Горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос
HORIZONTAL MULTISTAGE SECTIONAL CENTRIFUGAL PUMP

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к горизонтальным многоступенчатым секционным центробежным насосным агрегатам, предназначенным для перекачивания жидкостей, используемых в энергогенерации, водоснабжении, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях.
Известен горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос, входящий в состав горизонтальной многоступенчатой секционной центробежной насосной установки, которая включает приводной электродвигатель, насос, муфту, соединяющую валы насоса и электродвигателя, опорную раму для крепления насоса и электродвигателя. Насос включает цилиндрический секционный корпус, рабочие колеса, установленные на валу, щелевые уплотнения, направляющие аппараты, входную торцевую и напорную секции, входной и напорный патрубки. Вал с рабочими колесами установлен в опорных подшипниках и имеет торцевые уплотнения, размещенные в камерах входной и последней секций. Корпус насоса выполнен в виде двух отдельных частей, в каждой из которых размещены рабочие колеса и направляющие аппараты, а напорная (выходная) секция установлена между этими двумя частями корпуса. Насос содержит переводную секцию для перевода жидкости из первой части корпуса во вторую через переводные каналы, выполненные в напорной и переводной секциях заодно с ними. Рабочие колеса, установленные на валу в первой и второй частях корпуса, расположены зеркально друг другу относительно напорной секции, расположенной между первой и второй частями корпуса (патент RU 2649161 С2, 30.03.2018 - прототип).
Недостатком данной конструкции является то, что напорная секция насоса, расположенная между группами симметричных колес, где одновременно совмещены два отвода перекачиваемой среды с рабочих колес (один к входу на симметричную группу колес, второй - на выход из насоса) и уплотнительное устройство имеет большие осевые габариты. Это увеличивает длину ротора, массу агрегата и габариты и, как следствие, снижает жесткость ротора.
Известно устройство, содержащее корпус с выходным патрубком и расположенный в нем лопаточный отвод. Расстояние между внутренней стенкой корпуса и выходными кромками лопаток лопаточного отвода выполнено плавно увеличивающимся в направлении движения потока к выходному патрубку до выходного сечения, лежащего в плоскости, перпендикулярной оси выходного патрубка. При этом корпус выполнен кольцевым, а выходные кромки лопаток расположены на спиральной поверхности (А.с. №1260563, 30.09.1986 - аналог).
Недостатком данной конструкции является расположение выходных кромок лопаток на спиральной поверхности, что значительно усложняет изготовление изделия и увеличивает радиальные габариты.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение является повышение эксплуатационной надежности и долговечности, увеличение КПД, снижение уровней вибрации, уменьшение габаритов насоса и упрощение технологии производства отвода горизонтального многоступенчатого секционного центробежного насоса.
Данный технический результат достигается с помощью конструкции многоступенчатого секционного центробежного насоса, содержащего две оппозитно установленные проточные части, каждая из которых включает центробежные рабочие колеса и аппараты направляющие, корпус отвода, а согласно изобретению, корпус отвода, расположенный между двумя проточными частями, содержит два отвода перекачиваемой среды с рабочих колес, выполненных оппозитно с разворотом на 180°. Каждый отвод состоит из лопаточного отвода и сборного канала, при этом сборные каналы выполнены по углубляющейся спирали навстречу друг другу.
Преимущества предложенной конструкции:
1. Применение в конструкции оппозитных сборных спиральных каналов, плавно углубляющихся в осевом направлении навстречу друг другу, позволяет значительно уменьшить габариты насоса в осевом и радиальном направлениях.
2. Все поверхности отвода центробежного насоса могут быть подвергнуты механической обработке для повышения точности и чистоты поверхности, а следовательно, снижению механических потерь и повышению КПД.
3. Применение лопаточных каналов в комбинации со спиральными отводами повышают КПД и позволяют снизить радиальные нагрузки на ротор.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос (продольный разрез). На фиг. 2, 3 и 4 изображена напорная секция горизонтального многоступенчатого секционного центробежного насоса, содержащая отводы рабочих колес первой части корпуса насоса (начальной) и второй части корпуса насоса (выходной).
Горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос (далее насос) входит в состав насосного агрегата, который наряду с насосом включает приводной электродвигатель 1, муфту 3, соединяющую вал насоса 4 и вал электродвигателя 5, кожух муфты 2, опорную раму 6 и дренажный трубопровод 7. Корпус насоса состоит из входной секции 11, напорной секции 12, перепускной секции 13, промежуточных секций 14 с направляющими аппаратами 10 и щелевыми уплотнениями 9. Вал насоса 4 с рабочими колесами 8 установлен в опорных подшипниках и имеет торцовые уплотнения 15 и 16, размещенные в камерах входной 11 и перепускной секций 13. Для перевода жидкости из первой части насоса (начальной) во вторую (выходную) насос снабжен переводным трубопроводом 17 (фиг. 1).
Корпус напорной секции 18 содержит выходные патрубки 19, лопаточные отводы 20, сборные каналы 23 (фиг. 2, фиг. 4). Входные кромки 21 лопаточного отвода 20 расположены по диаметру D1, выходные кромки 24 - по диаметру D2. Внутренняя поверхность сборных каналов 23 ограничена диаметром D2, наружная - диаметром D3. Кольцевые перетечки по сборному каналу исключены перегородкой 25 (фиг. 2). Каналы лопаточного отвода 20 имеют высоту h, а плавно углубляющийся сборный канал 23, имеет переменную глубину b (фиг. 3). Два отвода перекачиваемой среды с рабочих колес выполнены оппозитно с разворотом на 180°.
Горизонтальный многоступенчатый секционный центробежный насос работает следующим образом.
Всасываемая насосом, перекачиваемая жидкость через входной патрубок входной секции 11 подается на рабочие колеса 8 первой части насоса (начальной). Перекачиваемая жидкость последовательно проходит рабочие колеса 8 через направляющие аппараты 10, которые преобразуют энергию электродвигателя в потенциальную энергию давления. Общий напор насоса будет равен сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом. Из первой части насоса (начальной) перекачиваемая жидкость через переводной трубопровод 17 поступает во вторую часть насоса (выходную). Рабочие колеса 8 и аппараты направляющие 10 первой и второй частей насоса выполнены зеркально друг другу относительно напорной секции 12, расположенной между первой и второй частями насоса. Жидкость из рабочего колеса 8 насоса попадает в лопаточный отвод 20. При прохождении жидкости между лопатками 22 давление жидкости повышается за счет диффузорности межлопаточных каналов. Так как все каналы лопаточного отвода 20 равны и расположены равномерно по диаметру, то исключаются радиальные силы, воздействующие на ротор насоса (не показан) от неравномерности давления на выходе из рабочего колеса 8. На выходе из лопаточного отвода 20 жидкость попадает в сборный канал 23, образованный внутренней стенкой 26 корпуса напорной секции 18, внешней поверхностью 27 лопаточного отвода 20 и спиральной поверхностью 28. По спиральному каналу, плавно углубляющемуся в осевом направлении, жидкость направляется к выходному патрубку 19.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить эксплуатационную надежность и долговечность насоса, увеличить КПД, снизить уровень вибрации, уменьшить габариты насоса и упростить технологию производства отвода горизонтального многоступенчатого секционного центробежного насоса.