Прудовой насос

Изобретение относится к прудовому насосу с крыльчаткой (2), вращающейся вокруг оси вращения (X) в корпусе насоса (1). Корпус насоса (1) имеет всасывающее входное отверстие (11), расположенное аксиально к крыльчатке (2), выходное напорное отверстие (14), расположенное в направлении от радиального до тангенциального по отношению к крыльчатке (2) и служащее для вывода воды, а также противоточную пластину (12) между всасывающим входным отверстием(11) и выходным напорным отверстием (14). Крыльчатка (2) имеет радиально расположенную циркулярную пластину с расположенными на одной ее стороне лопастями (21). Противоточная пластина (12) расположена с открытой стороны крыльчатки (2) и охватывает лопасти (21). Между лопастями образованы проточные каналы (23), которые имеют поперечное сечение, уменьшающееся в направлении от радиальной внутренней стороны к внешней стороне. 014206 Изобретение касается прудового насоса с находящейся в корпусе насоса и вращающейся вокруг оси вращения крыльчаткой, причем корпус насоса имеет аксиально расположенное по отношению к крыльчатке всасывающее входное отверстие, расположенный от радиального положения до тангенциального по отношению к крыльчатке выход для выводимой под давлением воды, а также часть корпуса между всасывающим входным отверстием и выводящим под давлением отверстием, причем крыльчатка имеет радиально расположенную циркулярную пластину с односторонне расположенными на ней лопастями,причем часть корпуса присоединена к оснащенной лопастями открытой стороне крыльчатки и представляет собой плоскую пластину встречного хода, и причем между лопастями, циркулярной пластиной и пластиной встречного хода сформированы проточные каналы. Подобный насос известен из патента США 5713719 как лопастной насос или центробежный насос с открытой крыльчаткой. Рабочее колесо в виде крыльчатки имеет лопасти. Между лопастями крыльчатки,циркулярной пластиной, несущей лопасти крыльчатки и частью корпуса сформированы проточные каналы. Поперечник этих проточных каналов увеличивается от радиальной внутренней стороны по направлению к внешней стороне. Кроме того, из заявки WO 94/03731 известен центробежный насос со свободновихревой крыльчаткой, в котором проточные каналы выполнены между полными лопастями насоса, которые достигают от оси вращения крыльчатки до радиальной периферии, и короткими лопастями насоса, которые расположены во внешней области крыльчатки. Поперечное сечение этих проточных каналов также увеличивается по направлению изнутри наружу. Из заявки США 2004/0126228 А 1 известен центробежный насос с особенной геометрией спирального корпуса, при котором крыльчатка насоса снабжена первым и вторым уплотнительными дисками с расположенными между ними проточными каналами. Далее в соответствии с уровнем развития техники общеизвестны центробежные насосы, которые имеют вращающуюся крыльчатку для движения воды. Насосы предназначаются в большинстве случаев для работы с погружением в воду, которая должна быть приведена в движение (погружные насосы). Само собой разумеется, что с всасывающей стороны для всасывания приводимой в движение воды также может быть расположен трубопровод. При установке на суше насос должен устанавливаться рядом с прудом ниже уровня воды. Со стороны, из которой вода выходит под напором, вода подается по трубопроводу, к примеру, к прудовому фильтру, фонтану, проложенному водотоку или т.п. Центробежные насосы работают на основе гидродинамического принципа движения, при этом перемещаемая вода поступает внутрь рядом с осью вращения крыльчатки, захватывается при помощи вращающейся крыльчатки с расположенными на ней лопастями и принуждается к движению по круговой траектории. Центробежная сила вращающейся по круговой траектории воды прижимает воду радиально наружу. Соответственно около оси вращения поступающей воды возникает низкое давление (на всасывающей стороне), и на периферии крыльчатки - повышенное давление (напорная сторона). Центробежные насосы очень надежны и в электрически полностью инкапсулированном исполнении могут применяться как погружные насосы, к примеру, также для плавательных прудов. Кроме того,при соответствующем оснащении крыльчатки и должной конструкции корпуса насоса без опасности засорения может прокачиваться вода, содержащая твердые тела. При этом крыльчатка выполняется в виде так называемой крыльчатки свободного потока, таким образом, допустимый размер твердых тел может составлять, к примеру, 6 мм (диаметр проходящих тел). Тем самым, на всасывающей стороне объем проходящей воды ограничивается лишь соответствующим размером ячеек грубых элементов фильтра. Однако крыльчатки свободного потока обнаруживают вследствие закорачивания потока и связанного с таким закорачиванием внутреннего выравнивания давления несколько меньший КПД, чем насосы с закрытой крыльчаткой. Тем не менее, насосы с закрытой крыльчаткой восприимчивее в отношении засорений, и соответственно на всасывающей стороне нужно предусматривать более тонкий фильтр, который соответственно затрудняет свободное движение поступающей воды. Так как прудовые насосы имеют очень длительные сроки использования, иногда они даже работают непрерывно днем и ночью, то для экономичной эксплуатации было бы желательным увеличение КПД с одновременным обеспечением пропускания через насос твердых тел большого размера, к примеру, до 6 мм. В этой связи целью изобретения является соответствующая оптимизация такого типа центробежных насосов. Это задание решается с помощью центробежного насоса согласно п.1 формулы. Неожиданно в ходе опытов выявилось, что центробежный насос с открытой крыльчаткой имеет более высокий КПД, если исполненные между лопастями проточные каналы имеют поперечное сечение, которое сокращается в направлении течения от радиальной внутренней стороны к внешней стороне. Очевидно, сужение поперечного сечения проточных каналов в радиальном направлении от оси вращения к внешней стороне вызывает повышение центробежных сил и вместе с ним гидродинамический подпор движения воды. Предпочтительное уменьшение поперечного сечения проточного канала составляет от 15 до 40%, наиболее предпочтительно от 20 до 35%. В оформлении упомянутого выше прудового насоса с открытой крыльчаткой уменьшение попереч-1 014206 ного сечения проточного канала можно предпочтительно реализовать посредством того, что пластина встречного хода в форме широко открытой боковой поверхности конуса с углом , составляющим от 5 до 20 к радиальной поверхности, ориентированной по направлению к оси вращения в направлении крыльчатки. Альтернативно или дополнительно уменьшение поперечного сечения проточного канала достигается посредством того, что циркулярная пластина крыльчатки имеет форму широко открытой боковой поверхности конуса с угломот 5 до 20 к радиальной поверхности, ориентированной по направлению к оси вращения в направлении пластины встречного хода. Кроме этого, КПД прудового насоса увеличивается, если аксиально измеренная к оси вращения высота крыльев крыльчатки уменьшается по направлению от радиальной внутренней стороны к внешней стороне, таким образом, чтобы открытая сторона крыльчатки была расположена с равномерным зазором по отношению к пластине встречного хода. Если зазор составляет менее 1 мм, предпочтительно менее 0,5 мм, то с уверенностью можно избежать потери давления, вызванного закороченностью потока между крыльчаткой и пластиной встречного хода. Чтобы избежать засорений проточного канала крыльчатки частицами твердых тел, высота крыльев по радиальной внешней стороне больше ширины проточных каналов. Если выполненные между лопастями проточные каналы от радиальной внутренней стороны до внешней стороны крыльчатки будут обнаруживать по существу ту же самую ширину, то за счет этого КПД насоса еще более увеличится. Вероятно, это увеличение КПД происходит вследствие дальнейшего сокращения завихрений и связанных с этим потерь скорости потока. Кроме того, такая конструкция предотвращает образование засорений. В частности, ширина проточных каналов должна быть выполнена таким образом, чтобы она была больше максимально допустимого размера зерна, например, больше 6 мм. Если лопасти имеют серповидное поперечное сечение в плоскости, расположенной радиальн к оси вращения, то в отношении гидродинамических свойств образуется особенно эффективная геометрия проточного канала между серповидными лопастями. Благодаря серповидному поперечному сечению лопасти обнаруживают высокую собственную устойчивость, вследствие чего крыльчатка имеет длительный срок службы. Технологически выгодным будет, если пластина встречного хода будет являться составной частью корпуса насоса. Предпочтительны корпуса насосов и/или крыльчатка, изготовленные из акрилнитрилбутадиен-стирола (АБС), модифицированного полифениленоксида (ПФО, так называемый "Норил"(Noryl и/или полиоксиметилена/полиацетала (ПОМ). При этом в частности корпус насоса вместе с представляющей с ним единое целое пластиной встречного хода изготовлены из обладающей собственной устойчивостью и дешевой пластмассы АБС. Крыльчатка может производиться как из пластмассы АБС, обладающей достаточной собственной устойчивостью и прочностью и являющейся дешевым конструктивным элементом, так и из пластмассы ПФО или ПОМ, если требуется устойчивость по отношению к особенно сильным нагрузкам. Для достижения хорошего электрического КПД при незначительном потреблении энергии для прудового насоса предусмотрен асинхронный электродвигатель c защитой из высококачественной стали в одном корпусе, в котором расположен инкапсулированный ротор из высококачественной стали, который вместе с крыльчаткой образует единый ходовой агрегат, который может быть вынут из корпуса. Для обеспечения высокой устойчивости к нагрузкам и длительного срока службы насоса ходовой агрегат установлен на керамическом вращающемся подшипнике в корпусе. Ниже в деталях описывается пример осуществления изобретения на основании прилагаемых чертежей. На них изображены: фиг. 1 - насос в соответствии с описанием изобретения в разрезе по осевой плоскости. фиг. 2 - представленная на фиг. 1 крыльчатка в горизонтальной проекции. На фиг. 1 изображен прудовой насос в разрезе по осевой плоскости с корпусом насоса 1, а также крыльчатка 2, вращающаяся вокруг оси вращения X. Приводной узел, состоящий из расположенного в корпусе электродвигателя, предпочтительно асинхронного электродвигателя, подсоединяется со стороны, обозначенной стрелкой Y. Крыльчатка 2 приводится во вращательное движение вокруг оси X силами вращающего ее электродвигателя, не показанного на фиг. 1. Корпус насоса 1 имеет всасывающее входное отверстие 11, которое расположено на приводной стороне Y коаксиально по отношению к оси поворота X и напротив нее. Во всасывающем входном отверстии 11 установлен штуцер, к которому подсоединен всасывающий водовод для подачи перекачиваемой воды. При использовании насоса в качестве погружного насоса вода может подаваться также непосредственно во всасывающее входное отверстие 11. Поток воды на всасывающей стороне обозначен стрелкой Ws. Корпус насоса 1 вместе с не изображенным на рисунке приводным узлом Y образует оболочку приводимой в круговое движение крыльчатки 2, чтобы вызывать гидродинамическое движение воды при-2 014206 вращении крыльчатки 2. При этом оболочка корпуса насоса 1 имеет вокруг периферии крыльчатки 2 кольцеобразный коллектор 13, от которого по направлению движения воды, разгоняемой по круговой траектории вращающейся крыльчаткой 2, из корпуса насоса в направлении вывода воды WD выведено выходное отверстие для вывода воды под напором 14, размещенное в основном тангенциально к крыльчатке 2. Между всасывающим входным отверстием 11, расположенным аксиально к оси вращения X, и кольцеобразным коллектором 13, расположенным по периферии вокруг крыльчатки 2, размещается противоточная пластина 12. Противоточная пластина 12 образует кольцеобразную поверхность, которая на фиг. 1, демонстрирующей осуществление изобретения, показана в виде широко открытой части боковой поверхности конуса с углом , составляющим примерно 10 к радиальной плоскости в радиальном направлении и с наклоном к приводной стороне Y. Кыльчатка 2 имеет циркулярную пластину 22, направленную в радиальной плоскости к оси вращения Х, на которой аксиально по направлению к всасывающей стороне сформированы выступающие лопасти 21. На фиг. 2 крыльчатка 2 представлена в горизонтальной проекции с видом со всасывающей стороныWs (см. фиг. 1). Представленная на фиг. 2 крыльчатка 2 имеет восемь серпообразных лопастей 21, расположенных в их поперечном разрезе в радиальной плоскости к оси вращения X. Между лопастями 21 сформированы восемь проточных каналов 23, которые имеют между смежными лопастями 21, 21 в основном постоянную ширину b, составляющую, например, 6 мм. Для крепления крыльчатки 2 на снабженном валом двигателе не представленного на рисунке приводного блока Y предусмотрено центральное отверстие 24 со сформированным стержнем 25 на крыльчатке 2. Как видно на изображенном на фиг. 1 разрезе, открытая сторона крыльчатки 2 находится непосредственно в противоположном положении по отношению к противоточной пластине 12 корпуса насоса 1. Соответственно свободно выступающие концы крыльев 21 подогнаны к противоточной пластине 12,изогнутой на угол , таким образом, что между свободным верхним краем крыла 21 и пластиной встречного хода 12 образуется в целом равномерный зазор s составляющий, например, 0,5 мм. В процессе работы прудового насоса крыльчатка 2 вращается вокруг оси вращения X. При этом крыльчатка 2 приводится в действие не представленным на рисунке приводным блоком Y. В результате вращательного движения крыльчатки 2 с исполненными на ней лопастями 21 находящаяся с всасывающей стороны Ws вода вследствие возникающего в центре крыльчатки 2 низкого давления всасывается внутрь и через проточные каналы 23 приводится в движение по круговой траектории. Круговое ускорение воды в проточных каналах 23 ведет к обусловленному центробежной силой повышению давления и как следствие - к гидродинамическому перемещению воды к напорному выходу 14 на напорной сторонеWD насоса. При этом незначительный зазор s размером примерно 0,5 мм надежно предотвращает закорачивание течения, вследствие чего насос работает особенно эффективно. Точно также образование проточных каналов 23, имеющих в целом постоянную ширину b равную 6 мм, позволяет осуществлять прокачку воды без засорения насоса твердыми частицами с размером зерна от 6 мм. Так как высота h крыльев 21 в периферийном выходе проточных каналов 23 соответствует, по меньшей мере, ширине b, т.е. b меньше h,то выбор высоты позволит избежать засорения проточных каналов. Из-за формы противоточной пластины 12, имеющей форму широко открытой боковой поверхности конуса, и подогнанной под нее высоты крыльев 21 поперечное сечение проточных каналов, как это показано на схеме осуществления изобретения, уменьшается в направлении течения от центра крыльчатки 2 радиально наружу к периферийному выходу проточных каналов примерно на 24%, Это уменьшение поперечного сечения неожиданно приводит к повышению производительности насоса. По сравнению с прежними современными поколениями прудовые насосы заявителя со свободными крыльчатками в соответствии с табл. 1 имеют место следующие представленные усовершенствования предлагаемых для регистрации продуктов. В столбце "Типы насосов" под наименованиями "Месснер М или MPF " перечислены типы насосов, продаваемые заявителем до настоящего времени, а с указанием"НОВИНКА" приведена спроектированная предлагаемая усовершенствованная модель. Как видно из таблицы, благодаря применению указанных в заявке отличий крыльчатки и соответствующего корпуса насоса с пластиной встречного хода, удалось достичь значительного повышения эффективности. Вследствие значительно более низкого электропотребления при сравнимой величине мощности насосов, а именно подъемной высоте и подъемной мощности, экономическое преимущество состоит в явном и значительном увеличении срока технической эксплуатации насоса.Y - сторона привода/приводной блок. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Прудовой насос с крыльчаткой (2), вращающейся вокруг оси вращения (X) в корпусе насоса (1),при этом корпус насоса (1) имеет всасывающее входное отверстие (11), расположенное аксиально к крыльчатке (2), выходное напорное отверстие (14), расположенное в направлении от радиального до тангенциального к крыльчатке (2) и служащее для вывода воды, а также часть корпуса между всасывающим входным отверстием (11) и выходным напорным отверстием (14), причем крыльчатка (2) имеет радиально расположенную циркулярную пластину (22) с расположенными на одной ее стороне лопастями (21),при этом указанная часть корпуса расположена с открытой стороны крыльчатки (2), оснащенной лопастями (21), и имеет противоточную пластину (12), при этом между лопастями (21), циркулярной пласти-4 014206 ной (22) и противоточной пластиной (12) образованы проточные каналы (23), отличающийся тем, что проточные каналы (23) имеют поперечное сечение, которое уменьшается в направлении течения воды от радиальной внутренней стороны к внешней стороне. 2. Прудовой насос по п.1, отличающийся тем, что уменьшение поперечного сечения проточного канала составляет от 15 до 40%, предпочтительно от 20 до 35%. 3. Прудовой насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что противоточная пластина (12) имеет форму широко открытой части боковой поверхности конуса с углом , составляющим от 5 до 20 к радиальной поверхности в направлении крыльчатки, ориентированной по направлению оси вращения (X). 4. Прудовой насос по п.1, отличающийся тем, что циркулярная пластина (22) крыльчатки (2) выполнена в форме широко открытой боковой поверхности конуса с угломот 5 до 20 к радиальной поверхности в направлении противоточной пластины (21), ориентированной по направлению оси вращения (X). 5. Прудовой насос по п.3, отличающийся тем, что высота крыльев (21) крыльчатки (2), измеренная аксиально к оси вращения (X), уменьшается в радиальном направлении от внутренней стороны к внешней, в результате чего открытая сторона крыльчатки (2) размещена по отношению к противоточной пластине (12) с равномерным зазором (s). 6. Прудовой насос по п.5, отличающийся тем, что зазор (s) имеет размер менее 1 мм, предпочтительно менее 0,5 мм. 7. Прудовой насос по п.5 или 6, отличающийся тем, что высота крыльев (h) на радиальной внешней стороне больше ширины (b) проточных каналов (23). 8. Прудовой насос по п.5 или 6, отличающийся тем, что расположенные между лопастями (21) проточные каналы (23) от радиальной внутренней стороны до внешней стороны крыльчатки имеют в основном одинаковую ширину (b). 9. Прудовой насос по п.1, отличающийся тем, что лопасти (21) в радиальной плоскости по отношению к оси вращения (X) имеют серповидное поперечное сечение. 10. Прудовой насос по п.1, отличающийся тем, что противоточная пластина (12) является интегральной составной частью корпуса насоса (1).