Центробежный двухкорпусной многоступенчатый насос со встречным расположением групп рабочих колес

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, а именно к центробежным многоступенчатым насосам со встречным расположением групп рабочих колес, которые применяются для перекачивания различных сред в тепловой и атомной энергетике, водоснабжении, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей промышленности, нефтепроводном транспорте и в других областях промышленности.
Известен центробежный двухкорпусной многоступенчатый насос типа ВВ5 (API 610), содержащий наружный корпус, внутренний корпус картриджного типа с установленными в нем двумя встречно расположенными группами рабочих колес и с размещенной между ними диафрагмой, и уплотнительный элемент в виде резинового кольца, установленного в радиальном направлении между наружной цилиндрической поверхностью диафрагмы и внутренней цилиндрической поверхностью наружного корпуса с целью герметизации насоса в зоне, разделяющей полости входной и напорной групп ступеней (Каталог насосов типа ЦНСДп, производства сайт АО «Гидромашсервис» https://www.hms.ru/pumps_catalog/?SECTION_ID=285&ELEMENT_ID=10980).
В известной конструкции при выполнении уплотнительного элемента в виде резинового кольца, размещенного в радиальном направлении между наружной цилиндрической поверхностью диафрагмы и внутренней цилиндрической поверхностью наружного корпуса, устанавливается прямая связь между напором насоса и толщиной стенок его наружного корпуса. Так, при увеличении давления происходит деформация наружного корпуса, увеличивается радиальный зазор между наружной поверхностью диафрагмы и внутренней поверхностью наружного корпуса в месте установки резинового уплотнительного кольца и, как следствие, образуется переток жидкости из полости высоконапорной группы рабочих колес в полость низконапорной группы рабочих колес. Для предотвращения (либо сведения к минимуму) деформаций корпуса и предотвращения перетока жидкости требуется увеличение толщины наружного корпуса, что приводит к увеличению габаритов и веса насоса и, как следствие, к увеличению его металлоемкости и повышению стоимости насоса.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является снижение габаритов и веса центробежного двухкорпусного многоступенчатого насоса со встречным расположением групп рабочих колес, за счет обеспечения возможности уменьшения толщины его наружного корпуса.
Технический результат достигается тем, что в многоступенчатом центробежном двухкорпусном насосе со встречным расположением групп рабочих колес, содержащем наружный корпус с напорным патрубком, внутренний корпус картриджного типа с установленными в нем двумя встречно расположенными группами рабочих колес и с размещенной между ними диафрагмой, и установленный между диафрагмой и наружным корпусом уплотнительный элемент, последний установлен в аксиальном направлении, при этом диафрагма подвижно соединена с каждой из групп рабочих колес с возможностью перемещения вдоль продольной оси насоса, например посредством пружинных блоков, для обеспечения гарантированного контакта с уплотнительной поверхностью наружного корпуса.
В отдельных случаях исполнения заявленного устройства для обеспечения пусковых режима диафрагма может быть дополнительно оснащена радиальным уплотнительным элементом.
При установке уплотнительного элемента в аксиальном направлении и соединении диафрагмы с каждой из групп рабочих колес с возможностью ее перемещения в продольной оси насоса обеспечивается отсутствие влияния работы уплотнительного элемента на толщину наружного корпуса насоса, поскольку расширение корпуса под действием внутреннего давления не приводит к увеличению зазора между торцовой поверхностью диафрагмы и наружного корпуса. Контакт деталей в месте уплотнения в данном случае обеспечивается за счет пружинных блоков при сборке насоса и гидравлических сил, действующих на диафрагму, при работе насоса.
Использование пружинных блоков для соединения диафрагмы с каждой из групп рабочих колес позволяет создать необходимый преднатяг уплотнительных поверхностей и компенсировать возможные осевые перемещения диафрагмы относительно групп ступеней как при сборке, так и при работе насоса.
Радиальный уплотнительный элемент используется как вспомогательное уплотнение в случае выполнения основного уплотнительного элемента, установленного в осевом направлении, например, из термо-расширенного графита или др., поскольку для обеспечения герметичности насоса во время его запуска режима необходимо предварительное сжатие уплотнительного элемента.
Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 представлен разрез предлагаемого насоса в месте установки уплотнительного элемента.
Центробежный двухкорпусной многоступенчатый насос содержит наружный корпус 1 с нагнетательным патрубком 2, внутренний корпус 3 картриджного типа, в котором размещены высоконапорная группа 4 ступеней рабочих колес и низконапорная группа 5 ступеней рабочих колес. Между последними ступенями групп 4 и 5 размещена разделительная диафрагма 6. Между диафрагмой 6 и наружным корпусом 1 в аксиальном направлении установлен уплотнительный элемент 7. Диафрагма 6 соединена с группой 4 рабочих колес посредством пружинного блока 8 и с группой 5 рабочих колес посредством пружинного блока 9. Диафрагма 6 может быть также оснащена уплотнительным элементом 10, установленным в радиальном направлении, который способствует предотвращению образования протечек при запуске насоса и до времени его выхода на рабочий режим.
При работе насоса поток перекачиваемого продукта проходит через низконапорную группу 4 рабочих колес и через переводные каналы диафрагмы 6 поступает на вход высоконапорной группы 5 рабочих колес, на выходе из которых перекачиваемый продукт через переводные каналы диафрагмы 6 поступает в напорную камеру напорного корпуса 1 и далее в нагнетательный патрубок 2. В процессе работы под действием гидравлических сил диафрагма 6 с уплотнением 7 поджимается к торцовой уплотнительной поверхности корпуса 1. Таким образом, уплотнение 7 обеспечивает герметичность стыка диафрагмы 6 с корпусом 1 на протяжении всей работы насоса.
Работа уплотнения 7 не зависит от радиального расширения наружного корпуса под действием внутреннего давления и не зависит от смещения групп ступеней в осевом направлении, т.к. пружинные блоки компенсируют данные смещения.
Полезная модель позволяет уменьшить толщину наружного корпуса центробежного двухкорпусного многоступенчатого насоса со встречным расположением групп рабочих колес, и, тем самым, снизить его габариты и вес.