CZ20001268A3 - Odstředivé čerpadlo s bočním kanálem - Google Patents

Description

Odstředivé čerpadlo s bočním kanálem

Oblast techniky ¹ Předkládaný vynález se týká odstředivého čerpadla s bočním kanálem, s tělesem tvořícím boční kanál, jehož povrch tvoří na hranici s bočním kanálem čelní plochu, sousedící až na úzkou mezeru s oběžným kolem čerpadla, přičemž přechodová hrana je od bočního kanálu k čelní ploše zaoblená v těch oblastech, ve kterých se odchyluje od obvodového směru, a s oběžným kolem, jehož lopatky mají v čelní rovině oběžného kola předem stanovenou šířku v obvodovém směru.

Dosavadní stav techniky

Čerpadla s bočním kanálem se používají mimo jiné tehdy, má-li být při malé výkonnosti dosaženo vysokého tlaku. Nevýhodou je u těchto čerpadel náchylnost ke kavitaci na těch místech tělesa, kde těleso v bezprostřední blízkosti oběžného kola vykazuje náhlé změny tvaru. S tím je spojena poměrně vysoká úroveň hladiny hluku. Tyto nevýhody jsou patrné především při vysokém počtu otáček, čímž se rozumí takové, které převyšuji 2800 otáček za minutu. Většinou se taková čerpadla používají při nižším počtu otáček kolem 1500 otáček za minutu.

U podobně konstruovaných obvodových lopatkových čerpadel „Westco (DE-A 40 02 027) je obvyklé, že se přechodová hrana , směrem od vzdálené části tělesa k čelní ploše tělesa, a sice speciálně v oblasti vypouštěcího otvoru, opatři malým zaoblením, aby se tak zmírnil vývoj hluku.

ν· ·· ·· ···· ··

9 9 9 999 9 · 9

9 · · · 9 · · · · ·

9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 99 9 9 9 99 9 9

Podstata vynálezu

Úkolem předkládaného vynálezu je snížit náchylnost ke kavitaci a vývoj hluku u čerpadla výše popsaného typu. Dosahuje toho pomocí charakteristických znaků nároku 1 a přednostně pomocí charakteristických znaků podnároků.

Základem předkládaného vynálezu je poznatek, že s kavitací a vznikem hluku je třeba počítat nejen na místech, kde je rychlost proudění transportovaného média obzvláště vysoká, nýbrž rovněž na jiných přechodových hranách. Dále je jeho základem poznatek, že zaoblení slibuje jen tehdy optimální účinek, je-li jeho rádius křivosti zharmonizován s rychlostí lopatky a s šířkou žebra lopatky. Rychlostí lopatky se rozumí její obvodová rychlost vždy na příslušném sledovaném místě. Šířkou žebra lopatky se rozumí šířka oběžného kola čerpadla v obvodovém směru v čelní rovině oběžného kola. Čím vyšší je rychlost lopatky a šířka žebra lopatky, tím větší má být zaoblení.

Účinek zaoblení spočívá v tom, že hrana lopatky při dosažení konce čelní roviny a začátku bočního kanálu nevstoupí náhle do tam se nacházející do určité míry klidné tekutiny, nýbrž již je předtím v oblasti zaoblení vybudováno obtékání hran lopatek, které způsobuje vyrovnání tlaku a mírní náraz. Toto připravené obtékání je tím prudší, čím vyšší je relativní rychlost lopatek k hraně tělesa a čím kratší je zaoblení. Dále bylo zjištěno, že probíhá o to příznivěji, čím menší je šířka žebra lopatky. Předkládaný vynález uvádí poprvé zohlednění této souvislosti účinku a použití určité minimální hodnoty kvocientu z rádiusu přechodové hrany a šířky žebra lopatky pro danou rychlost lopatky.

00 99 0000 99 99

9 9 9 9 9 9 0 0 0 0 • · · · · 0*0 · · 0 0

0 Λ · · · * 0 0 * 0

000 00 · 0000

9999 00 000 00 00

Toto zaoblení se účelně používá rovněž na odpovídajících hranách vzduchového plunžrového kanálu, je-li takový. Rovněž může být účelné udaným způsobem nezaoblit pouze hrany, na nichž lopatky vstupují z oblasti čelní plochy do oblasti bočního kanálu, popř. vzdušného plunžrového kanálu, nýbrž i takové hrany, u nichž lopatky přestupují z oblasti bočního kanálu popř. vzdušného plunžrového kanálu do oblasti čelní plochy.

Protože zaoblení snižuje účinnou obvodovou délku utěsněné oblasti mezi koncem a začátkem bočního kanálu (vrcholová oblast) , plánuje se podle vynálezu, že tato obvodová délka včetně úseků zaoblení bude činit minimálně 2,5 rozteče lopatek. Dále se ukázalo jako účelné, aby se hloubka bočního kanálu krátce před jeho koncem zvýšila.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže vysvětlen s přihlédnutím na obrázky, které názorně vysvětlují přednostní příklad provedení vynálezu.

Obrázek 1 zobrazuje pohled shora na část tělesa, která tvoří boční kanál.

Obrázek 2 zobrazuje řez podle linie A-B obrázku 1.

Obrázek 3 zobrazuje válcový řez podle linie C-D obrázku

1.

Obrázky 4-6 zobrazují detailní zvětšení oblastí označených na obrázku 2 a 3 jako IV-VI.

Příklady provedení vynálezu

Zásadní konstrukce čerpadla s bočním kanálem vyplývá ze vzoru známého z DE-C 97 47 37: dvě části tělesa uzavírají úzce ·· φφ φφ φφφφ ·· φφ • φφφ φφφ φφφφ φ φ φφφ ·ΦΦ · φ φ · φφ φφφφ ······ ··· · · φφφ·· ·· φφφφ φφ φφφ ·· φφ vymezený pracovní prostor pro oběžné kolo čerpadla, který je toliko v oblasti jedné z obou těchto částí tělesa, která je znázorněná na obrázku, rozšířen k vytvoření bočního kanálu JL. Boční kanál JL je ohraničen radiálně uvnitř hranou 2 a vně hranou 3. Začíná v bodě 4 v tomtéž úhlovém místě, v němž radiálně dále uvnitř začíná v bodě 6 sací otvor, jehož obrys je čerchovaně naznačen na obr. 1. Nachází se v jiné, na obrázku nezobrazené části tělesa. V oblasti tohoto sacího otvoru se boční kanál za odpovídajícího šikmého průběhu své vnitřní hrany 7 rozšiřuje, až asi 60-90° po svém počátku dosáhne svého konečného průřezu, který je vidět na obr. 2 nahoře. Ponechá si ho až k tlakovému otvoru j3, jímž z bočního kanálu vystupuje médium. Tlakový otvor je ohraničen bočními ohraničeními 11, 12, dnem bočního kanálu 10 a rovněž hranou 9 (viz obr. 3).

Radiálně ve vnitřní ohraničující hraně 2, mimo vnější ohraničující hranu 3 stejně jako mezi počáteční hranou 7 a koncovou hranou 9 bočního kanálu tvoří představovaná část tělesa rovnou čelní plochu, která v montovaném čerpadle sousedí s oběžným kolem (lopatky 16 na obr.3) a svou čelní plochou 13 uzavírá nepatrnou těsnou mezeru. K této čelní ploše patří rovněž vrcholová oblast 14 mezi koncovou hranou 9 a počáteční hranou 7 bočního kanálu. Lopatky 16 oběžného kola, které se rovněž nacházejí v této oblasti mají za úkol v těsné součinnosti s touto plochou 14 izolovat tlakové diference mezi koncem (tlakový otvor 8) a počátkem 4 bočního kanálu 3.· Jak je naznačeno na obr. 3 a 6, přejíždí při tom v průřezu naznačené lopatky 16 svým příčným žebrem přes plochu 14, dokud nedosáhnou hrany 7 a na tomto místě vstoupí do více nebo méně klidného média.

Náraz s tím spojený je podle vynálezu mírněn zaoblením hrany 17 podle rádiusu 15, přičemž tento rádius odpovídá výmě• 0 ϋ» »0 »··« ·* ·· « · * · 0·· 0 0 0 0 9 9 9 9 9 999 9 9 9 0

9 000 0 «00·«· · 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9999 99 999 «· 00 rovému předpisu podle vynálezu. Jeho minimální hodnota činí 0,25 [sec/m] krát obvodová rychlost lopatky [m/sec] krát šířka žebra lopatky v obvodovém směru [mm]. Faktor leží přednostně mezi 0,4 a 0,6. Neměl by být větší než 1, neboť jinak bude zaoblení tak velké, že nepříznivě snižuje účinnou délku bočního kanálu. Délka zaoblení nemůže být totiž zvyšována na úkor obvodové délky vrcholu 14, která je určena odstupem mezi hranou 9 a počátkem 4 bočního kanálu, neboť v této oblasti musí být účinné zmíněné utěsnění.

U čerpadel s bočním kanálem, kterým přísluší dopravovat větší podíl plynu v dopravovaném médiu, se často ve vrcholové oblasti 14 předpokládá zvláštní, šikmo k obvodovému směru probíhající prohloubení drážky, které se všeobecně označuje jako vzduchový plunžrový kanál a je ve vztahu k otvoru na výstup plynu. Jejich známé uspořádání a funkce zde nevyžadují žádné vysvětlení. Stačí říci, že rovněž hrany takového vzduchového plunžrového kanálu a takového otvoru na výstup plynu mohou být zaobleny podle výše popsaných zásad pro boční kanál.

Na tlakovém otvoru je hrana 9 na straně obrácené k oběžnému kolu rovněž zaoblená, jak vyplývá z obr. 5.

Obvodový odstup mezi bodem hrany 9, ležícím v obvodovém směru nejdále vzadu, a počátkem 4 bočního kanálu odpovídá minimálně 2,5 rozteče lopatek.

Dále z obr. 3 vyplývá, že dno bočního kanálu 1^ v oblasti 18 krátce před tlakovým otvorem 8 poněkud klesá, aby se tím umožnilo, že volný průřez mezi hranami 9, 10, 11, 12, ohraničujícími tlakový otvor, není menší než v ostatních částech bočního kanálu JL. Snížení 18 začíná teprve krátce před tlakovým otvorem, totiž v takovém odstupu od něj, který leží v číselném řádu výšky nebo šířky bočního kanálu.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Odstředivé čerpadlo s bočním kanálem s tělesem tvořícím boční kanál (1), jehož povrch hraničící s bočním kanálem (1) tvoří čelní plochu (13), která až na úzkou mezeru sousedí s oběžným kolem, přičemž přechodová hrana (2, 3, 7) je od bočního kanálu (1) k čelní ploše (13) zaoblená v těch oblastech, ve kterých se odchyluje od obvodového směru, a s oběžným kolem, jehož lopatky (16) mají v čelní rovině oběžného kola stanovenou šířku žebra v obvodovém směru, vyznačující se tím, že rádius (15) přechodové hrany (7) je tam, kde lopatky (16) oběžného kola přecházejí z oblasti čelní plochy (13, 14) do oblasti bočního kanálu (1) větší něž 0,25 sec/m krát výsledek ze šířky žebra lopatky a rychlosti lopatky.
2. 2. Čerpadlo s bočním kanálem podle nároku 1, vyznačující se tím, že totéž zaoblení hrany se předpokládá u vzduchového plunžrového kanálu.
3. 3. Čerpadlo s bočním kanálem podle nároku 1 nebo nároku 2, vyznačující se tím, že rovněž přechodové hrany (9), na nichž přecházejí lopatky (17) z bočního kanálu (1) nebo ze vzduchového plunžrového kanálu do oblasti čelní plochy (13, 14), jsou zaoblené.
4. 4. Čerpadlo s bočním kanálem podle kteréhokoli z nároků 1 až

   3, vyznačující se tím, že hloubka bočního kanálu (1) se na jeho konci zvětší.
5. 5. Čerpadlo s bočním kanálem podle kteréhokoli z nároků 1 až

   4, vyznačující se tím, že obvodový odstup mezi koncem (9) a počátkem (4) bočního kanálu (1) činí minimálně 2,5 rozteče lopatek.