой составляющей из проточной части насоса, например, по патенту США №3692219 МПК F04d, в котором отвод отсепарированных газов выполнен через отверстия в торцевой части корпуса за колесом.

Известен шнекоцентробежный насос по авторскому свидетельству СССР №577317 МПК F04d 1/02, взятый за прототип, в котором для сепарации газовой фазы установлено дополнительное осевое колесо (шнек), выполняющее функцию сепараторного устройства, а отвод газовой фазы осуществлен из полости между осевыми колесами системой радиальных отверстий, соединяющих эту полость с осевым отводящим отверстием в валу.

Техническое решение отвода отсепарированного газа насоса, взятого за прототип, имеет существенные недостатки:

- увеличенные осевые габариты насоса за счет установки дополнительного осевого колеса и полости отбора газовой фазы, что особенно важно для насосов двигателей ракет и самолетов;

- возможность срыва работы дополнительного осевого колеса из-за накопления в нем газовой фазы;

- низкое качество сепарации из-за малой разницы давлений по радиусу в полости между осевыми колесами.

Изобретение направлено на повышение кавитационной устойчивости, надежности, энергетических характеристик насоса и уменьшение его габаритов.

Для этого в шнекоцентробежном насосе отбор газовой фазы осуществлен при помощи радиальных отверстий в ступице межлопаточных каналов шнека, которые соединяют межлопаточную полость с полым валом, который, в свою очередь, соединен отверстиями с газовой полостью гидрозатвора (импеллера), а газовая полость импеллера соединена щелевым отверстием по валу с дренажной полостью, выполненной в корпусе насоса. Такое техническое решение значительно увеличивает качество сепарации газа за счет того, что отбор газа произведен из межлопаточного канала в области ступицы, где наибольшая концентрация газожидкостной смеси, с дополнительным выделением газа из смеси в полости импеллера. В результате двухступенчатой сепарации газа повышаются энергетические характеристики насоса при сокращенных осевых габаритах насоса. Изобретение поясняется чертежом, где представлен шнекоцентробежный насос.

Шнекоцентробежный насос, включающий корпус 1, дренажную полость 2 в корпусе, входной патрубок 3, ротор 4, на пустотелом валу которого установлен шнек 5 с отверстиями 6 в ступице, центробежное колесо 7 и импеллер 8, под лопатками которого отверстия в валу 9, трубопровод перепуска 10 и зазор 11 между валом и корпусом насоса. При работе насоса газосодержащая жидкость поступает в шнек 5, где происходит сепарация жидкости, затем отсепарированная жидкость поступает в центробежное колесо 7, а газосодержащая смесь через отверстия 6 поступает в полость пустотелого вала, а затем, через отверстия 9 в полость импеллера, где происходит чистовая сепарация смеси.

Отсепарированная жидкость по трубопроводу 10 поступает на вход в насос, а газ, через зазор 11, поступает в дренажную полость 2. Использование изобретения повышает диапазон работоспособности насоса, всасывающую способность и его энергетические характеристики.