Результат интеллектуальной деятельности: РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТУПЕНИ

Изобретение относится к насосам необъемного вытеснения, а именно к рабочим колесам центробежных насосов.

Известно рабочее колесо промежуточной ступени центробежного насоса, содержащее ведущий диск, покрывной диск и расположенные между ними лопатки, причем покрывной диск снабжен дополнительным уплотнением в виде кольцевого выступа, концентричного внутреннему выступу основного уплотнения и образующего вместе с основным уплотнением разгрузочную камеру (см. а.с. SU 1003607, Кл. F04D 1/00, опубл. 23.10.1983). Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность и сложность конструкции уплотнительного узла.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в увеличении эффективности уплотнения и улучшении гидродинамических свойств рабочего колеса центробежного насоса. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что рабочее колесо промежуточной ступени центробежного насоса содержит ведущий диск, покрывной диск и расположенные между ними лопатки, причем покрывной диск снабжен дополнительным уплотнением в виде кольцевого выступа, концентричного внутреннему выступу основного уплотнения и образующего вместе с основным уплотнением разгрузочную камеру, при этом отношение наружного диаметра дополнительного уплотнения к наружному диаметру внутреннего выступа основного уплотнения D₀ равно 1,1÷1,3, расстояние от торца выступа до входного торца колеса составляет (0,06÷0,07)D₀, а глубина камеры - (0,045÷0,065)D₀. Предпочтительно, чтобы наружный диаметр лопатки рабочего колеса составлял (1,5÷1,9)D₀, а отношение ширины входного кольца направляющего аппарата к ширине выходной щели рабочего колеса было равно 1,3÷1,8.

На чертеже изображен поперечный разрез предлагаемого рабочего колеса.

Рабочее колесо содержит установленные на валу (не показан) ведущий 1 и покрывной 2 диски. Между дисками 1 и 2 расположены лопатки 3. Покрывной диск 2 снабжен дополнительным уплотнением в виде кольцевого выступа 4. Выступ 4 расположен на диске 2 концентрично внутреннему выступу основного уплотнения. Между выступом 4 и основным уплотнением 5, таким образом, образуется разгрузочная камера 6. Камера 6 служит для гашения скоростного напора после дополнительного щелевого уплотнения, таким образом увеличивается сопротивление перетечкам. Ключевым фактором, определяющим эффективность лабиринтного уплотнения с разгрузочной камерой, является геометрия этой камеры. Экспериментальное исследование зависимости качества уплотнения от параметров выступа показало, что существует оптимальное соотношение размеров выступа с размерами колеса, обеспечивающее максимальную эффективность уплотнения. Согласно этим соотношениям наружный диаметр дополнительного уплотнения (выступа 4) должен составлять 1,1÷1,3 наружного диаметра внутреннего выступа основного уплотнения D₀. В этом случае, с одной стороны, выступ расположен достаточно далеко от внутреннего выступа основного уплотнения, чтобы обеспечить эффективное гашение скоростного напора в уплотнении, а с другой стороны - достаточно близко к нему, чтобы сохранить герметичность и простоту конструкции насоса, в котором расположено колесо. Расстояние L от торца выступа до входного торца колеса должно составлять L=(0,06÷0,07)D₀. Выполнение выступа с большим или меньшим расстоянием до входного торца ведет к увеличению протечки. Глубина камеры l=(0,5-0,6)D₀ оптимальна для разгрузки уплотнений в центробежных жидкостных насосах.

Проведенные эксперименты также показали, что гидродинамически оптимальным, с точки зрения минимизации кавитационного воздействия, является такое выполнение рабочего колеса, при котором отношение диаметра (D₀) входа в рабочее колесо к наружному диаметру (D₂) основной лопатки рабочего колеса D₀/D₂=1,5÷1,9, а отношение ширины (а) входного кольца направляющего аппарата к ширине (b) выходной щели рабочего колеса а/b=1,3÷1,8.

Рабочее колесо работает следующим образом.

Насос предварительно заполняется перекачиваемой жидкостью. Вращательное усилие, передаваемое от мотора насоса на вал, приводит во вращение ведущий диск 1. Диск 1 увлекает за собой лопатки 3 и покрывной диск 2. Поток перекачиваемого рабочего тела (жидкости) через входной направляющий аппарат нагнетается в полость рабочего колеса. Указанная полость образована каналами между лопатками 3 и дисками 1 и 2. Через эти каналы под действием центробежной силы жидкость устремляется в выходной канал.

Основное лабиринтное уплотнение обеспечивает герметизацию полости рабочего колеса, предотвращая радиальное протекание жидкости за пределы рабочего участка насоса. Камера 6 увеличивает сопротивление перетечкам, а дополнительное уплотнение в виде выступа 4 значительно уменьшает эти протечки. Таким образом, заявленная конструкция рабочего колеса повышает эффективность уплотнения.