EA 023964B1 20160729

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000023964b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Вкладыш центробежного насоса, содержащий две боковые части (26, 28), соединенные друг с другом таким образом, что вкладыш насоса содержит основную насосную камеру (34), входное отверстие в основную насосную камеру (34) и выпускной канал (38), проходящий из основной насосной камеры, причем основная насосная камера (34) и выпускной канал (38) имеют внутренние периферийные поверхности (37, 39), переходную часть, имеющую переходную поверхность (40) между внутренними периферийными поверхностями (37, 39) насосной камеры (34) и выпускного канала (38) и включающую водорез (41), при этом каждая из боковых частей (26, 28) включает в себя часть основной насосной камеры (34), выпускного канала (38) и переходной части и каждая часть переходной части имеет связанное с ней усиление (50), содержащее выступ (52) на одной из частей переходной части и взаимодействующую с ним выемку (54) на другой из частей переходной части, при этом выступ (52) размещается в выемке (54) при соединении боковых частей друг с другом.

2. Вкладыш по п.1, в котором водорез включает в себя переднюю кромку и усиление (50) в переходной части отстоит от передней кромки водореза.

3. Вкладыш по п.1 или 2, в котором выступ (52) проходит в выемку (54), когда он достаточно введен с учетом любого износа вкладыша при использовании.

4. Вкладыш по любому из пп.1-3, в котором усиление (50) отстоит от внутренней периферийной поверхности насосной камеры (34) и выпускного канала (38).

5. Вкладыш по любому из пп.1-4, в котором выемка (54) и выступ (52) имеют, по существу, прямоугольную форму в сечении, имеющем продольную ось, проходящую в направлении водореза.

6. Вкладыш центробежного насоса, содержащий две боковые части (26, 28), соединенные друг с другом таким образом, что вкладыш насоса содержит основную насосную камеру (34), входное отверстие в основную насосную камеру и выпускной канал (38), проходящий из основной насосной камеры (34), причем основная насосная камера (34) и выпускной канал (38) имеют внутренние периферийные поверхности (37, 39), переходную часть, имеющую переходную поверхность (40) между внутренними периферийными поверхностями (37, 39) указанной насосной камеры и указанного выпускного канала и включающую водорез (41), при этом каждая из боковых частей (26, 28) содержит часть основной насосной камеры (34), выпускного канала и переходной части и каждая часть переходной части имеет связанное с ней усиление, содержащее выемку (54) в каждой части переходной части и вставку, имеющую противоположные концевые части, вводимые в соответствующие выемки.

7. Способ установки вкладыша по любому из пп.1-6 внутри центробежного насоса, согласно которому вкладыш устанавливают внутри внешнего корпуса насоса.

8. Центробежный насос, содержащий вкладыш насоса по любому из пп.1-6, имеющий основную камеру, входное отверстие и выпускной канал, рабочее колесо, расположенное внутри основной камеры и установленное с возможностью вращения на валу рабочего колеса.

9. Способ установки вкладыша внутри центробежного насоса по п.8, согласно которому вкладыш устанавливают внутри основной камеры.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Евразийское ои 023964 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2016.07.29
(21) Номер заявки 201301194
(22) Дата подачи заявки 2009.06.05
(51) Int. Cl. F04D 29/66 (2006.01) F04D 29/42 (2006.01) F04D 29/44 (2006.01) F04D 7/04 (2006.01) F04D 29/68 (2006.01)
(54) ВКЛАДЫШ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА (ВАРИАНТЫ), ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС С ТАКИМ ВКЛАДЫШЕМ, СПОСОБ УСТАНОВКИ ВКЛАДЫША В ЦЕНТРОБЕЖНОМ
НАСОСЕ (ВАРИАНТЫ)
(31) 2008902886;2008904163
(32) 2008.06.06; 2008.08.14
(33) AU
(43) 2014.03.31
(62) 201071403; 2009.06.05
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
УЭЙР МИНЕРАЛЗ ОСТРЭЙЛИА
ЛТД. (AU)
(72) Изобретатель:
Берджесс Кевин Эдвард, Лю Вэнь-Цзе,
Лаванья Луис Москозо, Глейвз Гарри
Брюс (AU)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) US-A-3265002 US-A-4844693 US-A-4917571
(57) Предложен вкладыш центробежного насоса, содержащий две боковые части (26, 28), соединенные друг с другом таким образом, что вкладыш насоса содержит основную насосную камеру (34), входное отверстие в основную насосную камеру (34) и выпускной канал (38), проходящий из основной насосной камеры, причем основная насосная камера (34) и выпускной канал (38) имеют внутренние периферийные поверхности (37, 39), переходную часть, имеющую переходную поверхность (40) между внутренними периферийными поверхностями (37, 39) насосной камеры (34) и выпускного канала (38) и включающую водорез (41), при этом каждая из боковых частей (26, 28) включает в себя часть основной насосной камеры (34), выпускного канала (38) и переходной части и каждая часть переходной части имеет связанное с ней усиление (50), содержащее выступ (52) на одной из частей переходной части и взаимодействующую с ним выемку (54) на другой из частей переходной части, при этом выступ (52) размещается в выемке (54) при соединении боковых частей друг с другом. Также предложен способ установки вкладыша внутри центробежного насоса, согласно которому вкладыш устанавливают внутри внешнего корпуса насоса и центробежный насос с таким вкладышем насоса.
Область техники
Настоящее изобретение относится в целом к насосам и, более конкретно, хотя не исключительно, к центробежным насосам для обработки шламов.
Предпосылки создания изобретения
Центробежные шламовые насосы в типичном случае включают корпус с насосной камерой, в которой расположено рабочее колесо, установленное для вращения на валу рабочего колеса. Вал рабочего колеса входит в насосную камеру с задней стороны или приводной стороны корпуса насоса. Выпускной канал проходит тангенциально от периферии корпуса насоса и обеспечивает выпуск жидкости из насосной камеры.
Один вариант обычного корпуса для центробежного насоса показан на фиг. 1-4. На фиг. 1 и 2 показаны виды в перспективе корпуса насоса, показанного спереди под немного различными углами.
На фиг. 3 показан вертикальный вид в сечении корпуса. На фиг. 4 показан вид в сечении вдоль линии Х-Х на фиг. 3.
Корпус 10 насоса включает периферийную стеночную часть 12, имеющую насосную камеру 14 и противоположные стороны 15 и 16 (фиг. 4). Во время использования рабочее колесо установлено для вращения внутри корпуса насоса. Входное отверстие в насосную камеру 14 расположено на одной стороне корпуса, и ведущий вал, на котором установлено рабочее колесо, проходит через другую сторону. Насосная камера 14 в районе периферийной стеночной части 12 имеет спиральную форму, смещенную круглую форму или любую другую пригодную форму. Выпускной канал 13, проходящий от периферийной стеночной части 14, имеет водорез 19, который при использовании в целом служит для отделения выходящего в выпускной канал потока от потока, рециркулирующего в насосной камере.
В других формах центробежных насосов может быть применен внешний кожух, который окружает корпус насоса, показанный на фиг. 1-4. Везде в этом описании, термин "корпус насоса" относится к камере, которая окружает рабочее колесо насоса и в которой рабочее колесо может вращаться при использовании. В необлицованных насосах "корпус насоса" также является внешним кожухом насоса. В футерованном насосе "корпус насоса" может быть облицовкой или вкладышем (также известны как спиральная камера), который, в свою очередь, окружен структурой внешнего кожуха. Необлицованные насосы в типичном случае находят применение в условиях низкого износа, например при использовании для накачивания жидкостей или неабразивных смесей твердых частиц и жидкостей. В облицованных насосах вкладыш или спиральная камера являются изнашиваемой частью, которая подвергается воздействию движения абразивного шлама во время использования и которая, в конечном счете, требует замены, а внешний кожух или оболочка насоса остаются неповрежденными.
Корпус насоса может быть сформирован из твердого сплава, такого как белый чугун, или эласто-мерного материала, такого как каучук. Корпус насоса может также включать боковые вкладыши, установленные на соответствующих сторонах 15, 16 корпуса 10 насоса.
Как лучше видно на фиг. 4, в обычном корпусе насоса водорез 19 выполнен в форме арки и имеет переходные зоны 17 в форме плавных конических секций, проходящих от концов аркообразного водореза между выпускным каналом 13 и насосной камерой 14 в районе периферийной стеночной части 12. Водорез 19 представляет собой часть корпуса, которая является самой близкой к внешней периферии рабочего колеса и выполняет функцию содействия распространению потока жидкости в выпускной канал 13 и минимизирования рециркуляции вокруг круговой области насосной камеры (т.е. района между внутренней поверхностью периферийной стеночной части 12 и внешней окружностью рабочего колеса, когда оно расположено внутри насосной камеры).
При использовании центробежный шламовый насос должен работать в широком диапазоне расходов и высот гидростатического напора в ходе его нормальной работы и может даже приводиться при помощи привода переменной скорости для достижения широкого рабочего диапазона расхода и давления. В зависимости от скорости насоса, поток шлама и твердых частиц, который выходит от вращающегося рабочего колеса в спиральный район, будет либо выходить из спиральной камеры в выпускной канал (поток В на фиг. 3) либо поток и твердые частицы будут повторно циркулировать в спиральной камере (поток А на фиг. 3). Точка наилучшей эффективности центробежного шламового насоса определена как поток, который производит самую высокую рабочую эффективность при одной определенной частоте вращения. В точке наибольшей эффективности величина рециркуляции в спиральной камере (поток A) минимальна, когда поток, приближающийся к водорезу, находится под правильным углом потока относительно водореза, таким образом, что водорез разделяет поток более равномерно с плавными линиями потока с обеих сторон от водореза.
Центробежные шламовые насосы, в типичном случае, не используются в добывающей отрасли с потоками выше потока с точкой наибольшей эффективности вследствие ускоренного эрозионного износа компонентов, который может возникать. Вместо этого, центробежный шламовый насос выбирают таким образом, что существует поток между 30 и 100% потока с точкой наилучшей эффективности при любой эксплуатационной скорости. В этих рабочих условиях может увеличиться степень рециркуляции (поток A) в спиральной камере, что может также вызывать больше турбулентности в спиральной камере, в ча
стности в районе водореза спиральной камеры. Так как поток, приближающийся к водорезу, более турбулентный, скорость не будет однородной, и поток не будет равномерным для соответствия углу водореза.
Рециркулирующий поток в спиральной камере подвергается влиянию водореза 19 и также переходных зон 17, показанных на фи. 3 и 4. С аркообразной переходной областью в ходе работы существует возможность создания двух больших закрученных структур вихревого потока на обеих сторонах спиральной камеры, которые затем взаимодействуют в районе водореза и затем по потоку дальше района водореза, в целом вокруг центральной линии спиральной камеры. Эти вихревые потоки могут приводить к тому, что твердые частицы шлама будут иметь более высокую энергию и скорость, вызывая износ и эрозию материала в районе водореза и вокруг него, поскольку эта область является самой близкой к рабочему колесу и также является точкой разделения для потоков A и B.
Как указано выше, центробежные шламовые насосы могут в одном варианте содержать внешний корпус с внутренним вкладышем, сформированным из износостойкого эластомерного состава. В этой форме и внешний корпус, и вкладыш традиционно производят из двух частей или половин, которые прикрепляются друг к другу болтами, расположенными на внешней периферии корпуса. Две части соединяются вдоль плоскости, которая в целом перпендикулярна оси вращения рабочего колеса насоса.
Две собранные части формируют корпус, имеющий переднюю сторону с входом в него и заднюю сторону, при этом две части образуют насосную камеру, в которой расположено рабочее колесо, установленное для вращения на валу рабочего колеса. В некоторых вариантах осуществления изобретения вал рабочего колеса входит в насосную камеру с задней стороны, и выход расположен на периферийной боковой кромке или стеночной части корпуса.
Как описано выше, водорез отделяет поток, циркулирующий в насосной камере, от потока, выходящего через выпускной канал. Поток может иметь колебания давления, сообщаемые ему в результате действия насосных лопастей рабочего колеса, проходящих мимо водореза, когда рабочее колесо вращается. Водорез имеет неравное распределение давления на его противоположных сторонах вследствие природы потока. Импульсы давления могут вызвать вибрацию каучука, которая приводит к фреттинг-коррозии на контактных поверхностях каучуковых вкладышей и/или каучука внутри корпуса насоса. Вибрация в каучуке также вызывает гистерезисные потери в каучуке, что может привести к разрушению каучука и уменьшению его прочности из-за потерь при нарастании температуры.
Сущность изобретения
Согласно первому объекту создан вкладыш центробежного насоса, содержащий две боковые части, соединенные друг с другом таким образом, что вкладыш насоса содержит основную насосную камеру, входное отверстие в основную насосную камеру и выпускной канал, проходящий из основной насосной камеры, причем основная насосная камера и выпускной канал имеют внутренние периферийные поверхности, переходную часть, имеющую переходную поверхность между внутренними периферийными поверхностями насосной камеры и выпускного канала и включающую водорез, при этом каждая из боковых частей включает в себя часть основной насосной камеры, выпускного канала и переходной части и каждая часть переходной части имеет связанное с ней усиление, содержащее выступ на одной из частей переходной части и взаимодействующую с ним выемку на другой из частей переходной части, при этом выступ размещается в выемке при соединении боковых частей друг с другом.
Предпочтительно водорез включает и себя переднюю кромку, и усиление в переходной части отстоит от передней кромки водореза.
Предпочтительно выступ проходит в выемку, когда он достаточно введен с учетом любого износа вкладыша при использовании.
Предпочтительно усиление отстоит от внутренней периферийной поверхности насосной камеры и выпускного канала.
Предпочтительно выемка и выступ имеют, по существу, прямоугольную форму в сечении, имеющем продольную ось, проходящую в направлении водореза.
Согласно второму объекту создан вкладыш центробежного насоса, содержащий две боковые части, соединенные друг с другом таким образом, что вкладыш насоса содержит основную насосную камеру, входное отверстие в основную насосную камеру и выпускной канал, проходящий из основной насосной камеры, причем основная насосная камера и выпускной канал имеют внутренние периферийные поверхности, переходную часть, имеющую переходную поверхность между внутренними периферийными поверхностями указанной насосной камеры и указанного выпускного канала и включающую водорез, при этом каждая из боковых частей содержит часть основной насосной камеры, выпускного канала и переходной части и каждая часть переходной части имеет связанное с ней усиление, содержащее выемку в каждой части переходной части и вставку, имеющую противоположные концевые части, вводимые в соответствующие выемки.
Согласно третьему объекту создан способ установки описанного вкладыша внутри центробежного насоса, согласно которому вкладыш устанавливают внутри внешнего корпуса насоса.
Согласно четвертому объекту создан центробежный насос, содержащий описанный вкладыш насоса и имеющий основную камеру, входное отверстие и выпускной канал, рабочее колесо, расположенное
внутри основной камеры и установленное с возможностью вращения на валу рабочего колеса.
Согласно пятому объекту создан способ установки вкладыша внутри описанного центробежного насоса, согласно которому вкладыш устанавливают внутри основной камеры насоса.
Краткое описание чертежей
Несмотря на любые другие формы, которые могут входить в объем устройства, указанного в кратком описании, ниже описаны конкретные варианты осуществления изобретения в качестве примера и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:
фиг. 1 и 2 - виды в перспективе обычного корпуса насоса, описанного выше;
фиг. 3 - вертикальный вид в сечении корпуса насоса, показанного на фиг. 1 и 2;
фиг. 4 - вид в сечении, выполненном по линии Х-Х на фиг. 3;
фиг. 5 - вид в перспективе корпуса центробежного насоса согласно одному варианту осуществления изобретения;
фиг. 6 - вертикальный вид в сечении корпуса насоса, показанного на фиг. 5; фиг. 7 - вид в сечении, выполненном по линии Y-Y на фиг. 6;
фиг. 8 - вид в перспективе корпуса насоса согласно другому варианту осуществления изобретения; фиг. 9 - вертикальный вид в сечении корпуса насоса, показанного на фиг. 8; фиг. 10 - вид в сечении, выполненном по линии Z-Z на фиг. 9;
фиг. 11 - некоторые экспериментальные вычислительные результаты моделирования для потока жидкости в плоскости А-А, показанной в варианте выполнения рабочего колеса на фиг. 9, но где нет выступа водореза на месте;
фиг. 12 - некоторые экспериментальные вычислительные результаты моделирования для потока жидкости в плоскости А-А, показанной в варианте выполнения рабочего колеса на фиг. 9; фиг. 13 - другой вид в перспективе вкладыша насоса; фиг. 14 - вид в сечении вкладыша насоса, показанного на фиг. 11;
фиг. 15 - вид в перспективе одной из пары частей вкладыша согласно одному варианту осуществления изобретения;
фиг. 16 - вид в перспективе другой из пары частей вкладыша согласно одному варианту осуществления изобретения;
фиг. 17 - вертикальный вид сбоку части, показанной на фиг. 13; и
фиг. 18 - вертикальный вид сбоку части, показанной на фиг. 14.
Подробное описание конкретных вариантов осуществления изобретения
На фиг. 5-7 показан вариант выполнения корпуса 30 насоса, имеющего основную насосную камеру 34. Корпус 30 насоса имеет в целом спиральную форму, подобную автомобильной шине. В показанном варианте осуществления изобретения корпус 30 насоса имеет форму вкладыша, который при использовании расположен внутри конструкции внешнего кожуха насоса и внутри которого может приводиться во вращение рабочее колесо.
Корпус 30 насоса имеет в целом круглые отверстия 31 и 32, находящиеся на его противоположных сторонах, одно из которых образует входное отверстие 32 для подачи потока материала в основную насосную камеру 34. Другое отверстие 31 обеспечивает вставку ведущего вала (не показан), используемого для вращательного привода рабочего колеса (не показано), которое расположено внутри насосной камеры 34. Корпус насоса также включает периферийную стеночную часть 36, имеющую внутреннюю периферийную поверхность 37 и выпускной канал 38, который проходит тангенциально от стеночной части 36 (т.е. в направлении линии А-А на фиг. 6), выпускной канал, имеющий внутреннюю периферийную поверхность 39. Основная насосная камера 34 имеет в целом спиральную форму и в показанном варианте осуществления изобретения в любой точке вдоль ее окружности имеет в целом полукруглое сечение, как показано на фиг. 7. В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 10, основная насосная камера 34 имеет в целом спиральную форму и в показанном варианте осуществления изобретения в любой точке вдоль ее окружности имеет в целом U-образное сечение.
Корпус 30 насоса, показанный на фиг. 5-7, также включает переходную поверхность или зону 40, которая проходит между внутренней периферийной поверхностью 37 основной насосной камеры 34 и внутренней периферийной поверхностью 39 выпускного канала 38. Переходная поверхность или зона образует переход между путем потока по спиральной или круговой длине насосной камеры 30 и выпуском жидкости через выпускной канал 38. Переходная поверхность или зона 40 включает водорез 41 и две плавных или переходных области (или две сходящихся области) 45, которые устроены так, что они проходят между водорезом 41 и соответствующими внутренними периферийными поверхностями 37, 39 основной насосной камеры 34 и выпускного канала 38. Водорез 41 имеет в целом закругленную форму поверхности, имеющей отступающий от нее выступ. Как показано на фиг. 5 и 7, выступ имеет форму выпуклости 42 или выпуклости с углублением, расположенной в центре между боковыми стенками основной насосной камеры при взгляде на торцевое сечение. Выпуклость 42 или выпуклость с углублением проходят нерегулярно, как часть в остальном аркообразного или гладкого водореза 41, но имеет в целом закругленные кромки. В других формах выступ может иметь форму языка или даже заостренную форму.
Переходная поверхность или зона 40 (включающая водорез 41 с выпуклостью 42 и переходные районы 45) приспособлена для отделения, в ходе использования, потока шламового материала, движущегося через выпускной канал 38, от потока материала, рециркулирующего внутри основной насосной камеры 34. Водорез 41 предназначен для распределения потока в выпускной канал 38 и уменьшения рециркуляции потока материала в основной насосной камере 34. Представляется, что выступ водореза и плавные или переходные районы могут уменьшать величину вихревого потока, создаваемого на обеих сторонах спиральной камеры, и понижать уровень вихревого потока, совместно уменьшая величину турбулентности в районе водореза. Более низкая скорость и меньший изгиб могут приводить к меньшему эрозионному износу компонентов насоса, которые находятся в контакте с движущимся минеральным шламом.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 5-7, и с конкретными ссылками на фиг. 6, водорез 41 проходит частично в выпускной канал 38, что, как было обнаружено, является предпочтительной конфигурацией.
Представляется, что выступ водореза также уменьшает вероятность одновременного развития двух вихревых структур на обеих сторонах спиральной камеры во время использования при накачивании смеси жидкости и твердых частиц. Более ровный и менее турбулентный поток в районе водореза имеет тенденцию содействовать развитию только одной доминирующей вихревой структуры, но имеющей белее низкую интенсивность. Износ и эрозия из-за одного более слабого завихрения будут меньше и, следовательно, будет достигнут более продолжительный срок службы. Сниженные уровни завихрения и турбулентности в районе водореза спиральной камеры могут также улучшить рабочие характеристики насоса и эффективность в широком диапазоне рабочих условий потока.
На фиг. 8-10 показан другой вариант выполнения корпуса 30А насоса, имеющего основную насосную камеру 34. Корпус 30А насоса имеет в целом спиральную форму, подобную автомобильной шине. В показанном варианте осуществления изобретения корпус 30А насоса имеет форму вкладыша, который при использовании расположен внутри конструкции внешнего кожуха насоса и внутри которого может приводиться во вращение рабочее колесо. Как упомянуто ранее, основная насосная камера 34 имеет в целом спиральную форму и в показанном варианте осуществления изобретения в любой точке вдоль ее окружности имеет в целом U-образное сечение. Для удобства использовались одинаковые ссылочные позиции для обозначения одинаковых признаков на фиг. 5-7 и 8-10.
Водорез и/или выступ, проходящий от водореза, могут быть выполнены из любого материала, пригодного для конфигурирования, формования или установки, как описано, такого как эластомерный материал, или твердых сплавов, которые имеют высокое содержание хрома, или металлов, которые были обработаны (например, отпущены) таким образом, чтобы они включали микроструктуру закаленного металла, или износостойкого керамического материала, который может обеспечивать пригодные характеристики износостойкости, когда он подвергается воздействию потока материалов с твердыми частицами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения выступ может быть приспособлен к переходной поверхности 40 корпуса насоса предшествующего уровня техники для формирования профилированной секции при помощи любой пригодной техники крепления или соединения, например, штифтового соединения, сварки и адгезионного связывания. При некоторых обстоятельствах можно удалить изношенный выступ из его положения на водорезе после периода использования или, например, если часть выступа разрушена при использовании. В зависимости от материала изготовления, выступ может быть восстановлен такими же способами формования, как описано выше.
Материалы, используемые для описанных здесь корпусов насосов, могут быть выбраны из материалов, которые пригодны для конфигурирования, формования или установки, как описано, включая твердые сплавы, которые имеют высокое содержание хрома, или металлы, которые обработаны (например, отпущены) таким образом, чтобы они включали микроструктуру закаленного металла. Оболочки также могут быть изготовлены из других износостойких материалов, таких как керамика, или даже выполнены из эбонита, если корпус выполняет функцию вкладыша спиральной камеры в насосе.
Любой из описанных здесь вариантов выполнения корпусов находит применение в центробежном шламовом насосе спирального типа. Такие насосы обычно включают корпус насоса, имеющий входной район и выпускной район, и рабочее колесо, расположенное внутри корпуса насоса и вращающееся в нем механизированным ведущим валом, который в осевом направлении соединен с рабочим колесом. Так как спиральный вкладыш обычно является изнашиваемой частью, внешнюю структуру корпуса насоса периодически открывают, и изношенный спиральный вкладыш удаляют в отходы и заменяют неизношенным спиральным вкладышем описанного здесь типа. Изношенный спиральный вкладыш может иметь конструкцию, отличающуюся от конструкции нового неизношенного спирального вкладыша при условии, что новый неизношенный спиральный вкладыш является совместимым с пространством внутри внешнего корпуса насоса, допуская его приспосабливание.
В некоторых вариантах осуществления изобретения корпус является литым изделием, выполненным из затвердевшего расплавленного металла. Литейный процесс включает отливку расплавленного металла в форму и охлаждение и затвердевание металла для получения заданной формы. Сложность литейного процесса зависит до некоторой степени от формы и конфигурации литейной формы для корпуса,
в некоторых случаях требуя специальных технологий для введения расплавленного металла и для отделения отлитого изделия от формы.
Экспериментальное моделирование
Были выполнены вычислительные эксперименты для моделирования потока в различных конструкциях описанного здесь корпуса насоса с использованием коммерчески доступного программного обеспечения ANSYS CFX. Это программное обеспечение применяет способы вычислительной гидродинамики для вычисления поля скоростей для накачиваемой жидкости. Программное обеспечение способно вычислять многие другие интересующие переменные, однако скорость является переменной, которая важна для показанных здесь фигур.
Для каждого эксперимента вычислительной гидродинамики результаты затем были обработаны с использованием соответствующего модуля CFX. На фиг. 11 (эксперимент 1) показаны виды сечения в плоскости А-А, которая пересекает обычный корпус насоса в радиальной плоскости, проходящей на 15 градусов по потоку дальше водореза на корпусе насоса типа, который показан на фиг. 9, но где нет выступа, сформированного на водорезе. На фиг. 12 (эксперимент 2) показаны виды сечения в плоскости А-А, которая пересекает вариант корпуса насоса с выступом водореза в радиальной плоскости, проходящей на 15° по потоку дальше водореза на корпусе насоса, который показан на фиг. 9 и который является примером водореза, который включает выступ. Векторы скорости нанесены на эти плоскости для анализа того, как жидкость и твердые частицы шлама движутся по каналу, сформированному между двумя противоположными (передним и задним) кожухами рабочего колеса, и входят в кольцевое пространство внутри корпуса насоса, где корпус насоса является U-образным в сечении. Величина этих векторов вместе с их плотностью распределения указывает величину скоростного параметра, и искривленные структуры векторов в целом указывают присутствие завихрений.
Эксперимент 1.
На виде сбоку потока, показанного на фиг. 11, плотность распределения векторов указывает величину скоростного параметра и присутствие завихрений. Важным районом внимания является район, расположенный на верхнем краю каждого чертежа, который является районом, где жидкость входит в контакт с внутренней поверхностью корпуса насоса. Можно наблюдать плотность стрелок. Соответствующий район обозначен стрелкой с позицией G на каждом графике векторов скорости. Важен также турбулентный поток, выходящий из района между кожухами рабочего колеса, обозначенный стрелкой с позицией Н.
Эксперимент 2.
На виде сбоку потока, показанного на фиг. 12, плотность распределения векторов в районе, расположенном на верхнем краю каждого чертежа, который является районом, где жидкость входит в контакт с внутренней поверхностью корпуса насоса, меньше плотности, показанной на фиг. 11 (эксперимент 1).
Соответствующий район на фиг. 12 обозначен на графике векторов скорости небольшой стрелкой с позицией J. Это означает, что будет меньше завихрений (и, таким образом, меньше износа) на внутренней поверхности корпуса насоса, показанного на фиг. 9, по сравнению с обычным типом, показанным на фиг. 3, который не имеет выступа водореза. Существует также намного меньше турбулентных потоков, выходящих из района между кожухами рабочего колеса, как обозначено стрелкой с позицией K, по сравнению с районом, обозначенным стрелкой H на фиг. 11 для обычного корпуса.
На фиг. 13 и 14 показан вкладыш 30B насоса, который включает две противоположные части 26 и 28, которые могут соединяться друг с другом периферийными кромками 27 и 29. Вкладыш 30B насоса сформирован из эластомерного материала и приспособлен для помещения внутрь внешнего твердого корпуса насоса. Для удобства использовались одинаковые ссылочные позиции для обозначения одинаковых признаков на фиг. 13-18, как и выше на фиг. 5-10.
Вкладыш 30B насоса имеет основную насосную камеру 34 и имеет отверстия 31 и 32 на его противоположных сторонах, одно из которых является входным отверстием 31 для подачи потока материала в основную насосную камеру 34. Другое отверстие 32 обеспечивает вставку ведущего вала (не показан), используемого для вращательного привода рабочего колеса (не показано), которое расположено внутри насосной камеры 34. Вкладыш насоса также включает периферийную стеночную часть 36, имеющую внутреннюю периферийную поверхность 37, и выпускной канал 38, имеющий внутреннюю периферийную поверхность 39. Основная насосная камера 34 имеет в целом спиральную форму.
Вкладыш 30B насоса также включает переходную поверхность или зону 40, которая проходит между внутренней периферийной поверхностью 37 основной насосной камеры 34 и внутренней периферийной поверхностью 39 выпускного канала 38. Переходная поверхность или зона 40 включает водорез 41 и два плавных перехода (или сливающихся района) 45, которые устроены так, что они проходят между водорезом 41 и соответствующими внутренними периферийными поверхностями 37, 39 основной насосной камеры 34 и выпускного канала 38. Водорез 41 имеет в целом закругленную форму поверхности с передней или свободной кромкой 44, имеющей отступающий от нее выступ. Свободная или передняя кромка находится вблизи проходящего рабочего колеса, когда рабочее колесо вращается внутри насосной камеры. Как показано на фиг. 13 и 14, выступ имеет форму выдающейся вперед выпуклости 42, утолщения или выступа с углублением и расположен в центре между боковыми стенками основной на
сосной камеры при взгляде на торцевое сечение. Выпуклость, утолщение или углубление 42 проходит нерегулярно, как часть в остальном аркообразного или гладкого водореза 41, но имеет в целом закругленные кромки.
Переходная поверхность или зона 40 приспособлена для отделения, в ходе использования, потока шламового материала, движущегося через выпускной канал 38, от потока материала, рециркулирующего внутри основной насосной камеры 34. Водорез 41 предназначен для распределения потока в выпускной канал 38 и уменьшения рециркуляции потока материала в основной насосной камере 34.
Как показано на фиг. 15-18, в районе водореза 41 расположено усиление 50, и, как показано, оно включает выступ 52 на поверхности 56 на одной из частей переходной части и взаимодействующую выемку 54 на поверхности 58 другой из частей переходной части, причем выступ вставляется в выемку, когда боковые части соединены друг с другом. В другой форме на каждой из частей переходной части расположена выемка, и в каждую выемку вставляется вставка (такая как шпонка или подобное средство), когда боковые части соединяют друг с другом. Усиление в переходной части отнесено от передней кромки водореза 41. Вставка может быть сформирована из пластмассы, керамического или металлического материала. Выступ проходит в выемку, когда он вставлен, таким образом, что его свободный конец отнесен от внешней поверхности переходной части. Во всех формах усиление отнесено от внутренних периферийных поверхностей 37, 39 насосной камеры 34 и выпускного канала 38. Выемка и указанный выступ имеют в целом прямоугольную форму при взгляде в сечении и имеют продольную ось, проходящую в направлении водореза.
В предшествующем описании определенных типичных вариантов осуществления изобретения для ясности применена специальная терминология. Однако изобретение не ограничено избранными специальными терминами, и следует понимать, что каждый специальный термин включает все технические эквиваленты, которые работают подобным образом для достижения подобной технической цели. Такие термины, как "передний" и "задний", "выше" и "ниже" и т.п. использованы как слова для удобства определения опорных точек и не должны рассматриваться как ограничивающие термины.
Ссылка в этом описании на любую предшествующую публикацию (или полученную из нее информацию) или любой известный материал не должна рассматриваться как признание или допущение или какая-либо форма указания, что эта предшествующая публикация (или полученная из нее информация) или известный материал формирует часть общеизвестного знания в области, к которой относится это описание.
Понятно, что различные изменения, модификации и/или добавления могут быть включены в различные конструкции и расположение частей, не отступая от сущности или объема изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Вкладыш центробежного насоса, содержащий две боковые части (26, 28), соединенные друг с другом таким образом, что вкладыш насоса содержит основную насосную камеру (34), входное отверстие в основную насосную камеру (34) и выпускной канал (38), проходящий из основной насосной камеры, причем основная насосная камера (34) и выпускной канал (38) имеют внутренние периферийные поверхности (37, 39), переходную часть, имеющую переходную поверхность (40) между внутренними периферийными поверхностями (37, 39) насосной камеры (34) и выпускного канала (38) и включающую водорез (41), при этом каждая из боковых частей (26, 28) включает в себя часть основной насосной камеры (34), выпускного канала (38) и переходной части и каждая часть переходной части имеет связанное с ней усиление (50), содержащее выступ (52) на одной из частей переходной части и взаимодействующую с ним выемку (54) на другой из частей переходной части, при этом выступ (52) размещается в выемке (54) при соединении боковых частей друг с другом.
2. Вкладыш по п.1, в котором водорез включает в себя переднюю кромку и усиление (50) в переходной части отстоит от передней кромки водореза.
3. Вкладыш по п.1 или 2, в котором выступ (52) проходит в выемку (54), когда он достаточно введен с учетом любого износа вкладыша при использовании.
4. Вкладыш по любому из пп.1-3, в котором усиление (50) отстоит от внутренней периферийной поверхности насосной камеры (34) и выпускного канала (38).
5. Вкладыш по любому из пп.1-4, в котором выемка (54) и выступ (52) имеют, по существу, прямоугольную форму в сечении, имеющем продольную ось, проходящую в направлении водореза.
6. Вкладыш центробежного насоса, содержащий две боковые части (26, 28), соединенные друг с другом таким образом, что вкладыш насоса содержит основную насосную камеру (34), входное отверстие в основную насосную камеру и выпускной канал (38), проходящий из основной насосной камеры (34), причем основная насосная камера (34) и выпускной канал (38) имеют внутренние периферийные поверхности (37, 39), переходную часть, имеющую переходную поверхность (40) между внутренними периферийными поверхностями (37, 39) указанной насосной камеры и указанного выпускного канала и включающую водорез (41), при этом каждая из боковых частей (26, 28) содержит часть основной насосной камеры (34), выпускного канала и переходной части и каждая часть переходной части имеет связан
1.
ное с ней усиление, содержащее выемку (54) в каждой части переходной части и вставку, имеющую противоположные концевые части, вводимые в соответствующие выемки.
7. Способ установки вкладыша по любому из пп.1-6 внутри центробежного насоса, согласно которому вкладыш устанавливают внутри внешнего корпуса насоса.
8. Центробежный насос, содержащий вкладыш насоса по любому из пп.1-6, имеющий основную камеру, входное отверстие и выпускной канал, рабочее колесо, расположенное внутри основной камеры и установленное с возможностью вращения на валу рабочего колеса.
9. Способ установки вкладыша внутри центробежного насоса по п.8, согласно которому вкладыш устанавливают внутри основной камеры.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
023964
- 1 -
023964
- 1 -
023964
- 1 -
023964
- 1 -
023964
- 4 -
023964
023964
023964
- 10 -
023964
- 11 -