МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС
MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям центробежных насосов с подшипниками скольжения, работающих на перекачиваемой жидкости.
Известен центробежный насос (авторское свидетельство СССР №1758289, МПК 7 F04D 13/06, 29/04 от 18.08.1992 г., СКТБ ГЕРМЕТИЧНЫХ И СКВАЖЕННЫХ НАСОСОВ НПО «МОЛДАВГИДРОМАШ»), содержащий корпус, рабочие колеса на валу, установленном в корпусе на двух опорах, которые соприкасаются с перекачиваемой жидкостью и являются подшипниками скольжения, опоры разделяют колеса на две группы, причем колеса обеих групп установлены на валу консольно. Рабочие колеса первой группы ориентированы входными воронками в сторону входного отверстия насоса, тогда как рабочие колеса второй группы - в противоположную сторону. Рабочее колесо второй группы, расположенное рядом с подшипником скольжения, является колесом последней ступени насоса.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится невозможность увеличения количества колес в первой и второй группах более двух, т.к. при этом увеличивается консоль (прогиб ротора) и возникает вероятность задеваний рабочих колес за уплотнительные кольца, снижающие ресурс и надежность насоса.
Известен многоступенчатый центробежный насос типа HGV («Лопастные насосы» А.К.Михайлов, В.В.Малюшенко. М., «Машиностроение»; 1977, с.238 и 239), содержащий корпус с переводной трубкой (переводным каналом), крышку, рабочие колеса на валу, установленном в корпусе на трех опорах. Две крайние опоры изолированы от перекачиваемой жидкости, а средняя опора соприкасается с перекачиваемой жидкостью и является подшипником скольжения, установленным таким образом, что разделяет рабочие колеса на две группы. Рабочие колеса первой группы ориентированы входными воронками в сторону входного отверстия насоса, а рабочие колеса второй группы - в противоположную сторону, причем последнее рабочее колесо второй группы расположено рядом с подшипником скольжения.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится невозможность увеличения количества колес во второй группе более шести, т.к. при этом увеличивается прогиб ротора и возникает вероятность задеваний рабочих колес за уплотнительные кольца, снижающие ресурс и надежность насоса.
Наиболее близким к заявленному изобретению и принятым за прототип устройством того же назначения по совокупности признаков является центробежный насос (патент РФ №2246042, МПК(7) F04D 29/04, F04D 1/06 опубл. 10.02.2005 г. «Насос центробежный»), содержащий корпус с переводным каналом, крышку, рабочие колеса, часть которых ориентирована входными воронками противоположно по отношению к остальным, закрепленные на валу, установленном в корпусе на опорах, одна из которых расположена со стороны привода насоса и изолирована от перекачиваемой жидкости. Вторая опора соприкасается с перекачиваемой жидкостью и является подшипником скольжения, установленным таким образом, что разделяет рабочие колеса на две группы, причем рабочие колеса первой группы ориентированы входными воронками в сторону входного отверстия насоса, а последнее рабочее колесо второй группы расположено рядом с подшипником скольжения.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся:
- невозможность увеличения количества рабочих колес во второй группе более двух, т.к. при этом увеличивается консоль, возрастает прогиб ротора и, как следствие, возникает вероятность задевания рабочих колес за уплотнительные кольца, т.е. снижается ресурс и надежность насоса;
- ограничение в увеличении частоты вращения насоса с целью повышения его подачи и напора из-за наличия консоли во второй группе рабочих колес, ведущей к увеличению динамических нагрузок на роторе и, как следствие, к снижению ресурса и надежности насоса.
Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются:
- повышение ресурса и надежности насоса за счет уменьшения прогиба ротора и исключения задеваний в уплотнениях рабочих колес;
- снижение динамических нагрузок на ротор насоса (снижение виброактивности насоса) за счет исключения консоли или уменьшения расстояния между опорами, т.е. снижения прогиба ротора;
- повышение КПД насоса за счет увеличения количества рабочих колес (ступеней) при максимально допустимом прогибе ротора.
Технический результат, который получен при осуществлении изобретения, заключается в исключении задеваний в уплотнениях рабочих колес, в исключении консоли или в уменьшении расстояния между опорами ротора, увеличении количества ступеней насоса.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном насосе, содержащем корпус с переводным каналом, крышку, рабочие колеса, часть которых ориентирована входными воронками противоположно по отношению к остальным, закрепленные на валу, установленном в корпусе на опорах, одна из которых расположена со стороны привода насоса и изолирована от перекачиваемой жидкости, а вторая соприкасается с перекачиваемой жидкостью и является подшипником скольжения, установленным таким образом, что разделяет рабочие колеса на две группы, причем рабочие колеса первой группы ориентированы входными воронками в сторону входного отверстия насоса, а последнее рабочее колесо второй группы расположено рядом с подшипником скольжения, при этом в насосе установлена третья опора, являющаяся подшипником скольжения, соприкасающимся с перекачиваемой жидкостью, расположенным перед первым рабочим колесом второй группы и состоящим из вкладыша, установленного в корпусе, и рубашки, расположенной на валу, причем насос снабжен переводной трубой, соединяющей с входным отверстием насоса камеру, образованную валом, рубашкой, вкладышем и крышкой.
При исследовании отличительных признаков описываемого устройства не выявлено каких-либо известных аналогичных решений по выполнению насоса с третьей опорой, являющейся подшипником скольжения, соприкасающимся с перекачиваемой жидкостью, расположенным перед первым рабочим колесом второй группы колес и состоящим из вкладыша, установленного в корпусе, и рубашки, расположенной на валу, причем насос снабжен переводной трубой, соединяющей с входным отверстием насоса камеру, образованную валом, рубашкой, вкладышем и крышкой.
При пуске насоса и в дальнейшем при его работе создается перепад давления в зоне перед первым рабочим колесом второй группы и входным отверстием насоса. В результате перекачивания жидкость из зоны перед первым рабочим колесом второй группы поступает в зазор между вкладышем и рубашкой, образующими подшипник скольжения третьей опоры ротора насоса, далее в камеру, образованную валом, рубашкой, вкладышем и крышкой, и затем через переводную трубу во входное отверстие насоса. Работа третьей опоры насоса обеспечивает уменьшение прогиба ротора, исключение задеваний в уплотнениях рабочих колес, т.е. повышение ресурса и надежности, снижение динамических нагрузок и виброактивности ротора, а также повышение КПД насоса за счет установки максимального количества рабочих колес (ступеней) при максимально допустимом прогибе ротора.
Совокупность всех существенных признаков изобретения позволяет, во-первых, повысить ресурс, надежность насоса и снизить его виброактивность, за счет исключения задеваний в уплотнениях рабочих колес и уменьшения прогиба ротора и, во-вторых, повысить КПД насоса за счет установки максимального количества рабочих колес (ступеней).
На чертеже изображен насос, продольный разрез.
Насос содержит корпус 1 с переводным каналом 2, крышку 3, рабочие колеса 4, часть которых ориентирована входными воронками противоположно по отношению к остальным, закрепленные на валу 5, установленном в корпусе 1 на опорах, одна из которых 6 расположена со стороны привода (не показан) насоса и изолирована от перекачиваемой жидкости, а вторая 7 соприкасается с перекачиваемой жидкостью и является подшипником скольжения, установленным таким образом, что разделяет рабочие колеса на две группы, причем рабочие колеса первой группы ориентированы входными воронками в сторону входного отверстия 8 насоса, а последнее рабочее колесо 9 второй группы расположено рядом с подшипником скольжения опоры 7.
Насос имеет третью опору 10, являющуюся подшипником скольжения, соприкасающимся с перекачиваемой жидкостью, расположенным перед первым рабочим колесом 11 второй группы колес и состоящим из вкладыша 12, установленного в корпусе 1, и рубашки 13, расположенной на валу 5. Насос снабжен переводной трубой 14, соединяющей с входным отверстием 8 насоса камеру 15, образованную валом 5, рубашкой 13, вкладышем 12 и крышкой 3.
Насос работает следующим образом.
Перед пуском насос заполняется водой. При пуске в насосе повышается давление по мере прохождения перекачиваемой жидкости через рабочие колеса. Жидкость перемещается из входного отверстия 8 через рабочие колеса 4 первой группы колес в переводной канал 2 и далее через рабочие колеса 11 и 9 второй группы колес на выход насоса.
Давление за рабочим колесом 9 больше давления за рабочим колесом 4. В результате часть жидкости проходит в радиальный зазор подшипника скольжения опоры 7, обеспечивая его работу.
В то же время давление в зоне перед рабочим колесом 11 больше давления во входном отверстии 8 насоса. В результате часть жидкости проходит в радиальный зазор между вкладышем 12 и рубашкой 13 подшипника скольжения опоры 10 и далее через камеру 15 и переводную трубу 14 поступает во входное отверстие 8 насоса, обеспечивая работу подшипника.
Размещение второй группы колес между подшипниками скольжения опор 7 и 10 позволяет максимально увеличить количество рабочих колес в этой группе (до 9 и более), что повышает КПД насоса, а также исключает задевания в уплотнениях рабочих колес и снижает виброактивность насоса, что повышает ресурс и надежность насоса.
Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения (устройства) поставленных задач, а именно:
- средство, воплощающее заявленное изобретение (устройство), при его осуществлении предназначено для использования в промышленности, а именно в насосостроении;
- повышение надежности и ресурса работы насоса;
- снижение динамических нагрузок на ротор насоса и виброактивности насоса в целом;
- повышение КПД насоса за счет возможности увеличения количества рабочих колес (ступеней) в насосе.
Кроме того, комплексное решение проблем повышения надежности и КПД увеличивает ресурс насоса, а также сокращает время и стоимость его технического обслуживания.