НАСОС ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ БЛОЧНО-МОДУЛЬНЫЙ
PACKAGED CENTRIFUGAL PUMP

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в насосах необъемного вытеснения, предназначенных для перекачивания холодных жидкостей во взрывоопасных зонах нефтеперерабатывающих производств, и изготовляется в соответствии с требованиями правил условий эксплуатации.
Известен насос, включающий наружный корпус с входным и выходным патрубками. Корпус с боков закрыт крышкой подвода и крышкой нагнетания. Внутри наружного корпуса расположены направляющие аппараты, секции и адаптер, создающие внутренний корпус. Внутри этого корпуса установлен вал с устройством разгрузки осевой силы и рабочими колесами (Михайлов А.К. и Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Москва, Машиностроение, 1977, с.244, рис.133).
Такая компоновка центробежного насоса имеет ряд технических недостатков. Так, указанный насос не имеет предвключенного колеса. Это отрицательно сказывается на технических характеристиках насоса, так как могут возникать нежелательные кавитационные явления потока жидкости на входе в рабочее колесо первой ступени. Конструкция насоса не унифицирована. Так, наружный корпус насоса имеет определенную длину и зависит от количества ступеней. Использовать такой корпус под большее и меньшее количество ступеней невозможно. Также невозможно использовать наружный корпус под увеличенные диаметры рабочих колес. Кроме того, внутренний корпус и наружный корпус связаны между собой кольцевой ступенькой с прокладкой, установленной между наружным корпусом и адаптером и разделяющей гидравлическую полость на всасывающую и нагнетательную в районе входного патрубка. Таким образом, при работе насоса цилиндрический наружный корпус постоянно находится под избыточным давлением, созданным последней ступенью, что весьма нежелательно при перекачивании воспламеняющейся жидкости.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание блочно-модульного насоса с унифицированным наружным корпусом, с возможностью его комплектации модульным блоком, включающим разное количество ступеней.
Технический результат достигается тем, что в насосе центробежном блочно-модульном, включающем наружный корпус с входным и выходным патрубками, по бокам которого имеются крышка подвода и крышка нагнетания с прикрепленными к ним кронштейнами под подшипники и уплотнения, внутри наружного корпуса расположены аппараты направляющие, секции и адаптер, создающие внутренний корпус, при этом внутри указанных сборочных единиц установлен ротор, содержащий вал с устройством разгрузки осевой силы и рабочими колесами, и сборочные единицы связаны с наружным корпусом через его кольцевую ступеньку с прокладкой, согласно изобретению ротор с внутренним корпусом, крышкой подвода, дополнительно снабженный штангами и предвключенным колесом, представляют собой модульный блок, при этом наружный корпус выполнен таким образом, что его геометрические параметры имеют постоянную величину, к тому же кольцевая ступенька выполнена в виде кольцевой перемычки со ступенькой, расположенной так, что расстояние между осями патрубков делится кольцевой перемычкой примерно на равные части.
Отличительные признаки изобретения являются существенными, взаимосвязаны между собой, необходимы и достаточны для достижения технического результата, а именно:
- ротор с внутренним корпусом и предвключенным колесом представляют собой модульный блок. Это значит, что такой унифицированный функциональный узел, состоящий из взаимозаменяемого набора деталей, работоспособен и применяется для комплектации насосов, предназначенных на разные режимы работы. Такой набор конструктивных элементов также позволяет выполнить сборку внутреннего корпуса и ротора и в собранном виде разместить их в наружном корпусе. При этом уменьшается время сборки насоса, есть возможность провести контрольную сборку с последующим визуальным осмотром и замерами, с целью раннего выявления погрешностей сборки внутреннего корпуса с ротором, а также погрешностей сборки блока в целом с наружным корпусом;
- часть модульного блока включает крышку подвода и дополнительно штанги. Это позволяет произвести перекомплектацию насоса с учетом количества рабочих колес. Модульный блок, снабженный крышкой подвода и штангами, представляет собой более полную сборку. Указанные детали завершают комплектацию блока, что также способствует сокращению времени сборки насоса. Наличие этой части блока с крышкой подвода и штангами позволяет перекомплектовывать насос, с учетом количества ступеней. Для этого изменяется количество секций в блоке и, соответственно, увеличивается или уменьшается длина штанг. Такая унификация направлена не только на повышение производительности труда, но и на расширение ассортимента блочных насосов на разную производительность;
- ротор с внутренним корпусом добавочно снабжен предвключенным колесом. Наличие предвключенного колеса улучшает кавитационные параметры насоса;
- наружный корпус выполнен таким образом, что его геометрические параметры имеют постоянную величину. Такая конструкция наружного корпуса является унифицированной и обеспечивает при одних и тех же кронштейнах, уплотнениях и подшипниках использование модульного блока с различным количеством рабочих колес. То есть наружный корпус с учетом количества ступеней настолько подобран и математически обсчитан, что гидравлическая полость, созданная при сборке наружным корпусом и внутренним корпусом, максимально подобна расчетной.
Таким образом, еще раз подтверждается расширение области применения конструкции и облегчается изготовление насосов на разные варианты в сжатые сроки;
- кольцевая ступенька выполнена в виде кольцевой перемычки со ступенькой. Кольцевая перемычка внутри наружного корпуса действует как ребро жесткости. Тем самым увеличивается прочность наружного корпуса, имеющего цилиндрическую форму. Это значит, что при одних и тех же размерах корпуса его можно использовать в более широком диапазоне давлений;
- кольцевая перемычка расположена так, что расстояние между осями входного и выходного патрубков делится ею примерно на равные части. Иными словами, кольцевая перемычка делит гидравлическую полость насоса примерно на равные части:
всасывающую и нагнетательную. Это значит, что не весь наружный корпус работает под высоким давлением, а только его нагнетательная часть, другая же часть наружного корпуса - всасывающая, работает под входным давлением, которое значительно меньше.
Все отличительные признаки находятся в причинно-следственной связи и позволяют выполнить поставленную задачу по расширению диапазона использования корпуса насоса и его составляющих деталей.
Насос центробежный блочно-модульный поясняется чертежом, на котором изображен общий вид насоса центробежного блочно-модульного.
Насос центробежный блочно-модульный включает наружный корпус 1 с входным и выходным патрубками 2, 3. По бокам корпуса 1 расположены крышка 4 подвода и крышка 5 нагнетания. К крышкам 4, 5 прикреплены кронштейны 6, 7 под подшипники 8, 9 и уплотнения 10, 11. Внутри наружного корпуса 1 расположены аппараты направляющие 12, 13, 14, секции 15, 16, адаптер 17 и штанги 18, составляющие, в общем, внутренний корпус. Внутри указанных сборочных единиц установлен ротор, содержащий вал 19 с устройством 20 разгрузки осевой силы, рабочими колесами 21, 22, 23, предвключенным колесом 24, и сборочные единицы связаны с наружным корпусом 1 через его кольцевую ступеньку 25 с прокладкой 26. Кольцевая ступенька 25 выполнена в виде перемычки 27. При этом модульный блок со стороны, противоположной приводу, прижат к наружному корпусу 1 фланцем 28.
Насос центробежный блочно-модульный работает следующим образом.
При вращении ротора жидкость, поступившая через входной патрубок 2, подается во всасывающую полость. Затем жидкость захватывается предвключенным колесом 24 и подается на рабочее колесо 21 первой ступени. Вращающееся рабочее колесо 21 выбрасывает перекачиваемую жидкость в каналы аппарата направляющего 12, и далее она поступает на вход рабочего колеса 22 второй ступени. Пройдя все ступени насоса, жидкость разделяется. Основная часть жидкости направляется в нагнетательную полость, а затем в отверстие выходного патрубка 3. Остальная же незначительная часть жидкости проходит через кольцевую щель устройства 20 разгрузки осевой силы, попадает в полость, расположенную за этим устройством, и оттуда, по каналам крышки 5 нагнетания и корпуса 1, под действием разности давлений уходит во всасывающую полость.
Сборку насоса центробежного блочно-модульного выполняют следующим образом.
В общий узел собирают: крышку 4 подвода, штанги 18 и адаптер 17. Данный узел устанавливают крышкой 4 вниз на приспособление для сборки. Внутри этого узла вертикально размещают вал 19, на который устанавливают предвключенное колесо 24 и колесо 21 первой ступени. Далее устанавливают аппарат направляющий 12, секцию 15 и скрепляют ее с адаптером 17. После этого устанавливают колесо 22 второй ступени, аппарат направляющий 13 и секцию 16 этой ступени и скрепляют ее с ранее установленной секцией 15. Затем устанавливают колесо 23 третьей ступени и аппарат направляющий 14, который также прикрепляют к последней секции 16.
Таким образом, адаптер 17, секции 15, 16 и аппараты направляющие 12, 13, 14 создали внутренний корпус. А ротор с этим внутренним корпусом, крышкой 4 подвода, дополнительно снабженный штангами 18 и предвключенным колесом 24, представляют собой модульный блок.
В завершении сборки, в дополнение к модульному блоку, на вал устанавливают роторную часть устройства 20 разгрузки осевой силы (барабан или подушку). Зафиксировав на валу 19 предвключенное колесо 24, рабочие колеса 21, 22, 23 и роторную часть устройства 20 разгрузки осевой силы, собранный блок вставляют в наружный корпус 1, после чего устанавливают крышку 5 нагнетания и прикрепляют ее к этому корпусу 1. Далее собранную часть насоса устанавливают горизонтально и к наружному корпусу 1 прикрепляют фланец 28, которым обжимают собранный модульный блок совместно с этим корпусом. В процессе установки модульного блока в наружный корпус обжимается и прокладка 26, расположенная на ступеньке 25 перемычки 27.
В завершении сборки насоса к крышкам 4, 5 подвода и нагнетания прикрепляют кронштейны 6, 7 под подшипники и уплотнения 11, с последующей их установкой.
В случае необходимости изготовления насоса с двумя ступенями модульный блок набирается с учетом двух рабочих колес и одной секции, при этом удлиняются только штанги, наружный же корпус остается тех же размеров. А при необходимости изготовления насоса с одной ступенью модульный блок содержит одно рабочее колесо, удлиненный адаптер и удлиненные штанги. При этом во всех насосах с одной, двумя или тремя ступенями крышка подвода также имеет одну и ту же конструкцию.
Указанное техническое решение не только решает поставленную задачу, но и направлено на снижение трудозатрат при изготовлении насоса. Кроме того, такое конструкторское решение можно широко заимствовать в технологию изготовления других насосов.