ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована для повышения эффективности работы центробежного насоса.
Известен центробежный насос, содержащий корпус с отводом и всасывающей полостью, расположенные в нем на валу рабочее колесо с покрывным, основным и дополнительным диском, который установлен с зазором относительно основного. При этом дополнительный диск установлен на валу через подшипник качения и образует с основным диском камеру, сообщенную с отводом через каналы, выполненные в теле вала. Камера делится на две полости кольцевым выступом и буртом выполненными соответственно на дополнительном диске и корпусе. При этом они связаны между собой мембранным уплотнением (см. а.с. СССР №673755, F04D 1/00).
Недостатком такого центробежного насоса является невысокая надежность, обусловленная наличием мембранного уплотнения между буртиком, выполненным на корпусе и кольцевым выступом дополнительного диска. В процессе вращения рабочего колеса происходит пульсация давления, вызванная взаимодействием каждой из лопаток рабочего колеса и отвода. В результате этого происходит осевое смещение дополнительного диска и деформация мембраны. Число циклов нагружения равно произведению числа лопаток на число оборотов и достигает критического за короткое время. Разрушение мембранного уплотнения приведет к выходу из строя всего центробежного насоса.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является центробежный насос который содержит корпус, закрепленные на нем бронедиски, образующие с основным и покрывным дисками рабочего колеса равномерные зазоры (см. а.с. СССР №709835, F04D 1/00).
Недостатком известного устройства является невысокая эффективность его работы из-за малого к.п.д.
В зоне сопряжения торцевых поверхностей бронедиска и покрывного диска равномерный зазор не обеспечивает достаточного сопротивления перетеканию перекачиваемой среды из полости нагнетания насоса во всасывающую. Имеет место не производительный поток перекачиваемой среды, что снижается эффективность работы центробежного насоса и его к.п.д.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышение коэффициента полезного действия центробежного насоса.
Техническая задача решается тем, что в известном центробежном насосе содержащем корпус, закрепленные на нем бронедиски, образующие с основным и покрывным дисками рабочего колеса равномерные зазоры, при этом зазор между торцевыми поверхностями покрывного диска и бронедиском, образует щелевое уплотнение перпендикулярное оси вращения рабочего колеса, а на торцевой поверхности покрывного диска, образующего щелевое уплотнение выполнены концентрические проточки. Кроме того, над щелевым уплотнением поверхности покрывного диска и бронедиска образуют объемную камеру, при этом бронедиск, со стороны покрывного диска, сопрягается с корпусом по конической поверхности, вершина которой направлена к рабочему колесу, а угол наклона образующей составляет 2°…3°.
На фиг.1 представлен общий вид центробежного насоса и сечение А-А.
Центробежный насос содержит корпус 1 (фиг.1), на котором закреплены бронедиски 2 и 3. Передний бронедиск 2 является съемным, задний бронедиск 3 крепится к корпусу с помощью сварного шва. В корпусе 1 размещается рабочее колесо 4. Основной диск 5 и бронедиск 3 образуют равномерный зазор 7. Аналогично покрывной диск 6 и бронедиск 2 образуют равномерный зазор 8. Торцевая поверхность 9, бронедиска 2 и торцевая поверхность 10, покрывного диск 6, образуют щелевое уплотнение 11. Щелевое уплотнение 11 перпендикулярно оси вращения 12 рабочего колеса 4.
На торцевой поверхности 10 выполнены концентрические проточки 13 (см. сечение А-А). Число концентрических проточек 13 зависит от ширины торцевой поверхности 10.
Над щелевым уплотнением 11 поверхности покрывного диска 6 и бронедиска 2 образуют объемную камеру 14.
Сопряжение бронедиска 2 с корпусом 1 выполнено по конической поверхности 15. При этом ее вершина направлена в сторону рабочего колеса 4. Угол наклона образующей конической поверхности 15 составляет 2°…3°.
Центробежный насос работает следующим образом.
При вращении рабочего колеса 4 перекачивая среда захватывается и перемещается между основным 5 и покрывным диском 6 в радиальном направлении. В результате ускоренного движения перекачиваемой среды на периферии рабочего колеса создается избыточное давление, под действием которого перекачиваемая среда движется по отводящему трубопроводу (на фиг.1 не показан). Под действием избыточного давления часть перекачиваемой среды через равномерные зазор 8 выдавливается в объемную камеру 14, где за счет центробежных сил отбрасывается на периферийную часть камеры образованную бронедиском 2. В результате в объемной камере 14 создается циркуляция рабочей среды, что препятствует ее вытеканию через щелевое уплотнение 11. Как следствие не производительный поток перекачиваемой среды через щелевой канал снижается, увеличиваются эффективность работы центробежного насоса и к.п.д.
Рабочая среда, попавшая в щелевое уплотнение 11, достигает концентрических проточек 13, где за счет циркуляции внутри них создается дополнительное местное сопротивление, препятствующее дальнейшему движению рабочей среды в зону всасывания. В результате, объем перекачиваемой среды, проходящей по щелевому уплотнению 11, уменьшается, а отводящему трубопроводу увеличивается. Данное обстоятельство позволяет увеличить расход центробежного насоса, тем самым повысить его эффективность.
Выполнение сопряжения бронедиска 2 с корпусом 1 по конической поверхности 15. При этом, вершина конической поверхности направлена к рабочему колесу 4. Угол наклона образующей конической поверхности 15 выбирается в пределах от 2° до 3°.
При угле наклона образующей поверхности менее 2° имеет место неполное сопряжение по поверхности контакта бронедиска 2 и корпуса 1. Это обусловлено имеющимися отклонениями допусков формы соединяемых поверхностей. В местах неполного сопряжения появляются зазоры, через которые происходит выдавливание перекачиваемой среды. Нарушается герметичность соединения бронедиск 2 корпус 1.
При угле свыше 3° возрастает усилие необходимое для обеспечения соединения по конической поверхности 15. Увеличивается диаметр крепежных винтов (на фиг.1 условно не показаны), возрастают габариты корпуса 1.
При выборе угла наклона образующей конической поверхности 15 в пределах от 2° до 3° обеспечивается небольшое усилие необходимое для соединения бронедиска 2 с корпусом 1 достаточное для преодоления сопротивления обусловленное отклонениями формы и обеспечения полного сопряжения контактирующих поверхностей. При этом достигается более герметичное соединение бронедиска 2 с корпусом 1 и тем самым повышается эффективность работы центробежного насоса.
Сопряжение, между подвижным рабочим колесом 3 и бронедиском 2, осуществляется через плоские торцевые поверхности 9 и 10 которые образуют щелевое уплотнение 11 перпендикулярное оси вращения 12. рабочего колеса 4. В силу того, что поверхности 9 и 10 являются плоскими и перпендикулярными оси вращения, обеспечивается надежное сопряжение с минимально возможным зазором, что обеспечивает минимальные перетечки рабочей среды через щелевое уплотнение 11 и увеличивается напор и расход центробежного насоса.
Таким образом, заявляемое устройство, обладает большей эффективностью работы.