Область техники Изобретение относится к крыльчатке насоса и, в

009906
Область техники
Изобретение относится к крыльчатке насоса и, в частности, к крыльчатке насоса для центробежных
или полуосевых насосов для насосной подачи текучих сред, содержащих загрязнения.
Уровень техники
Из уровня техники известно множество типов насосов и крыльчаток насосов для описанной цели,
хотя все они имеют определенные недостатки. Прежде всего, это касается проблем износа, засорения и
низкой эффективности.
Сточные воды содержат множество загрязняющих веществ, количество и структура которых зависят от времени года и типа пространства, из которого истекает вода. В городах распространены пластиковые материалы, гигиенические изделия, текстиль и т.д., тогда как в промышленных зонах преобладают
частицы, полученные от износа. Опыт показывает, что самыми серьезными проблемами является ветошь
и т.п., которая налипает на передние края лопастей и наматывается вокруг ступицы крыльчатки. Эти аварийные ситуации приводят к значительной продолжительности обслуживания и снижению эффективности.
В сельскохозяйственной и целлюлозно-бумажной отраслях используются различные типы специальных насосов, которые функционируют при работе с соломой, стеклом, листвой и другими типами
органических материалов. Для этой цели передние края лопастей изогнуты назад, чтобы вынуждать загрязняющие вещества отбрасываться наружу к внешней границе поверхности вместо прилипания к краям.
Различные типы средств дробления зачастую используются для резки материала и облегчения протекания. Примеры таких средств раскрыты в публикациях SE 435952, SE 375831 и US 4347035.
В уровне техники конструкции крыльчатки насосов описаны очень обобщенно, особенно в отношении изгиба передних краев открытых крыльчаток. Попытки задать изгиб передних краев открытой
крыльчатки описаны, например, в ЕР 0916851 и ЕР 0916852.
В ходе насосной подачи, когда требуются большие высоты подъема, например, в шахтах, зачастую
используются закрытые крыльчатки насосов, т.е. крыльчатки с двумя закрывающими дисками, верхним
и нижним, а также промежуточными лопастями, поскольку эти типы крыльчатки уменьшают осевую
нагрузку на насос по сравнению с крыльчатками открытого типа. С другой стороны, закрытые крыльчатки имеют меньшую проходную втулку, что приводит к большему риску засорения.
В публикации ЕР 0395604 раскрыта крыльчатка, выполненная с одной или несколькими лопастями,
прикрепленными к закрывающим дискам на каждой стороне с образованием закрытой крыльчатки. Передние края лопастей находятся в основном в плоскости, перпендикулярной оси вращения крыльчатки,
во входном отверстии одного из закрывающих дисков.
Что касается закрытых крыльчаток, то их в основном выполняют с передними краями, размещенными в центральном входном отверстии, так, чтобы они были достаточно прямыми, если смотреть в направлении потока. Было обнаружено, что при использовании, в частности, когда жидкость содержит достаточно большие количества абразивных загрязняющих веществ, происходит значительный износ передних краев лопастей. Дополнительный риск заключается в том, что загрязняющие вещества, такие как
ветошь, пластиковые пакеты и другие удлиненные объекты, прилипают к передним краем, тем самым
требуя очистку насоса.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является устранение упомянутых проблем, в частности, связанных
с закрытыми крыльчатками.
Указанная цель достигается посредством отличительных признаков настоящего изобретения, указанных в п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в
зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно основному аспекту изобретения создана крыльчатка центробежного или полуосевого типа, используемая в насосе для насосной подачи жидкостей и выполненная с одной или несколькими лопастями таким образом, что лопасти прикреплены к закрывающим дискам на каждой стороне, образуя
так называемую закрытую крыльчатку, причем передние края лопастей расположены в основном в плоскости, перпендикулярной оси вращения крыльчатки, во входном отверстии одного из закрывающих дисков, характеризующаяся тем, что передние края лопастей изогнуты назад во входное отверстие одного из
закрывающих дисков крыльчатки относительно направления вращения.
Согласно дополнительному аспекту изобретения, оно характеризуется тем, что передние края взаимодействуют с режущими средствами, размещенными в центральном входном отверстии насоса.
Предпочтительно, передние края выступают в некоторой степени из входного отверстия, и режущие средства составляют по меньшей мере одну сужающуюся секцию зазора между центральным входным отверстием насоса и передними краями крыльчатки, посредством чего, когда при работе передние
края изгибаются за эти секции, между ними производится действие отрезания.
Было обнаружено, что посредством конструирования передних краев лопастей изогнутыми четко
назад износ этих краев снижается в значительной степени. Эта конструкция также уменьшает риск налипания на края. Вместо этого такие материалы подаются в направлении внешней наружной поверхности.
-1-
009906
Материал, который может налипать на края во входном отверстии крыльчатки, разрезается посредством режущих средств. В предпочтительном варианте осуществления передний край лопастей взаимодействует с двумя сужающими частями входного отверстия корпуса насоса.
Для хорошей производительности относительно функционирования насоса и транспортировки материалов к периферийной поверхности, угол изгиба должен составлять от 40 до 60°, а изгибание передних краев в основном может следовать кривизне логарифмической спирали.
В общем, получается крыльчатка с большей производительностью и износостойкостью, что приводит к большим рабочим циклам между техническим обслуживанием и ремонтом.
Эти и другие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными после
прочтения последующего подробного описания изобретения, приведенного со ссылкой на чертежи.
Краткое описание чертежей
Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг. 1 - вид в осевом поперечном сечении насоса согласно изобретению;
фиг. 2а - вид в перспективе сверху крыльчатки согласно настоящему изобретению;
фиг. 2b - вид, соответствующий фиг. 2а снизу;
фиг. 3 - вид снизу крыльчатки с фиг. 2; и
фиг. 4 - нижняя плита, устанавливаемая в насосе и взаимодействующая с крыльчаткой с фиг. 1.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 показана крыльчатка закрытого типа, установленная в насосе, содержащем приводной вал
10, соединенный с электродвигателем (не показан) для приведения насоса. На нижнем конце вала установлена крыльчатка 12 насоса, содержащая верхний закрывающий диск 14 и нижний закрывающий диск
16, лопасти 18 и обратные лопасти 19. Упомянутые компоненты установлены в корпусе 20 насоса,
имеющем нижнюю стенку 22, входное отверстие 24 и выходное отверстие 26. Крыльчатка 12 насоса установлена таким образом в корпусе насоса, что имеется зазор 28 между краевой поверхностью нижнего
закрывающего диска 16 и внутренней боковой стенкой корпуса 20 насоса, пространство 29 между нижним диском и нижней стенкой, а также зазор 30 между нижней поверхностью нижнего закрывающего
диска 16 и верхней поверхностью нижней стенки 22.
Согласно принципам центробежного насоса, жидкость всасывается по оси через входное отверстие
24 и выходит из насоса через выходное отверстие 26 согласно стрелкам потоков А, В и С.
Согласно настоящему изобретению лопасти 18 сконструированы таким образом, что передние края
40 сильно изогнуты назад во входном отверстии 42 крыльчатки относительно направления вращения R.
Угол изгиба может быть увеличен от ступицы и наружу. Изгиб передних краев может быть задан посредством логарифмической спирали, при этом угол изгиба α равен п/2-β, где β - угол логарифмической
спирали. Предпочтительно, угол изгиба составляет от 40 до 60°.
Во входном отверстии крыльчатки передние края расположены в основном в плоскости, перпендикулярной оси вращения 10 крыльчатки. Преимущество данной конструкции заключается в том, чтобы
обеспечить соскальзывание загрязняющих веществ в направлении внешней поверхности вместо их налипания на края. Дополнительно, износ передних краев уменьшается, если они имеют данную конфигурацию вместо традиционной конструкции.
Кроме того, передние края выступают в некоторой степени из центрального отверстия крыльчатки
(см. фиг. 1). Краевые части 44 лопастей, выступающие над нижней поверхностью нижнего закрывающего диска 16, могут быть выполнены с возможностью взаимодействия с краевой частью 46 стационарного
входного отверстия 24 корпуса, находящегося в нижней пластине 22. Таким образом, круглое входное
отверстие снабжено двумя размещенными напротив друг друга прямыми частями 50, посредством чего
промежуток между лопастями и краевой частью входного отверстия становится очень мал. Продолговатые загрязняющие вещества, такие как ветошь, пластиковые пакеты и т.п., которые налипли на передние
края лопастей, отрезаются здесь.
В общем, конструкция передних краев, изогнутых и немного выступающих, а также взаимодействующих с отверстием нижней пластины, существенно снижает риск налипания загрязняющих веществ и
уменьшает износ передних краев.
Следует понимать, что вариант осуществления, описанный выше и проиллюстрированный на чертежах, должен рассматриваться только в качестве неограничивающего варианта осуществления изобретения, при этом он может быть модифицирован в объеме формулы изобретения.
-2-
009906
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Крыльчатка (12) центробежного или полуосевого типа, используемая в насосе для насосной подачи жидкостей и выполненная с одной или несколькими лопастями (18) таким образом, что лопасти (18)
прикреплены к закрывающим дискам (14, 16) на каждой стороне, образуя так называемую закрытую
крыльчатку, причем передние края (40) лопастей (18) расположены в основном в плоскости, перпендикулярной оси вращения (10) крыльчатки (12), во входном отверстии (42) одного из закрывающих дисков
(16), отличающаяся тем, что передние края (40) лопастей (18) изогнуты назад во входное отверстие (42)
одного из закрывающих дисков (16) крыльчатки относительно направления вращения (R).
2. Крыльчатка по п.1, отличающаяся тем, что передние края (44) выступают в некоторой степени из
входного отверстия (42), выполненного и предназначенного для взаимодействия с режущими средствами
(50), размещенным в центральном входном отверстии насоса.
3. Крыльчатка по п.2, отличающаяся тем, что режущие средства составляют по меньшей мере одну
сужающуюся секцию зазора между центральным входным отверстием насоса и передними краями (40)
крыльчатки.
4. Крыльчатка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что передние края (40)
изогнуты в основном по логарифмической спирали.
5. Крыльчатка по п.4, отличающаяся тем, что угол (α) изгиба передних краев (40) равен п/2-β, где
β - угол логарифмической спирали.
6. Крыльчатка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что угол (α) изгиба передних краев (40) находится в диапазоне от 40 до 60°.
7. Насос, содержащий крыльчатку по любому из пп.1-6.
Фиг. 1
Фиг. 2а
-3-
009906
Фиг. 2b
Фиг. 3
Фиг. 4
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
-4-