МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС
MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к многоступенчатым центробежным насосам, предназначенным для добычи нефти и перекачки других пластовых жидкостей с высоким содержанием абразива.
Известна конструкция многоступенчатого погружного насоса, содержащего цилиндрический полый корпус и размещенные в нем ступени, каждая из которых выполнена из установленного на валу рабочего колеса со ступицей и неподвижного направляющего аппарата, включающего лопастной диск с отверстием и наружный диск со ступицей (патент РФ №17637719 по Кл. F04D 1/06 от 23.09.1992 г.).
В данном насосе уменьшение износа контактирующих опорных поверхностей ротора и ступицы наружного диска направляющего аппарата достигается за счет того, что направляющие аппараты снабжены демпфирующими кольцами со сквозными окнами, выполненными из эластичного материала, а наружный диск со ступицей установлен на роторе рабочего колеса с возможностью примыкания к лопаткам направляющего аппарата.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции насоса и его неремонтопригодность.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является многоступенчатый центробежный насос, содержащий цилиндрический полый корпус с размещенным в нем валом, набором модулей, каждый из которых содержит направляющие аппараты и размещенные на валу рабочие колеса, при этом направляющие аппараты чередуются с направляющими аппаратами, снабженными износостойкой радиально-осевой опорой, выполненной в виде втулки внутри ступицы направляющего аппарата и радиально-осевого износостойкого подшипника, установленного на валу (патент США №5033937 по Кл. МКИ F04D 29/02 от 23.07.1991 г.).
Недостатком данного насоса является сложность конструкции и его неремонтопригодность.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в уменьшении износа пар трения в ступенях центробежного насоса, упрощении конструкции с сохранением высокой надежности в условиях эксплуатации насоса для перекачки жидкостей с большим содержанием абразива и его ремонтопригодности.
Поставленная задача решается за счет того, что в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем цилиндрический полый корпус с размещенным в нем валом и набором модулей, каждый из которых содержит направляющие аппараты и размещенные на валу рабочие колеса с опорными шайбами, при этом направляющие аппараты чередуются с направляющими аппаратами, снабженными износостойким радиально-осевым подшипником, согласно изобретению износостойкий радиально-осевой подшипник каждого модуля выполнен в виде износостойких втулки и осевой шайбы, расположенной между торцом втулки и торцом ступицы рабочего колеса, а в отверстии направляющего аппарата, расположенного выше, на валу размещена защитная втулка вала с зазором между ее торцевой поверхностью и ступицей расположенного выше рабочего колеса, при этом суммарная величина указанных зазоров в каждом модуле меньше толщины опорной шайбы рабочего колеса.
На чертеже представлен общий вид многоступенчатого центробежного насоса.
Многоступенчатый центробежный насос содержит цилиндрический полый корпус 1 с размещенным в нем валом 2, направляющие аппараты 3 и размещенные на валу рабочие колеса 4. Направляющие аппараты 3 чередуются с направляющими аппаратами 5, снабженными износостойким радиально-осевым подшипником 6, состоящим из износостойкой втулки 7, расположенной внутри ступицы направляющего аппарата 5 и износостойких втулки 8 и осевой шайбы 9, расположенной между торцом втулки 8 и торцом ступицы рабочего колеса 4. В ступице направляющего аппарата 3, расположенного выше, на валу 2 размещена защитная втулка 10 с зазором «ε» между ее торцевой поверхностью и ступицей расположенного выше рабочего колеса 4. В расточке, выполненной в нижнем диске рабочих колес 4, расположены опорные шайбы 11, 12, 13 толщиной «h», через которые рабочие колеса 4 опираются на бурты направляющих аппаратов 3, 5, при этом суммарная величина указанных зазоров (ε1+ε2+ε3) в каждом модуле меньше толщины «h» опорной шайбы 11 рабочего колеса 4.
В процессе перекачки насосом жидкости с абразивом имеет место износ опорных поверхностей шайб 11, 12, 13 и по мере их изнашивания происходит одновременная выборка зазоров между ступицей рабочего колеса и защитной втулкой. Так, по мере изнашивания опорной шайбы 11 происходит выборка зазора «ε1» между ступицей рабочего колеса и защитной втулкой вала. В результате этого на опорную шайбу нижнего рабочего колеса 12 будет действовать осевая нагрузка от двух рабочих колес, а по мере изнашивания опорной шайбы 12 и выборки зазора «ε2» нагрузка с двух рабочих колес передается на опорную шайбу 13 третьего колеса с выборкой зазора «ε3». В процессе последующего изнашивания опорной шайбы 13, после выборки зазоров «ε1», «ε2» и «ε3» между ступицами рабочих колес и защитными втулками вала прекращается процесс изнашивания опорных шайб и вся осевая нагрузка передается на осевую износостойкую шайбу 9, которая находится в контакте с поверхностью 14 износостойкой втулки 7.
Подбор толщины опорных шайб рабочих колес и наличие зазоров между торцевой поверхностью защитных втулок и ступицами рабочих колес, при которых суммарная величина указанных зазоров меньше толщины опорной шайбы, позволяет исключить взаимное изнашивание поверхностей бурта направляющих аппаратов с торцевой поверхностью рабочего колеса.
В конечном итоге это позволяет упростить конструкцию центробежного насоса с сохранением высокой надежности и обеспечить его ремонтопригодность путем простой замены опорных шайб рабочего колеса.