МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности, к конструкции центробежного многоступенчатого скважинного насоса, и может быть использована для перекачки, например, воды с повышенным содержанием твердых механических примесей.
Известен многоступенчатый центробежный насос марки ЭЦВ 10-63-65/110, 150, содержащий набор ступеней, собранных в цилиндрическом корпусе на валу, включающих рабочие колеса, жестко закрепленные на валу насоса без зазоров (см. Агрегаты электронасосные скважинные для воды. Паспорт ОКЕ. 486.909 ПС. г. Кишинэу, Hidropompa).
Недостатком такого насоса является то, что осевые силы, возникающие во время работы такого насоса, воспринимаются единым упорным подшипником (пятой), расположенным в нижней части электродвигателя и определяющим надежность насоса. С целью уменьшения равнодействующей осевых сил используются разгрузочные отверстия, соединяющие вход ступени с камерой за ведущим диском рабочего колеса, образованной дополнительным щелевым уплотнением. При износе уплотнений разгрузка теряет работоспособность, осевые усилия возрастают, увеличивая износ упорного подшипника.
Известен многоступенчатый центробежный насос марки ЭЦВ6-16-160ХТрГ, в котором установка рабочих колес на валу выполнена «плавающей», то есть с зазорами между торцом ступицы каждого рабочего колеса и торцом упорной втулки соседнего колеса. За счет плавающего исполнения рабочего колеса в насосе не предусмотрена установка разгрузочных элементов, применяемых в описанных выше многоступенчатых центробежных насосах. Рабочие колеса установлены на валу с помощью шпонки, вставленной в сплошной шпоночный паз вала (см. Агрегаты электронасосные скважинные для воды. Паспорт ОКЕ. 468.907 ПС. г. Кишинэу, Hidropompa). В такой конструкции насоса в осевом направлении имеется возможность перемещения каждого рабочего колеса вверх-вниз по валу насоса. В этом случае колесо рабочее своим опорным элементом - вклеенным кольцом керамическим при работе упирается в опорный элемент межступенчатого диска - тоже керамическое кольцо. Других ограничений для перемещения колеса рабочего вниз нет. Эта конструкция с опорой рабочего колеса и герметизацией водяного потока на всасывающей части колеса зарекомендовала себя как более эффективная. Однако если насос при пуске работает при очень низком противодавлении (труба не заполнена водой), то при определенных условиях весь узел рабочего колеса может «всплыть» и контактировать с направляющим аппаратом. Это явление, получившее название «реверс осевого смещения», может привести к разрушению как насоса, так и электродвигателя.
Задачей, которую решает заявленное техническое решение, является устранение указанного недостатка.
Поставленная задача решается тем, что в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем набор ступеней, собранных в цилиндрическом корпусе на валу, включающих установленные с возможностью осевого перемещения по валу рабочие колеса с упорными втулками, элемент крепления которых на валу выполнен в виде шпонки, шпонка установлена индивидуально для каждого рабочего колеса, причем шпонки, соответствующие двум соседним рабочим колесам, смещены относительно друг друга по внешней поверхности вала, при этом шпонки установлены вдоль вала таким образом, что нижний, относительно направления движения перекачиваемой жидкости, торец каждой шпонки упирается в верхний торец соседнего рабочего колеса через втулку упорную.
На представленном чертеже изображен общий вид многоступенчатого центробежного насоса, например, в виде четырех ступеней, установленных в цилиндрическом корпусе насоса, с «плавающими» рабочими колесами.
Многоступенчатый центробежный насос содержит набор ступеней, собранных на валу 1. Ступени включают в себя обоймы 2, рабочие колеса 3 с упорными втулками 4, межступенчатые диски 5, направляющие аппараты 6, проставочные кольца 7, резиновые втулки 8. На валу 1 для вращения каждого рабочего колеса 3 установлены шпонки 9, смещенные друг относительно друга по внешней поверхности вала 1. Длина каждой шпонки 9 равна длине ступицы рабочего колеса 3 плюс длина упорной втулки 4 плюс компенсационный зазор между упорной втулкой 4 и ступицей соседнего рабочего колеса 3. Рабочие колеса 3 состоят из верхнего и нижнего дисков, склеенных между собой и вклеенного керамического кольца 10. Межступенчатые диски 5 также снабжены керамическими кольцами 11, установленными вплотную с кольцами 10.
Работает многоступенчатый центробежный насос следующим образом.
При запуске насоса вращательный момент через вал 1, соединенный с электродвигателем (на чертеже не показан), передается при помощи шпонок 9 на рабочие колеса 3. Перекачиваемая жидкость поступает в пространство между верхними и нижними дисками вращающихся рабочих колес 3 и движется от их центра к периферии. На выходе из каждого рабочего колеса 3 поток жидкости попадает в каналы между дугообразными выступами направляющего аппарата 6, межступенчатым диском 5 и обоймой 2, изменяет направление движения от напорной части предыдущего рабочего колеса 3 к всасывающей части следующего рабочего колеса 3. В процессе работы торцовые поверхности керамических колец 10 рабочих колес 3 контактируют с торцами керамических колец 11 межступенчатого диска, скользя по ним. При истирании поверхностей керамических колец 10 и 11, зазор между ними не образуется за счет постоянного плотного прилегания под действием сил тяжести и возможностей плавающей установки колес 3, что предотвращает осевые перетоки жидкости между ступенями насоса.
При возникновении условий для «реверса осевого смещения», заявленная установка шпонки 9 позволяет «всплывать» рабочему колесу 3 только вместе с валом 1 и таким образом предотвращается контакт рабочего колеса 3 с направляющим аппаратом 6, результатом которого может быть выход из строя насоса.
Испытания показали, что заявленный многоступенчатый центробежный насос имеет улучшенные технико-эксплуатационные характеристики. Это позволяет эксплуатировать один и тот же насос при работе в различных расходных режимах, что расширяет его функциональные возможности.