Результат интеллектуальной деятельности: Делитель потока

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для уменьшения кавитации в центробежных насосах, снижения интенсивности износа его деталей, вибраций и шума. Может использоваться в насосном оборудовании различного назначения.

Известен делитель потока применяемый в регулирующем клапане фирмы Mokveld [http://www.mokveldm.com/attachments/article/10/1-1.pdf], представляющий собой перфорированный полый цилиндр с отверстиями одинакового размера. Внутри перфорированного цилиндра расположен поршень, перекрывающий отверстия при работе клапана. В процессе разделения потока на струи уменьшается интенсивность кавитации, а радиальное направление струй позволяет сместить образовавшиеся кавитационные пузыри к центру потока, где их схлапывание не будет повреждать деталей клапана.

Недостатками данного делителя потока является невозможность размещения делителя потока на входе в центробежный насос с целью снижения кавитации, а также высокое гидравлическое сопротивление.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является делитель потока, применяемый для снижения кавитации в регулирующем клапане осевого типа [Пат. 2620616 Российская Федерация, МПК F16K 3/24. Регулирующий клапан осевого типа / А.Е. Лебедев, А.Б. Капранова, A.M. Мельцер, Солопов С.А., Воронин Д.В., Неклюдов С.В., Серов Е.М. - Опубл. 29.05.2017, Бюл. №16]. Делитель потока представляет собой соосно размещенные друг в друге перфорированные вставки, представляющие собой стаканы с жестко прикрепленными к их торцевым поверхностям кольцевыми пластинами. Внешний стакан и соединенная с ним кольцевая пластина установлены с возможностью поворота относительно продольной оси корпуса. Отверстия в кольцевых пластинах выполнены круговыми рядами, расстояния между которыми увеличиваются от периферии пластины к центру, оси отверстий наклонены к продольной оси клапана под острым углом, а отверстия в боковых поверхностях стаканов размещены по спирали с переменным шагом, причем оси отверстий имеют переменный угол наклона к оси стаканов, увеличивающийся от выходного патрубка к кольцевым пластинам.

Недостатками данного делителя потока являются невозможность размещения делителя потока на входе в центробежный насос с целью снижения кавитации, а также высокое гидравлическое сопротивление.

Задачей изобретения является создание делителя потока с возможностью его размещения на входе в центробежный насос, снижающего кавитацию и имеющего малое гидравлическое сопротивление, не влияющее на бесперебойную работу насоса.

Поставленная задача достигается тем, что в делителе потока, содержащем соосно размещенные друг в друге перфорированные вставки, представляющие собой стаканы с жестко прикрепленными к их торцевым поверхностям кольцевыми пластинами, причем один из стаканов и соединенная с ним кольцевая пластина установлены с возможностью поворота относительно продольной оси, а отверстия в данной кольцевой пластине выполнены круговыми рядами, расстояния между рядами увеличиваются от периферии пластины к центру, внешние диаметры кольцевой пластины, прикрепленной к внутреннему стакану и внутреннего стакана одинаковые, отверстия в данной кольцевой пластине имеют форму секторов кольца, причем их размер увеличивается от внутреннего ряда к внешнему, в каждом ряду форма и размер отверстий, а также их количество в рядах одинаковые, а в центральной части установлен конический наконечник, кольцевая пластина, прикрепленная к внешнему стакану, имеет сквозные отверстия для крепления и кольцевую канавку под уплотнение, а внутренние диаметры внешнего стакана и прикрепленной к нему кольцевой пластины равны, внешний и внутренний стаканы соединены между собой при помощи резьбы.

На фиг. 1 изображена схема делителя потока.

На фиг. 2 показан вид слева.

Делитель потока содержит соосно размещенные друг в друге перфорированные вставки, представляющие собой стаканы 1 и 2 с жестко прикрепленными к их торцевым поверхностям кольцевыми пластинами 3 и 4. Стакан 1 и соединенная с ним кольцевая пластина 3 установлены с возможностью поворота относительно продольной оси.

Отверстия 5 в кольцевой пластине 3 выполнены круговыми рядами, расстояния между рядами увеличиваются от периферии пластины 3 к центру.

Внешние диаметры кольцевой пластины 3, прикрепленной к внутреннему стакану 1 и внутреннего стакана 1 одинаковые. Отверстия 5 в кольцевой пластине 3 имеют форму секторов кольца, причем их размер увеличивается от внутреннего ряда к внешнему. В каждом ряду форма и размер отверстий 5, а также их количество в рядах одинаковые. В центральной части кольцевой пластины 3 установлен конический наконечник 6.

Кольцевая пластина 4, прикрепленная к внешнему стакану 2, имеет сквозные отверстия 7 для крепления к трубопроводу и насосу, а также кольцевую канавку 8 под уплотнение. Внутренние диаметры внешнего стакана 2 и прикрепленной к нему кольцевой пластины 4 равны. Внешний 1 и внутренний 2 стаканы соединены между собой при помощи резьбы 9.

Делитель потока работает следующим образом.

С целью снижения кавитации в насосе на входной патрубок насоса устанавливается предлагаемый делитель потока. Жидкость на входе в насос, проходя через делитель, разделяется на отдельные струи, что приводит к снижению интенсивности образования кавитационных пузырей в насосе и предотвращает кавитационное разрушение внутренних деталей насоса.

Процесс деления на струи, входящего в насос, потока происходит при его взаимодействии с кольцевой пластиной 3. С целью снижения интенсивности кавитации отверстия 5 в кольцевой пластине 3 выполнены круговыми рядами, имеют форму секторов кольца, а их размер увеличивается от внутреннего ряда к внешнему. Кроме того, расстояния между рядами отверстий 5 увеличиваются от периферии пластины 3 к центру, что позволяет предотвратить преждевременное слияние струй в центральной зоне, где скорость потока наиболее высокая.

Такое конструктивное исполнение кольцевой пластины 3 позволяет эффективно уменьшать интенсивность образования кавитационных пузырей в насосе, предотвращать его разрушение и не оказывать существенного гидравлического сопротивления потоку, что необходимо для нормальной работы насосного оборудования.

Благодаря тому, что стакан 1 и соединенная с ним кольцевая пластина 3 установлены с возможностью поворота относительно продольной оси появляется возможность изменять расположение пластины 3 относительно колеса насоса, то есть, регулировать градиент давлений в насосе и влиять на интенсивность кавитации. Это достигается тем, что внешний 1 и внутренний 2 стаканы соединены между собой при помощи резьбы 9.

С целью обеспечения размещения делителя потока во входном патрубке насоса внешние диаметры кольцевой пластины 3 и внутреннего стакана 1 выполнены одинаковыми.

Для равномерного распределения потока по сечению трубопровода и повышения эффективности его разделения на струи в центральной части кольцевой пластины 3 установлен конический наконечник 6, разрушающий центральную часть потока и перенаправляющий жидкость в зоны отверстий 5.

Кольцевая пластина 4, прикрепленная к внешнему стакану 2, предназначена для крепления делителя потока к насосу и трубопроводу и имеет сквозные отверстия 7 для крепления и кольцевую канавку 8 под уплотнение. С этой целью внутренние диаметры внешнего стакана 2 и прикрепленной к нему кольцевой пластины 4 равны.

Предлагаемая конструкция делителя потока позволяет обеспечить эффективное снижение кавитации в насосном оборудовании, предотвращает кавитационный износ его внутренних деталей и обладает малым гидравлическим сопротивлением, не влияющим на бесперебойную работу насоса.