[1]Изобретение относится к насосной технике, а именно к рабочим колесам центробежного насоса для перекачки различных жидких сред.
[2]Известно рабочее колесо центробежного насоса, содержащее основной диск со ступицей и выполненные на его лицевой поверхности лопасти, выполненные криволинейными загнутыми назад, причем в основном диске в пространстве между входными участками лопастей выполнены сквозные отверстия (см. патент US №5224821, кл. F01D 5/14, опубл. 06.07.1993).
[3]Однако выполнение наружней задней поверхности основного диска гладкой не позволяет в полной мере использовать возможность уменьшить осевую силу, возникающую при работе рабочего колеса в составе центробежного насоса.
[4]Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является рабочее колесо центробежного насоса, содержащее основной диск со ступицей, покрывной диск и размещенные между ними лопасти, выполненные криволинейными загнутыми назад, причем в основном диске в пространстве между входными участками лопастей выполнены сквозные отверстия, а с наружной стороны на основном диске выполнен кольцевой коаксиально охватывающий выступающий из основного диска участок ступицы бурт (см. патент US №5628616, кл. F04D 29/22, опубл. 13.05.1997).
[5]Однако выполнение сквозных отверстий, как описано выше, приводит к значительным перетечкам между пространством за рабочим колесом и проточной частью рабочего колеса, что увеличивает гидравлическое сопротивление и, как результат, приводит к снижению величины повышения давления в проточной части рабочего колеса.
[6]Технической проблемой является устранение выявленных в аналогах недостатков.
[7]Технический результат заключается в том, что достигается возможность уменьшить величину осевой силы на рабочем колесе, возникающей при работе центробежного насоса.
[8]Указанный технический результат достигается за счет того, что рабочее колесо центробежного насоса содержит основной диск со ступицей, покрывной диск и размещенные между ними лопасти, выполненные криволинейными загнутыми назад, причем в основном диске в пространстве между входными участками лопастей выполнены сквозные отверстия, оси которых параллельны оси рабочего колеса, а с наружной стороны рабочего колеса на основном диске выполнен кольцевой коаксиально охватывающий выступающий из основного диска участок ступицы бурт, наружная поверхность основного диска, расположенная между выступающим из основного диска участком ступицы и кольцевым буртом, выполнена плоской, перпендикулярной оси рабочего колеса и плавно сопряженной со стороны большего диаметра с внутренней цилиндрической поверхностью кольцевого бурта, рабочее колесо выполнено литым с отклонением по шагу лопастей на их входном участке не более 2 мм и на выходном участке не более 3 мм, внутренний диаметр кольцевого бурта составляет от 0,44 до 0,45 от диаметра рабочего колеса, сквозные отверстия расположены около вогнутой стороны лопасти по окружности, диаметр которой составляет от 0,32 до 0,34 от диаметра рабочего колеса, а диаметр сквозных отверстий составляет от 0,044 до 0,046 от диаметра рабочего колеса, при этом между основным и покрывным дисками расположено 8 лопастей, периферийные наружные участки основного и покрывного дисков образованы коническими, сужающимися к периферии рабочего колеса поверхностями, образующие которых наклонены к оси рабочего колеса под углом 75°±5°, а диаметр рабочего колеса составляет от 226,0 мм до 224 мм.
[9]В ходе проведенного исследования было выявлено, что для снижения возникающей при работе рабочего колеса осевой силы имеет значение, каким образом организовано сообщение входного участка проточной части рабочего колеса с пространством за рабочим колесом с наружной стороны основного диска рабочего колеса. Выполнение рабочего колеса с указанными выше параметрами позволяет снизить гидравлические потери при сообщении указанного выше входного участка проточной части рабочего колеса с пространством за основным диском рабочего колеса и тем самым уменьшить величину осевой силы, которая возникает при работе рабочего колеса в составе центробежного насоса.
[10]На фиг. 1 представлен вид спереди на рабочее колесо центробежного насоса.
[11]На фиг. 2 представлен продольный разрез А-А рабочего колеса центробежного насоса по фиг. 1.
[12]Рабочее колесо центробежного насоса содержит основной диск 1 со ступицей 2, покрывной диск 3 и размещенные между ними лопасти 4, выполненные криволинейными загнутыми назад.
[13]В основном диске 1 в пространстве между входными участками лопастей 4 выполнены сквозные отверстия 5, оси которых параллельны оси рабочего колеса, а с наружной стороны на основном диске 1 выполнен кольцевой коаксиально охватывающий выступающий из основного диска 1 участок ступицы 2 бурт 6.
[14]Наружная поверхность основного диска 1, расположенная между выступающим из основного диска 1 участком ступицы 2 и кольцевым буртом 6, выполнена плоской, перпендикулярной оси рабочего колеса, плавно сопряженной со стороны большего диаметра с внутренней цилиндрической поверхностью кольцевого бурта 6.
[15]Рабочее колесо выполнено литым с отклонением по шагу лопастей 4 на их входном участке не более 2 мм и на выходном участке не более 3 мм.
[16]Внутренний диаметр D1 кольцевого бурта 6 составляет от 0,44 до 0,45 от диаметра D2 рабочего колеса. Каждое сквозное отверстие 5 расположены около вогнутой стороны лопасти 4 по окружности, диаметр D3 которой составляет от 0,32 до 0,34 от диаметра D2 рабочего колеса, а диаметр D4 сквозных отверстий 5 составляет от 0,044 до 0,046 от диаметра D1 рабочего колеса, при этом между основным 1 и покрывным 3 дисками расположено восемь лопастей 4, периферийные наружные участки основного 1 и покрывного 3 дисков образованы коническими, сужающимися к периферии рабочего колеса поверхностями, образующие которых наклонены к оси рабочего колеса под углом 75°±5°, а диаметр D2 рабочего колеса составляет от 225,0 мм до 224,71 мм.
[17]Во время работы центробежного насоса вращающиеся на валу рабочие колеса увеличивают в межлопаточных каналах, образованных основным диском 1, покрывным диском 3 и лопастями 4, скорость перекачиваемой насосом текучей среды. При многоступенчатом выполнении центробежного насоса вытекающая из рабочего колеса текучая среда поступает в направляющий аппарат, где поток текучей среды частично тормозится, а кинетическая энергия потока частично преобразуется в потенциальную энергию давления. Далее из направляющего аппарата поток текучей среды поступает в рабочее колесо следующей, в которой происходит дальнейшее повышение его давления.
[18]Сквозные отверстия 5, соединяющие входной участок проточной части рабочего колеса, расположенный между входными участками лопастей 4, позволяют использовать расположенное за рабочим колесом пространство, образованное кольцевым буртом 6, наружной поверхностью основного диска 1 рабочего колеса, расположенной внутри кольцевого бурта 6, и поверхностью направляющего аппарата (для многоступенчатых центробежных насосов) уравновешивающей камеры, для снижения осевой силы, которая возникает при работе центробежного насоса на рабочем колесе.
[19]Рабочее колесо центробежного насоса можно использовать в скважинных насосах, погружных насосах или любых других центробежных насосах.
