РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
Полезная модель относится к конструкциям рабочего колеса, обеснечивающих снижение осевых усилий на приводной вал центробежных насосов различного типа используемых во многих областях промышленности, например в котельной, нефтяной, энергомашиностроении, конкретно, к конструкциям рабочих колес центробежных насосов многофункционального иснользования, как одностуненчатых так и многостуненчатых, а именно, питательным, предвключенньм, конденсатным, насосам системы регулирования турбоагрегатов, насосам системы смазки подшипников турбоагрегатов и т.д.
Как известно, осевые силы в центробежных насосах воспринимаются или радиально-упорными подшипниками, или упорными подшипниками скольжения или же уравновешиваются с помош;ью гидравлической уравновешивающей силы (разгрузочного диска и разгрузочной пяты). В зависимости от величины осевой силы выбираются и типоразмеры элементов воспринимающих такие силы. От применения того или иного уравновешивающего приспособления, в значительной мере зависит длительность и экономичность работы насоса. Способ уравновешивания силы осевого давления является, как правило, наиболее характерным для различных конструкций, при этом,наиболее важной задачей является снижение осевых сил в центробежных насосах с целью повышения экономичности, долговечности работы насосов и снижения потребляемой мощности на собственные нужды, т.е. улучшения показателя нотребляемой мощности на собственные нужды.
Из уровня техники известно, что наиболее часто используемым способом снижения осевых сил на вал, является применение в насосах, рабочих колес двухстороннего всасывания, имеющих площади поверхности давления и тем самым величину давления с обеих сторон - равными, поскольку их размеры точно соответствуют друг другу. У многоступенчатых насосов часто применяют несколько рабочих колес с двухсторонним всасыванием, что приводит, однако, к весьма сложной схеме подводящих каналов и значительно усложняет конструкцию таких насосов. Как правило, центробежные насосы с двухсторонним всасом применяются при необходимости обеспечения большой производительности при малых напорах в одноступенчатых насосах.
МПК 7: F 04 D 13/08
Известна, выбранная в качестве прототипа конструкция рабочего колеса центробежных насосов, обесцечивающая снижение осевых усилий цосредством частичной подрезки обода ведущего диска колеса по наружному диаметру рабочего колеса. Известная конструкция содержит вал, ведущий и ведомый диск рабочего колеса, лопатки, торцевые уплотнения, щелевое уплотнение со стороны всасывающей камеры.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании конструкции рабочего колеса, принятого за прототип, является то, что такая подрезка обода ведущего диска рабочего колеса на его наружном диаметре, равно как и со стороны покрывающего диска малоэффективна, поскольку повышенное давление на напорной стороне лопаток по сравнению с давлением на подсасывающей стороне (малый диаметр на входе потока в рабочее колесо), вызывает перетекание рабочего тела вокруг открытой лопатки через зазор между торцевой поверхностью лопатки и корпусом насоса. Как показывает практика, этот процесс, вызывает в первую очередь снижение давления, развиваемого колесом, что легко объясняется тем, что перепад давлений на лопатке снижается по направлению к зазору между торцом лопатки и корпусом. ( Лопаточные мащины для жидкостей и газов, под редакцией К. Пфлейдерер, М.:, Мащгиз, 1960 г стр.110, рис.74.,.; Авторское свидетельство СССР .№ 255777, опубликовано 28.10.1969 г. Бюллетень № 33, Многоступенчатый центробежный насос. Дата опубликования 1.04.1970 г.).
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение является разработка такой конструкции рабочего колеса центробежного насоса, которая позволила бы обеспечить достаточно эффективное снижение осевой силы без снижения давления и производительности, развиваемых рабочим колесом насоса, что как следствие обеспечило бы снижение потребляемой мощности на собственные нужды, повышение экономичности, долговечности работы насосов..
Для достижения желаемого технического результата предлагаемая конструкция рабочего колеса центробежных насосов, на примере используемого в двухступенчатом центробежном погружном масляном насосе системы смазки турбоагрегата со сверхкритическими параметрами применяемого рабочего тела включает вал, ведущие диски и ведомые диски рабочих колес, лопатки, щелевые уплотнения, - дополнительно снабжается прорезными отверстиями трапецевидной формы (окнами), расположенными на ведущих дисках рабочих колес в зоне межлопаточных каналов и ограниченных диаметрами, которые в свою очередь соответственно расположены в зоне диаметров щелевых уплотнений. При этом, такие окна располагают в каждом межлопаточном пространстве на ведущих дисках рабочих колес, их размеры ограничены размерами наружных диаметров
щелевых уплотнений, а суммарная площадь окон составляет не менее 70% площади межлопаточного пространства ограниченной наружными диаметрами щелевых уплотнений ведущих дисков рабочих колес.
При исследовании отличительных признаков предлагаемой конструкпии не выявлено каких-либо известных или аналогичных технических рещений, позволяющих решить поставленную техническую задачу.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного устройства, позволил установить, что заявитель не обнаружил иных технических рещений, характеризующихся признаками, тождественными (идентичными) вышеуказанным существенным признакам заявленной полезной модели. Это, в свою очередь, позволило выявить совокупность существенных, по отношении к усматриваемому заявителем техническому результату, отличительных признаков в предлагаемом устройстве и изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленное техническое рещение соответствует критерию новизна полезной модели.
Предлагаемая конструкция рабочего колеса центробежных насосов представлена на фигурах 1 и 2.
На представленных фигурах изображен продольный разрез рабочего колеса центробежного вертикального двухступенчатого масляного насоса системы смазки турбоагрегата со сверхкритическими параметрами используемого рабочего тела (фиг.1). Конструкция включает вал 1, ведущие диски 2 , ведомые диски 3, лопатки 4, рабочего колеса 8, щелевые уплотнения 9 и 10, прорезные окна 7, расположенные на ведущих дисках 2 , в пространстве межлопаточных каналов и ограниченные диаметрами 5 и 6 (см. фиг.2), причем диаметр 5 расположен на уровне диаметра 10 щелевого уплотнения со стороны нагнетания, а диаметр 6 на уровне диаметра 9 щелевого уплотнения со стороны всаса.
Предлагаемая конструкция рабочего колеса работает следующим образом.
Как известно, направление осевых сил в центробежном насосе, как правило, идет со стороны ведущих дисков 2 в сторону ведомых дисков 3, то есть в сторону всасывающего патрубка. Неуравновешенная по давлению площадь, со стороны ведущих дисков всегда больше и зависит от разности расположения диаметров 9 и 10 щелевых уплотнений со стороны ведомого диска 3 (сторона всаса ) и ведущего диска 2 (сторона нагнетания). Прорезные окна 7, выполненные на ведущих дисках 2 рабочих колес 8 обеспечивают
снижения неуравновешенной осевой силы на вал насоса, как минимум на 75%. Расположение прорезных окон 7 с одной стороны, между диаметрами 5 и 6 и с другой стороны, между лонатками 4, при условии, что диаметр 5 расположен на уровне диаметра 10 .щелевого уплотнения со стороны нагнетания, а диаметр 6 на уровне диаметра 9 щелевого уплотнения со стороны всаса приводит к тому, что торцевые поверхности лопаток остаются закрытыми ободом ведущего диска. Это уменьшает величину не уравновешенной по давлению площади и, следовательно, величину осевых сил. При этом в силу того, что радиальное расположение выполненных окон находится в зоне всасывания колеса, т.е. в зоне малых диаметров и давлений, а торпевые поверхности лопаток остаются закрытыми ободом ведущего диска, то снижения давления и производительности создаваемых рабочим колесом насоса не происходит.
Таким образом, предлагаемая конструкция рабочего колеса многоступенчатого центробежного насоса позволяет обеспечить достаточно эффективное, как минимум, на 75 %, снижение осевой силы без снижения давления и производительности, развиваемых рабочими колесами насоса, что, как следствие, обеспечивает снижение потребляемой мощности на собственные нужды, повышение экономичности, надежности и долговечности работы насоса.
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании полезной модели следующей совокупности условий:
средство, воплощающее предлагаемое устройство при его осуществлении, предназначено для использовании в промьппленности.
-для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы, подтверждается возможность его осуществления с помощью приведенных в описании заявки средств и методов;
средство, воплощающее заявленную полезную модель при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно, позволяет обеспечить достаточно эффективное, снижение осевой силы без снижения давления и производительности, развиваемых рабочими колесами насоса, что, как следствие, обеспечивает снижение потребляемой мощности насоса на собственные нужды, повышение экономичности, надежности и долговечности, увеличение межремонтного цикла работы насоса.
Следовательно,предлагаемая полезная модель соответствует критерию