ШНЕКОЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС
CENTRIFUGAL SCREW PUMP

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в насосах общего назначения и в насосах авиационных и жидкостных ракетных двигателей.
В различных отраслях промышленности находят применение шнекоцентробежные насосы. Известен шнекоцентробежный насос, содержащий корпус с подводом и отводом насоса, крышку, крыльчатку, шнек, уплотнения вала, несущий и покрывной диски крыльчатки с уплотнениями, разгрузочные отверстия в несущем диске крыльчатки, и разгрузочную полость, ограниченную уплотнением и втулкой несущего диска крыльчатки и разгрузочные отверстия в несущем диске, соединяющие разгрузочную полость с полостью на входе в крыльчатку.
(Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки» Г.Г. Гахун, В.И. Баулин, В.А. Володин и др. Под общ. ред. Г.Г. Гахуна. - М.: Машиностроение, 1989, с. 211, рис. 10.12).
Известный шнекоцентробежный насос обладает следующим недостатком. В указанном насосе для разгрузки подшипников от гидродинамических сил в крыльчатке диаметр уплотнения несущего диска больше диаметра уплотнения покрывного диска. При относительно низкой рабочей частоте вращения и низком давлении на входе в насос величина давления в разгрузочной полости может быть меньше величины давления окружающей среды. Это может привести к протечке воздуха из окружающей среды через уплотнения вала в проточную часть насоса, что ухудшает его антикавитационные качества и приводит к срыву режима работы насоса.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка шнекоцентробежного насоса путем исключения протечки в полости насоса воздуха из окружающей среды.
Поставленная задача достигается тем, что в центробежном насосе, содержащем корпус с подводом и отводом насоса, крышку, крыльчатку, шнек, уплотнение вала, несущий диск крыльчатки с уплотнением, разгрузочные отверстия в несущем диске крыльчатки и разгрузочную полость, ограниченную уплотнением несущего диска и втулкой крыльчатки и разгрузочные отверстия в несущем диске, соединяющие разгрузочную полость с полостью на входе в крыльчатку, согласно изобретению между несущим диском крыльчатки и крышкой установлена перегородка, образующая со стороны крышки полость высокого давления, соединенную каналами в периферийной части с отводом насоса и в нижней части с разделительной полостью, ограниченной двумя щелевыми уплотнениями втулки крыльчатки, и полость слива после щелевого уплотнения с каналами слива в крышке.
Полость слива может быть соединена с окружающей средой каналами слива в крышке или соединена каналами слива в крышке с магистралью гидравлической системы, в которой используется насос.
Предлагаемый центробежный насос представлен на чертеже, где:
1 - корпус насоса,
2 - подвод насоса,
3 - отвод,
4 - крышка,
5 - перегородка,
6 - вал,
7 - крыльчатка,
8 - шнек,
9 - корпус подшипников,
10 - полость высокого давления,
11 - каналы подвода,
12 - уплотнение несущего диска,
13 - несущий диск,
14, 15 - щелевое уплотнение,
16 - втулка,
17 - разделительная полость,
18 - отверстия,
19 - разгрузочная полость,
20 - разгрузочные отверстия,
21 - полость входа крыльчатки,
22 - полость слива,
23 - каналы слива,
24, 25 - подшипник,
26 - уплотнение вала.
Шнекоцентробежный насос состоит из корпуса насоса 1 с подводом насоса 2 и отводом 3, крышки 4, перегородки 5 и установленных на валу 6 крыльчатки 7 и шнека 8. Корпус насоса 1 и крышка 4 соединены с корпусом 9 подшипников. Между перегородкой 5 и крышкой 4 выполнена полость 10 высокого давления, соединенная в периферийной части с отводом 3 каналами 11 подвода. Перегородка 5 образует уплотнение12 несущего диска 13 крыльчатки 7 и щелевые уплотнения 14 и 15 втулки 16 крыльчатки 7, между которыми расположена разделительная полость 17, соединенная отверстиями 18 с полостью 10 высокого давления. Перегородка 5, несущий диск 13 и втулка 16 крыльчатки 7 образуют разгрузочную полость 19, соединенную разгрузочными отверстиями 20 в диске 13 с полостью 21 входа крыльчатки 7. После щелевого уплотнения 15 помещена полость 22 слива, отделенная от подшипников 24 и 25 уплотнением 26 вала 6. Полость 22 слива соединена каналами 23 слива в крышке 4 с окружающей средой. Для исключения потери рабочей жидкости во внешнюю среду каналы 23 слива могут соединяться с магистралью гидравлической системы, в которой используется насос.
При работе шнекоцентробежного насоса жидкость поступает из подвода 2 на вход шнека 8 и далее в полость 21 входа крыльчатки 7 и отвод 3. Часть жидкости с выхода крыльчатки 7 утекает чрез уплотнение 12 несущего диска 13 крыльчатки 7 в разгрузочную полость 19 и далее через разгрузочные отверстия 20 в полость 21 входа крыльчатки 7. Из отвода 3 насоса часть жидкости по каналам 11 подвода подводится в полость 10 высокого давления, затем через отверстия 18 поступает в разделительную полость 17 и утекает через щелевые уплотнения 14 и 15 втулки 16 крыльчатки 7. Жидкость, вытекающая из щелевого уплотнения 14, поступает в разгрузочную полость 19, где смешивается с утечками жидкости через уплотнение 12 несущего диска 13. Утечка жидкости через щелевое уплотнение 15 поступает в полость 22 слива. Протечке жидкости из полости 22 слива в сторону подшипников 24, 25 препятствует уплотнение 26 вала 6. Из полости 22 слива жидкость отводится по каналам 23 слива в окружающую среду. В варианте насоса жидкость из полости 22 слива по каналам 23 слива может отводиться в магистраль гидравлической системы.
В предлагаемом изобретении величина давления в разделительной полости 17 близка к величине давления на выходе насоса, что исключает возможность поступления в насос воздуха из окружающей среды и ухудшения антикавитационных качеств насоса. Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет выполнять отвод жидкости из полости слива в магистраль гидравлической системы с давлением и температурой рабочей жидкости, превышающими давление и температуру жидкости, протекающей через полость 21 входа крыльчатки 7. Благодаря этому расширяется область применения шнекоцентробежного насоса без ухудшения его экономичности и антикавитационных качеств.
Экспериментальные исследования показали, что благодаря предлагаемому изобретению обеспечивается бессрывная работа шнекоцентробежного насоса при отводе жидкости из полости 22 низкого давления как в окружающую атмосферную среду, так и в магистрали гидравлической системы с давлением и температурой рабочей жидкости, превышающими давление и температуру жидкости в проточных каналах крыльчатки 7.