ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ НАСОС

Заявляемая полезная модель относится к насосостроению, в частности к центробежным вертикальным насосам для перекачки из емкостей нефти и смеси нефти с водой и механическими загрязнениями.
Наиболее важной задачей при создании насосов является повышение их эксплуатационных характеристик, в частности, улучшение условий для ремонта насоса, уменьшение вероятности аварий при износе уплотнений (особенно торцовых), разрушений подшипников и автоматики, а также обеспечение удобства сборки, заключающееся в доступности замены элементов автоматики отключения насоса в ситуации, предшествующей отказу подшипников при нарушении герметичности уплотнений.
Важным фактором является способность насоса сохранять работоспособность в течение как можно большего промежутка времени с момента появления ситуации, предшествующей отказу подшипников или уплотнений, и способствовать наиболее быстрому выявлению ситуации (быстродействие), опасной для эксплуатации.
В качестве прототипа выбран вертикальный центробежный насос, содержащий размещенное в перекачиваемой жидкости рабочее колесо, снабженное валопроводом, включающим размещенный на подшипниках вал и уплотнение, расположенное на перегородке, разделяющей рабочее колесо и внутреннюю полость валопровода, а также датчик утечки через уплотнение, установленный ниже подшипников во внутренней полости валопровода [патент РФ №71710 на полезную модель "Центробежный вертикальный насос", МПК F04D 7/04, опубл. 20.03.2008].
Основными недостатками известного насоса является низкая надежность работы.
Установка датчика утечки во внутренней полости валопровода приводит к тому, что автоматика насоса срабатывает только в тот момент, когда жидкость уже попала в полость валопровода (то есть туда, где ее быть не должно!).
Так как датчик расположен внутри полости валопровода, то при демонтаже, монтаже датчика и проведении его ревизии до него трудно добраться, так как требуется частичная разборка насоса. Это ухудшает ремонтопригодность насоса.
Для улучшения быстродействия датчика желательно поместить его в минимальную по объему полость и желательно создать препятствия на пути утечки, снижающее ее разрушительное воздействие, например, размытие смазки в подшипнике, а это повышает надежность насоса.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности работы центробежного вертикального насоса.
Поставленная задача решена тем, что в центробежном вертикальном насосе, содержащем размещенное в перекачиваемой жидкости рабочее колесо, снабженное валопроводом, включающим размещенный на подшипниках вал и уплотнение, расположенное на перегородке, разделяющей рабочее колесо и внутреннюю полость валопровода, а также датчик утечки через уплотнение, согласно полезной модели, в перегородке над уплотнением выполнен кольцевой коллектор, образующий с валом кольцевую щель, при этом датчик утечки размещен ниже уровня перегородки в герметичном по отношении к перекачиваемой жидкости корпусе, расположенном за пределами валопровода и сообщенным каналом с кольцевым коллектором.
Размещение датчика в герметичном корпусе позволяет в уменьшить объем жидкости в полости, где расположен датчик и сократить время срабатывания датчика на жидкость, которая просочится из разделительной камеры и поступит в коллектор и канал (объем отверстия канала незначительный).
Таким образом, сигнал на отключение насоса поступит на пульт управления насосом еще до поступления жидкости из разделительной камеры во внутреннюю полость валопровода, где расположен подшипник качения, смазанный консистентной смазкой и предотвратит размывание этой смазки.
Полезная модель иллюстрирована чертежом, на котором схематично представлен общий вид заявляемого устройства в разрезе на примере полупогружного центробежного вертикального насоса.
Перечень позиций на чертеже:
1 - опорная плита;
2 - валопровод;
3 - подшипник;
4 - вал;
5 - рабочее колесо (крыльчатка);
6 - корпус насоса;
7 - труба отвода;
8 - полость насоса;
9 - полость валопровода;
10 - нижнее уплотнение;
11 - верхнее уплотнение;
12 - разделительная камера;
13 - смазывающе-охлаждающая жидкость;
14 - дополнительное щелевое уплотнение;
15 - щель уплотнения;
16 - кольцевой коллектор;
17 - корпус датчика;
18 - перекачиваемая жидкость;
19 - канал;
20 - датчик утечек;
21 - кабель датчика;
22 - герметичная трубка;
23 - перегородка.
Полупогружной центробежный вертикальный насос содержит закрепленный на опорной плите 1 герметичный валопровод 2, внутри которого на подшипниках 3 размещен вал 4 с крыльчаткой (рабочим колесом) 5, размещенной внутри корпуса 6 насоса и трубу 7 отвода перекачиваемой жидкости (от насоса) потребителю.
Полость 8 насоса отделена от полости валопровода 9 посредством двух уплотнений вала 10 и 11, образующих с валом и корпусом разделительную камеру 12, заполненную смазывающе-охлаждающей жидкостью 13, охлаждающей трущиеся элементы верхнего уплотнения 11. Смазка и охлаждение нижнего уплотнения 10 осуществляется перекачиваемой насосом жидкостью.
В корпусе 6 насоса выполнено дополнительное уплотнение 14, содержащее щель 15, и отделяющее полость 9 валопровода 2 от кольцевого коллектора 16.
За пределами корпуса 6 насоса смонтирован корпус 17 датчика утечек. Корпус 6 насоса, валопровод 2, корпус 17 датчика утечек и труба 7 отвода погружены в перекачиваемую жидкость 18, которая находится ниже опорной плиты - все они выполнены герметичными по отношению к жидкости 18, в которую погружены.
Коллектор 16 соединен каналом 19, расположенным ниже уровня дополнительного уплотнения 14 с корпусом 17 датчика 20 утечек.
Корпус 17 датчика 20 утечек представляет собой герметичную емкость, расположенную ниже уровня канала 19 и перегородки 23.
Датчик 20 утечек представляет собой устройство, фиксирующее попадание на него жидкости (например, датчик емкостного типа) или устройство, фиксирующее уровень жидкости в корпусе 17 датчика 20 утечек не выше уровня дополнительного уплотнения 14.
Датчик 20 располагается за пределами внутренней полости 9 валопровода 2 и ниже подшипника 3.
Сигнал от датчика выводится на пульт управления (не показан) по кабелю 21, помещенному в герметичную трубку 22.
При работе насоса перекачиваемая жидкость 18 поступает в корпус 6, который погружен в перекачиваемую жидкость 18 и далее под напором, создаваемым крыльчаткой 5 в трубу отвода к потребителю.
Полость 9 валопровода 2, где размещены подшипники 3, набитые консистентной смазкой, - сухая, так как корпус герметичный по отношению к жидкости 18, в которую он погружен.
Полость разделительной камеры 12 заполнена смазывающе-охлаждающей жидкостью 13, вытеканию которой перед работой насоса препятствуют уплотнения 10 и 11.
При работе насоса уплотнение 10 препятствует попаданию перекачиваемой жидкости из полости 8 в разделительную камеру 12. Уплотнение 10 - торцового типа охлаждается перекачиваемой жидкостью 18. Уплотнение 11 препятствует вытеканию жидкости 13 в полость коллектора 16, а дополнительное уплотнение 14 препятствует разбрызгиванию жидкости, вытекающей из разделительной камеры 12 в случае выхода из строя и нарушения герметичности уплотнения 11.
Чтобы жидкость 13 после дополнительного уплотнения 14 не попала в полость 9 валопровода, по каналу 19 утечка отводится в корпус 17 датчика 20.
Первые порции утечки, прошедшие по каналу 19 к датчику 20 приведут к срабатыванию последнего, в результате чего с пульта управления (не показано) насоса поступит сигнал о необходимости проведения регламентных работ, связанных с отключением насоса, извлечением его из емкости, откуда производится перекачивание жидкости 18 и опорожнение корпуса 17 датчика 20 путем слива прошедшей через разрушенное уплотнение 10 жидкости 18 - через заглушку (не показана).
Использование полезной модели повышает надежность работы центробежного вертикального насоса.