ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС
CENTRIFUGAL PUMP

Изобретение относится к устройству центробежных насосов, используемых для перекачки текучих сред преимущественно в нефтеперерабатывающей промышленности при перекачке нефтепродуктов.
Известен электронасос центробежного типа для перекачки агрессивных жидкостей, снабженный закрытым короткозамкнутым асинхронным двигателем для привода крыльчатки, расположенным внутри трубы, погружаемой в жидкость, и охлаждаемым перекачиваемой жидкостью, омывающей снаружи указанную трубу, при этом связь между крыльчаткой и валом двигателя осуществлена при помощи магнитной муфты, ведущая и ведомая части которой расположены по разным сторонам тонкой металлической (или армированной металлом) стенки, герметично отделяющей полость корпуса двигателя от наружной среды (см. авторское свидетельство №81471, кл. F04D 13/08, 01.01.1949).
Данный насос имеет сравнительно низкий КПД и высокую металлоемкость, что связано с необходимостью герметизации всего электродвигателя, охлаждаемого перекачиваемой насосом жидкой средой.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является центробежный насос, содержащий корпус, одну или несколько рабочих ступеней, рабочие колеса которых установлены на рабочем валу, расположенном на опорах в корпусе, входной канал и выходной канал, сообщенный с выполненной в корпусе за рабочими ступенями напорной полостью, приводной вал и магнитную муфту, связывающую приводной вал с рабочим валом и состоящую из двух полумуфт с постоянными магнитами и разделительной перегородкой, выполненной в виде стакана, охватывающего установленную на конце рабочего вала одну из полумуфт и охватываемого установленной на приводном валу другой полумуфтой, причем опоры вала выполнены в виде, по крайней мере, двух радиальных подшипников скольжения и одного упорного подшипника скольжения, рабочий зазор подшипников скольжения, расположенных на конце рабочего вала со стороны входа в рабочие ступени, сообщен с входным каналом, величина рабочих зазоров подшипников скольжения составляет от 0,0005 до 0,005 от наружного диаметра внутренней втулки радиального подшипника скольжения, при этом в рабочем валу выполнены радиальные отверстия, посредством которых осевой канал рабочего вала сообщен с проточной частью, по крайней мере, одного из рабочих колес со стороны входа в него (см. патент RU №2326270, кл. F04D 13/02, 10.06.2008).
Данный погружной насос дает возможность подавать часть перекачиваемой жидкой среды из области нагнетания в область входного канала. Однако расположение двигателя в верхней части насоса приводит к повышению требований по герметичности выполнения уплотнительных элементов, увеличению вибрации при работе и усложняет процесс обслуживания центробежного насоса.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение вибрации при работе центробежного насоса, сокращение его габаритов и обеспечение более легкого доступа к элементам конструкции центробежного насоса при его техническом обслуживании.
Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение надежности работы центробежного насоса, снижение его материалоемкости и затрат на техническое обслуживание.
Техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что центробежный насос содержит корпус, одну или несколько рабочих ступеней, рабочие колеса которых установлены на рабочем валу, расположенном на опорах в корпусе, входной канал и выходной канал, сообщенный с выполненной в корпусе за рабочими ступенями напорной полостью, приводной вал и магнитную муфту, связывающую приводной вал с рабочим валом и состоящую из двух полумуфт с постоянными магнитами и разделительной перегородкой, выполненной в виде стакана, охватывающего установленную на конце рабочего вала одну из полумуфт и охватываемого установленной на приводном валу другой полумуфтой, причем опоры вала выполнены в виде, по крайней мере, двух радиальных подшипников скольжения и одного упорного подшипника скольжения, рабочий зазор подшипников скольжения, расположенных на конце рабочего вала со стороны входа в рабочие ступени, сообщен с входным каналом, величина рабочих зазоров подшипников скольжения составляет от 0,0005 до 0,005 от наружного диаметра внутренней втулки радиального подшипника скольжения, при этом в рабочем валу выполнены радиальные отверстия, посредством которых осевой канал рабочего вала сообщен с проточной частью, по крайней мере, одного из рабочих колес со стороны входа в него, при этом электродвигатель и магнитная муфта расположены ниже рабочих ступеней рабочих колес под входным каналом, выходной канал расположен над рабочими ступенями, один из радиальных подшипников скольжения расположен со стороны входа в рабочие ступени выше магнитной муфты и установленного рядом с последним над ним напротив входного канала упорным подшипником скольжения, а другой радиальный подшипник скольжения установлен на конце рабочего вала со стороны выхода из рабочих ступеней насоса, напорная полость гидравлически связана через осевой канал с полостью, выполненной в виде стакана, разделительной перегородки, которая сообщена через радиальный зазор, образованный между разделительной перегородкой магнитной муфты и полумуфтой, установленной на рабочем валу, и последовательно сообщенные рабочий зазор в, по крайней мере, одном радиальном подшипнике скольжения рабочего вала, расположенном над магнитной муфтой, и рабочий зазор в упорном подшипнике скольжения рабочего вала с входным каналом насоса.
В ходе проведенных исследований было установлено, что представляется возможность решить проблему сокращения габаритов, увеличения срока службы за счет уменьшения вибрации и создать более благоприятные условия для технического обслуживания центробежного насоса.
Этого удалось добиться за счет расположения электродвигателя со стороны более низкого давления, а именно со стороны всасывания перекачиваемой насосом жидкой среды, что снижает требования к герметичности. Как следствие, удалось добиться герметичности в месте установки магнитной муфты и исключения попадания в нее посторонних примесей, которые могут нарушить работу центробежного насоса.
На чертеже представлен продольный разрез центробежного насоса.
Центробежный насос содержит корпус 1, одну или несколько рабочих ступеней 2, рабочие колеса 3 которых установлены на рабочем валу 4, расположенном на опорах 5-7 в корпусе 1, входной канал 8 и выходной канал 9, сообщенный с выполненной в корпусе 1 за рабочими ступенями напорной полостью 10, приводной вал 11 и магнитную муфту 12, связывающую приводной вал 11 с рабочим валом 4. Магнитная муфта 12 состоит из двух полумуфт 13 и 14 с постоянными магнитами 15 и 16 и разделительной перегородкой 17, выполненной в виде стакана, охватывающего установленную на конце рабочего вала 4 одну из полумуфт 13 и охватываемого установленной на приводном валу 11 другой полумуфтой 14, а опоры 5-7 рабочего вала 4 выполнены в виде двух радиальных подшипников 5 и 6 скольжения и одного упорного подшипника 7 скольжения.
Величина рабочих зазоров подшипников 5 и 6 скольжения составляет от 0,0005 до 0,005 от наружного диаметра внутренней втулки соответственно радиального подшипника 5 или 6 скольжения. В рабочем валу 4 выполнены осевой канал 18 и радиальные отверстия 19, посредством которых осевой канал 18 рабочего вала 4 сообщен с проточной частью, по крайней мере, одного из рабочих колес 3 со стороны входа в него.
Электродвигатель 20 и магнитная муфта 12 расположены ниже рабочих ступеней 2 рабочих колес 3 под входным каналом 8. Выходной канал 9 расположен над рабочими ступенями 2, один из радиальных подшипников 6 скольжения расположен со стороны входа в рабочие ступени 2 выше магнитной муфты 12 и установленного рядом с последним над ним напротив входного канала 8 упорным подшипником 7 скольжения, а другой радиальный подшипник 5 скольжения установлен на конце рабочего вала 4 со стороны выхода из рабочих ступеней 2 насоса.
Напорная полость 10 гидравлически связана через осевой канал 18 с полостью, выполненной в виде стакана, разделительной перегородки 17, которая сообщена через радиальный зазор, образованный между разделительной перегородкой 17 магнитной муфты 12 и полумуфтой 13, установленной на рабочем валу 4, и последовательно сообщенные рабочий зазор в, по крайней мере, одном радиальном подшипнике 6 скольжения рабочего вала, расположенном над магнитной муфтой 12, и рабочий зазор в упорном подшипнике 7 скольжения рабочего вала 4 с входным каналом 8 насоса.
Центробежный насос работает следующим образом.
Внешний момент от электродвигателя 20 за счет магнитного сцепления через немагнитный стакан, образованный разделительной перегородкой 17, полумуфт 14 и 13 приводит во вращение рабочие колеса 3 ступеней 2 насоса, обеспечивая его работу и подачу перекачиваемой жидкой среды из входного канала 8 в напорную полость 10 и далее в выходной канал 9. В результате при работе насоса между напорной полостью 10 и входным каналом 8 создается перепад давлений, который обуславливает переток части перекачиваемой жидкой среды по гидравлической связи через осевой канал 18 рабочего вала 4, полость, выполненной в виде стакана, разделительной перегородки 17, радиальный зазор, образованный между разделительной перегородкой 17 магнитной муфты 12 и полумуфтой 13, установленной на рабочем валу 4, и последовательно сообщенные рабочий зазор в, по крайней мере, одном радиальном подшипнике 6 скольжения рабочего вала, расположенном над магнитной муфтой 12, и рабочий зазор в упорном подшипнике 7 скольжения рабочего вала 4 во входной канал 8 насоса.
В рабочем валу 4 выполнены радиальные отверстия 19, посредством которых из осевого канала 18 рабочего вала 4 часть жидкой среды поступает на вход, по крайней мере, одного из рабочих колес 3. Аналогичные радиальные отверстия в валу 4 могут быть выполнены в месте установки упорного подшипника 7 скольжения для увеличения подачи жидкой среды через последний и интенсификации его охлаждения, если это необходимо.
Настоящее изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтяной, нефтегазовой и других отраслях промышленности при перекачке различных, в том числе и агрессивных, жидких сред.