ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к отрасли гидромашиностроения, а именно к высоконапорным многоступенчатым центробежным насосам с устройством автоматического уравновешивания ротора - гидропятой и отжимным устройством ротора, и может быть использована в питательных насосах для подачи воды в котельные агрегаты на ТЭС и в парогенераторы АЭС.
В настоящее время для крупных высоконапорных многоступенчатых насосов уравновешивание осевых сил достигается гидропятой, содержащей жестко установленный на валу разгрузочный диск, неподвижное опорное кольцо - подушку, последовательно расположенные цилиндрическую и торцовую дросселирующие щели и камеру, разделяющую эти щели. Однако, на режимах разгона и выбега, когда гидравлическая уравновешивающая сила мала, имеют место случаи задира по торцовым контактным поверхностям. В связи с этим в насосах, для которых по условиям эксплуатации требуются частые пуски и остановы, устанавливают отжимные устройства ротора для обеспечения гарантированного зазора в торцовой дросселирующей щели.
Известен высоконапорный центробежный насос, содержащий ротор, опирающийся на выносные подшипники скольжения с принудительной подачей смазки и включающий установленные на валу рабочие колеса. Разгрузка осевых сил осуществляется гидропятой. Отжимное устройство представляет собой подпружиненный упорный подшипник типа Митчелл, закрепленный корпусом к корпусу заднего подшипника скольжения. [Руденко Α.Α., Ильченко А.Я., Дмитренко С.Е. Модернизация двухкорпусных питательных насосов для тепловых электростанций // Энергетика и ТЭК. - 2012. - №9/10 - с.64.]. Данная конструкция насоса выбрана в качестве прототипа для заявляемого объекта.
Отжимное устройство с подпружиненным упорным подшипником типа Митчелл, применяемое в высоконапорном центробежном насосе, является сложным и дорогостоящим устройством по следующим причинам:
- большое количество деталей, из которых изготовлен подшипник;
- часть деталей подшипника, например, пружина, компенсаторы, упоры и т.д., изготовлена из легированных сталей с требуемой для них термообработкой;
- необходимость баббитовой наплавки для изготовления колодок подшипника;
- повышенные требования, предъявляемые к изготовлению большинства деталей;
- сборка подшипника требует большого объема подгоночных работ при установке их во время сборки насоса.
Кроме того, в таком подшипнике происходят большие потери мощности из-за трения между упорным диском и колодками.
Таким образом, в указанном центробежном насосе отжимное устройство, выполняя свою функцию, является сложным устройством по конструкции и требует значительных материальных и трудовых затрат на изготовление, ремонт, а также энергозатрат.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение экономической эффективности высоконапорного центробежного насоса за счет упрощения конструкции отжимного устройства при одновременном обеспечении надежной работы гидропяты.
Технический результат достигается тем, что в центробежном насосе, содержащем ротор, включающий установленные на валу рабочие колеса и опирающийся на выносные передний и задний подшипники скольжения с принудительной подачей смазки от маслосистемы, устройство для разгрузки ротора от осевых сил в виде гидропяты, отжимное устройство ротора, закрепленное корпусом к корпусу заднего подшипника скольжения, согласно полезной модели в корпусе отжимного устройства ротора установлен закрепленный на валу с помощью втулки поршень, образующий с корпусом отжимного устройства кольцевую полость, сообщенную с маслосистемой подшипников скольжения посредством выполненного в корпусе отжимного устройства отверстия, при этом насос снабжен шарикоподшипником, установленным в корпусе отжимного устройства с зазором относительно торцовой поверхности втулки.
Размещение в корпусе отжимного устройства ротора поршня, жестко установленного на валу насоса с помощью втулки и образующего с корпусом отжимного устройства, закрепленным к корпусу заднего подшипника скольжения, кольцевую полость, находящуюся под давлением смазки, поступающей из объединенной маслосистемы выносных подшипников скольжения посредством выполненного в корпусе отжимного устройства отверстия, обеспечивает постоянное осевое усилие на поршень, который в свою очередь передает усилие на ротор и смещает его в сторону нагнетания как при останове насоса, так и перед пуском, обеспечивая гарантированный зазор в торцовой щели гидропяты.
Шарикоподшипник, закрепленный крышкой к корпусу отжимного устройства и расположенный в корпусе отжимного устройства с зазором относительно торцовой поверхности втулки, воспринимает осевое усилие и ограничивает осевые смещения ротора перед пуском и при останове.
Таким образом, предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом значительно упрощает конструкцию отжимного устройства, снижая затраты на изготовление, улучшая ремонтопригодность по материальным и трудовым затратам, а также уменьшая энергозатраты, что в результате повышает экономическую эффективность насоса при гарантированном зазоре в торцовой дросселирующей щели гидропяты.
Заявляемая полезная модель поясняется рисунком, на котором изображен фрагмент центробежного насоса, продольный разрез.
Центробежный насос содержит ротор, включающий вал 1 с установленными на нем рабочими колесами 2 и опирающийся на выносные передний и задний подшипники скольжения 3 с принудительной подачей смазки от маслосистемы. Устройство для разгрузки осевых сил - гидропята содержит жестко закрепленный на валу 1 разгрузочный диск 4, подушку 5 крышки насоса 6, последовательно расположенные цилиндрическую 7 и торцовую 8 дросселирующие щели и камеру 9, разделяющую эти дросселирующие щели 7 и 8.
Отжимное устройство ротора содержит жестко закрепленный на валу 1 с помощью втулки 10 поршень 11, образующий совместно с корпусом отжимного устройства 12, прикрепленного к корпусу заднего подшипника скольжения 3, кольцевую полость 13. Полость 13 отжимного устройства ротора насоса сообщена с маслосистемой выносных подшипников скольжения 3 посредством выполненного в корпусе 12 отверстия 14. В корпусе отжимного устройства 12 расположен шарикоподшипник 15, закрепленный крышкой к корпусу отжимного устройства 12. Между торцовой поверхностью втулки 10 и шарикоподшипником 15 выполнен зазор 16, используемый при смещении ротора перед пуском и остановах насоса в направлении увеличения зазора в торцовой дросселируюшей щели 8 гидропяты.
Устройство работает следующим образом. Перед пуском насоса через отверстие 14 в корпусе отжимного устройства 12 из маслосистемы выносных подшипников скольжения 3 в кольцевую полость 13 между корпусом 12 и поршнем 11 поступает смазка под давлением, соответствующим давлению системы смазки агрегата, обеспечивающая постоянное осевое усилие на поршень 11, который передает усилие на ротор и смещает его, используя зазор 16, в осевом направлении в сторону шарикоподшипника 15, воспринимающего осевое усилие и ограничивающего осевое перемещение ротора, для обеспечения максимального зазора (1-1,5 мм) в торцовой дросселирующей щели 8 гидропяты перед пуском насоса.
После пуска насоса и набора оборотов разгрузочный диск 4 под действием неуравновешенных осевых усилий, действующих на рабочие колеса 2, перемещается к неподвижной подушке 5 гидропяты, уменьшая зазор в торцовой дросселирующей щели 8 гидропяты до расчетной величины, обеспечивающей надежную работу узла разгрузки осевой силы.
При останове насоса, после исчезновения неуравновешенных осевых усилий, действующих на рабочие колеса 2, постоянное осевое усилие, действующее на поршень 11, отжимает ротор до упора в шарикоподшипник 15.