СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНОСА РАБОЧЕЙ СТУПЕНИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
TEST STAND TO ANALYSE CENTRIFUGAL PUMP WORKING STAGE WEAR

Изобретение относится к области гидродинамики, в частности к исследованию центробежных насосов, и может быть использовано для испытания на износ рабочей ступени центробежных насосов, предназначенных для добычи нефти.
Известен стенд для исследования износа проточной части центробежного насоса, включающий приводной механизм исследуемой модели проточной части, зумпф приготовления пульпы и узел замера расхода пульпы (Яременко О.В. Испытания насосов. Москва, Машиностроение, 1976, с.53-58, фиг.24, 29).
Недостатком данного устройства является невозможность испытания на износ рабочих ступеней центробежных насосов и относительно низкая достоверность исследований износа узлов насоса.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является испытательный стенд на износ проточной части центробежного насоса, включающий приводной механизм в виде электродвигателя, камеру для размещения испытуемой детали центробежного насоса и размещенный в ней элемент для закрепления испытуемой детали и узел подачи абразивной смеси в камеру (патент РФ №2011011, Кл. F04B 51/00, 15.04.1994).
Недостатком данного устройства является относительно низкая достоверность результатов испытания на износ.
Это обусловлено тем, что в данном случае испытанию подвергается лишь одна осевая пара трения и исследованию не подлежит износ радиальных пар трения, образованных ступицей рабочего колеса и отверстием направляющего аппарата, что не позволяет воспроизводить реальный тип движения вала центробежного насоса.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении достоверности результатов испытания на износ рабочего колеса центробежного насоса.
Технический результат достигается за счет того, что в стенде для исследования износа рабочей ступени центробежного насоса, содержащем приводной механизм в виде электродвигателя, камеру для размещения рабочей ступени центробежного насоса и расположенный в ней элемент для крепления колеса центробежного насоса и дозирующий узел подачи рабочей жидкости в камеру, согласно изобретению элемент для крепления колеса центробежного насоса выполнен в виде вала с переменной жесткостью, при этом один конец вала кинематически соединен с валом электродвигателя, а другой конец, на котором закреплено рабочее колесо центробежного насоса, опирается на направляющие аппараты рабочей ступени центробежного насоса через ступицы рабочего колеса.
На чертеже представлен общий вид испытательного стенда на износ рабочего колеса центробежного насоса.
Испытательный стенд содержит приводной механизм в виде электродвигателя 1, представляющего собой мотор-весы с возможностью измерения момента сопротивления при помощи тензодатчика, камеру 2 для размещения рабочего колеса центробежного насоса и размещенный в камере вал 3 с переменной жесткостью, один конец которого кинематически через муфту 4 соединен с валом электродвигателя, а другой конец вала опирается на направляющие аппараты 5 рабочей ступени центробежного насоса через ступицы рабочего колеса 6. Устройство содержит также узел 7 подачи абразивной смеси в камеру, снабженную крышкой 8 с регулируемым отверстием для выхода рабочей жидкости.
Устройство снабжено также манометром 9 для регистрации давления в камере, тензодатчиком 10, установленным на приводном механизме, и сепаратором 11.
Устройство работает следующим образом.
Испытуемые направляющие аппараты 5 и рабочее колесо 6 устанавливаются соответственно в камеру 2 и на свободный конец вала через шпонку (на чертеже условно не показана). Ступицы рабочего колеса входят в отверстия направляющих аппаратов. Камера закрывается крышкой через уплотнение и фиксирует направляющие аппараты от осевого перемещения. Полость камеры, емкость и соединительные трубы заполняются рабочей жидкостью, включаются электродвигатель и узел подачи абразивной смеси.
Абразивная смесь, состоящая из рабочей жидкости и абразива, поступает на вход направляющего аппарата, расположенного со стороны приводного механизма. Рабочая жидкость с абразивом вытекает из камеры через регулируемое отверстие в крышке и поступает в сепаратор 11, в котором абразив оседает на дно сепаратора, а рабочая жидкость поступает по трубам в узел подачи абразивной смеси.
Испытуемая рабочая ступень, имеющая по крайней мере одну радиальную пару трения, образованную ступицей рабочего колеса и отверстием направляющего аппарата, и одну осевую пару трения, образованную буртом направляющего аппарата и шайбой рабочего колеса, в потоке рабочей жидкости с абразивом изнашивается. Форма износа пар трения определяется движением свободного конца вала, которое задается в виде прецессии за счет изменения жесткости его средней части.
В этом случае воспроизводится реальный тип движения вала центробежного насоса при эксплуатации.
В процессе испытания регистрируется давление в камере при помощи манометра 9 и расход рабочей жидкости расходомером (на чертеже условно не показан), а износ радиального и осевых пар трения измеряется после выключения стенда и слива рабочей жидкости.
Таким образом, наличие в стенде для исследования износа рабочей ступени центробежного насоса элемента для крепления рабочего колеса, выполненного в виде вала с переменной жесткостью, позволяет воспроизводить реальный тип движения вала центробежного насоса, повышая при этом достоверность результатов испытаний.