ОСЕДИАГОНАЛЬНЫЙ ШНЕКОВЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области насосостроения и может быть использована в системах водоснабжения, нефтехимической, атомной и других отраслях промышленности, где требуются насосы для перекачки различного рода жидкостей, в том числе агрессивных и неоднородных по плотности и вязкости.
Известен оседиагональный шнековый насос, содержащий корпус с осевым подводом, спиральный отвод, ротор, включающий в себя вал, на котором консольно закреплено рабочее колесо с винтовыми лопастями, установленный в подшипниковых опорах, которые жестко соединены со спиральным отводом. Разделение полости подшипников от разгрузочной полости осуществляется резиновыми кольцами. (Патент РФ №2075653 С1, МПК F04D 3/02, опубликовано 20.03.1997).
Другой оседиагональный шнековый насос, состоящий из конического входного корпуса, радиального спирального отвода, корпуса подшипниковых опор, ротора, включающего в себя вал, консольно закрепленное на нем рабочее колесо, представляющее собой коническую втулку с винтовыми лопастями. В насосе предусмотрена разгрузка ротора от осевой силы, которая осуществляется за счет устройства под втулкой разгрузочной камеры, отделенной от полости высокого давления со стороны выхода из колеса гидродинамическим импеллерным уплотнением. В разгрузочной камере обеспечивается давление, примерно равное входному значению за счет сброса утечек на вход через пропускные отверстия, выполненные во втулке шнека. Ротор вращается в подшипниках качения. Подшипники установлены в корпусе опор, закрепленном в спиральном отводе с помощью фланцевого соединения. Разделение полости подшипников от разгрузочной полости осуществляется уплотнением, состоящим из резиновых манжет.(Патент РФ №2135835, МПК F04D 3/02, опубликовано 27.08.1999).
Недостатком таких уплотнений является их низкая надежность. Такая ненадежная защита подшипников от потока перекачиваемой жидкости приводит к следующим негативным явлениям:
а) ограничению применения насосов, т.к. в соответствии с требованиями Правил безопасности нельзя перекачивать нефтепродукты и другие, химически активные жидкости, насосами с таким видом уплотнения;
б) возможная протечка жидкости в полость подшипников при высоких параметрах нагружения и окружной скорости вращения ротора, особенно при повышенной температуре перекачиваемой жидкости, что вызывает вымывание смазки и, как следствие, разрушение подшипников.
Наиболее близким техническим решением, прототипом является оседиагональный шнековый насос, содержащий корпус с осевым подводом и спиральным отводом. Ротор, включающий в себя вал, с консольно закрепленным рабочим колесом, выполненным в виде шнека с винтовыми лопастями, установленный в подшипниках, которые закреплены в корпусе подшипниковых опор, причем подшипник со стороны рабочего колеса изолирован от разгрузочной камеры посредством уплотнения. Уплотнение выполнено торцовым из салицилового графита или керамики в виде образующих пару трения двух колец, одно из которых установлено в корпусе подшипниковых опор, а другое - на валу с возможностью поджатия его пружиной, корпус подшипниковых опор имеет кольцевую полость, связанную с одной стороны посредством радиальных каналов с зоной уплотнения, а с другой стороны посредством трубопровода со спиральным отводом (Патент РФ № 38858 U1, МПК F04D 3/02, .опубликовано 10.07.2004).
Недостатком данного решения также является ненадежная защита подшипников от потока жидкости.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности и долговечности работы насоса, расширение температурного диапазона перекачиваемой жидкости, а также увеличение возможностей использования оседиагональных насосов при перекачке ЛВЖ (легко воспламеняемых жидкостей), а также химически активных жидкостей за счет применения усовершенствованной системы уплотнения.
Технический результат поставленной задачи решается созданием конструкции оседиагонального насоса, содержащего корпус с осевым подводом и спиральным отводом, ротор, включающий в себя вал, на котором закреплено рабочее колесо, выполненное в виде шнека с винтовыми лопастями, установленный в подшипниках, которые закреплены в корпусе подшипниковых опор, где со стороны рабочего колеса полость подшипников изолирована от разгрузочной камеры посредством уплотнения, которое согласно полезной модели выполнено торцовым в виде образующих пару трения колец, причем одно кольцо установлено в корпусе подшипниковых опор, а другое, поджимаемое пружиной, на валу. Уплотнение имеет дополнительную ступень защиты, выполненную в виде манжеты, установленной за парой трения.
Уплотнительные кольца могут быть изготовлены из карбида кремния.
Благодаря введению новых признаков, а именно дополнительной ступени защиты в виде манжеты, а также колец, выполненных из карбида кремния, обеспечивается надежная защита подшипников от протекания перекачиваемой жидкости из разгрузочной камеры.
Применение новых признаков:
- повышает долговечность данного уплотнения, увеличивает срок его эксплуатации, а, следовательно, и срок эксплуатации насоса в целом;
- расширяет температурный диапазон перекачиваемой жидкости;
- увеличивает возможность использования оседиагональных насосов при перекачке нефтепродуктов, химически активных жидкостей, а также применения их в атомной промышленности.
Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».
Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1, 2 представлены продольные разрезы насосов.
на фиг. 3 представлен узел А - торцовое уплотнение в увеличенном виде.
Оседиагональный шнековый насос фиг. 1 содержит корпус 1 с осевым подводом 2 и спиральным отводом 3, ротор 4, включающий в себя вал 5 с консольно закрепленным на нем рабочим колесом 6, выполненным в виде шнека с винтовыми лопастями. Вал 5 установлен в подшипниках 7 и 8, которые закреплены в корпусе подшипниковых опор 9. Между корпусом подшипниковых опор 9 и рабочим колесом 6 расположена разгрузочная камера 10. Подшипник 7 изолирован от разгрузочной камеры 10 торцовым уплотнением (А).
Идентичный по принципу действия оседиагональный насос, представленный на фиг. 2, содержит корпус 1 с осевым подводом 2, и спиральным отводом 3, ротор 4, включающий в себя вал 5, с консольно закрепленным на нем рабочим колесом 6, выполненным в виде шнека с винтовыми лопастями. Вал 5 установлен в подшипниках 7 и 8, которые закреплены в корпусе подшипниковых опор 9.
Между корпусом подшипниковых опор 9 и рабочим колесом 6 расположена разгрузочная камера 10. Подшипник 7 изолирован от разгрузочной камеры 10 торцовым уплотнением (А).
Торцовое уплотнение, представленное на фиг. 3, представляет собой блок монтажной готовности, состоящий из вращающихся и не вращающихся элементов.
Вращающиеся элементы включают в себя гильзу 11, обойму 12, пружины 13 и уплотнительное кольцо 14.
Не вращающиеся элементы включают в себя корпус подшипниковых опор 9, уплотнительное кольцо 15 и манжету 16.
Кольца 14 и 15, образующие пару трения, выполнены из карбида кремния или керамики.
Манжета 16 служит для предотвращения попадания уплотняемой среды в подшипник, а также для исключения попадания смазки подшипника в полость уплотнения.
Пружины 13 обеспечивают предварительное поджатие уплотнительных колец 14 и 15.
Насосы работают следующим образом:
Жидкость при вращении рабочего колеса засасывается в осевой подвод и нагнетается в спиральный отвод, получая приращение энергии от винтовых лопастей, перемещаясь с меньшего диаметра на больший, повышает свой напор за счет увеличения окружной скорости потока жидкости. Неподвижное уплотнительное кольцо 15 и вращающееся с валом уплотнительное кольцо 14 образуют между собой пару трения. За счет регулирования натяжения пружины 13 добиваются необходимого торцового натяжения между уплотнительными кольцами 14 и 15. Стыкуемые поверхности колец 14 и 15 предотвращают попадание перекачиваемой жидкости в полость подшипников.
Предлагаемое уплотнение из карбида кремния или керамики надежно защищает подшипники от попадания перекачиваемой жидкости.
За счет применения такой системы уплотнения повышается надежность работы насоса и его долговечность.
Возможны различные варианты применения торцового уплотнения в оседиагональных насосах различных размеров с различными техническими характеристиками.
Оседиагональный шнековый насос незаменим при перекачке сложных жидкостей. По сравнению с другими видами лопастных насосов он обладает несомненными преимуществами. Прежде всего, имеет более высокую производительность и всасывающую способность. Второй весомый плюс - возможность перекачивания жидкостей с высоким содержанием механических примесей. Третье неоспоримое преимущество - энергоемкость, т.е. более компактные размеры и меньший вес. Сюда также можно добавить простоту в использовании, техническом обслуживании и ремонте.