ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ КОНСОЛЬНЫЙ ЛОПАСТНОЙ НАСОС

Полезная модель относится к горизонтальным центробежным насосам с консольным валом, на котором смонтировано по меньшей мере одно рабочее колесо, и может быть использована в различных отраслях промышленности для подачи кислот, воды и других рабочих жидкостей.
Известен консольный центробежный насос, содержащий ходовую часть, включающую корпус, в котором на подшипниках качения установлен вал, на консольной части которого смонтировано по меньшей мере одно рабочее колесо, корпус насоса с входным и выходным патрубками, уплотнение вала, отделяющее полость высокого давления насоса от подшипников ходовой части, соединенной с корпусом насоса (см. например, книгу: Михайлов А.К., Малюшенко В.В. "Лопастные насосы", Теория, расчет и конструирование. М., Машиностроение, 1977 г., стр. 239, рис. 130).
В насосе на рабочее колесо и вал действуют осевые силы как гидравлического происхождения, так и от привода (например, от муфты электродвигателя), нагружающие подшипники и ограничивающие ресурс насоса.
Недостатком известной конструкции является сложность размещения разгрузочного диска для уменьшения осевых сил, действующих на упорный подшипник ходовой части насоса (см. книгу: Михайлов А.К., Малюшенко В.В. "Лопастные насосы", Теория, расчет и конструирование. М., Машиностроение, 1977 г., стр. 226, рис. 120а).
Так, например, расположение разгрузочного диска на валу между основным диском рабочего колеса и подшипником приводит к увеличению расстояния от подшипника до рабочего колеса, а колесо, как правило, имеет значительную массу, особенно в крупных насосах, что приводит к увеличению нагрузок на подшипники. Это обстоятельство является недостатком известного технического решения. К тому же вал на участке между подшипником и ведущим диском колеса нагружен крутящим моментом, в результате чего площадь, на которую воздействует давление в полости разгрузочного устройства уменьшается на величину площади поперечного сечения вала в месте расположения разгрузочного диска -поэтому на величину площади поперечного сечения вала приходится увеличивать размеры разгрузочного диска и габариты насоса.
Удаленность рабочего колеса, как детали с большой массой, от подшипника приводит к увеличению радиального биения поверхностей рабочего колеса, образующих щелевые уплотнения, что приводит к необходимости увеличения радиального зазора в уплотнении для исключения касания колеса о корпус и к ухудшению экономичности насоса.
Особенно перечисленные выше недостатки заметны в случае многоступенчатого насоса, когда влияние консольной части вала на прогиб вала становится значительным, по сравнению с одноступенчатым насосом.
Целью полезной модели является устранение недостатков известного технического решения.
Поставленная цель достигается тем, что на консольной части вала со стороны входа в рабочее колесо закреплен профилированный диск, размещенный в корпусе, охватывающем диск с кольцевым радиальным зазором и образующем с диском полость, сообщенную магистралью с полостью высокого давления, например, с патрубком выхода и через указанный радиальный зазор сообщенную с корпусом входа, при этом корпус, охватывающий диск, жестко соединен с корпусом входа.
На чертеже изображен разрез предлагаемого насоса, где:
1 - корпус
2, 3 - подшипники
4 - вал
5 - консольная часть
6 - рабочее колесо
7 - корпус насоса
8 - корпус входа
9 - патрубок выхода
10 - уплотнение вала
11 - профилированный диск
12 - корпус, охватывающий диск
13 - кольцевой радиальный зазор
14 - полость
15 - магистраль
Д, d - диаметры
F, S - усилия.
Горизонтальный консольный лопастной (центробежный) насос содержит корпус 1 ходовой части, в котором на подшипниках качения 2 и 3 установлен вал 4, на консольной части 5 которого смонтировано центробежное рабочее колесо 6 открытого типа (без покрывного диска). Подшипник 3 является радиально-упорным и воспринимает осевую нагрузку от колеса 6. Корпус насоса 7 включает корпус входа 8 в насос и патрубок выхода 9. Корпус 1 ходовой части соединен с корпусом насоса 7. Между радиальным подшипником 2 и рабочим колесом 6 размещено уплотнение 10 вала, например, сальниковое уплотнение, препятствующее утечке рабочей жидкости из полости насоса и попаданию жидкости в подшипник 2. На консольной части вала со стороны входа в рабочее колесо закреплен профилированный диск 11, размещенный в корпусе 12, охватывающем этот диск с кольцевым радиальным зазором 13.
При этом диск совместно с корпусом 12 образует полость 14 сообщенную магистралью 15 в виде трубки с полостью высокого давления насоса, например, с патрубком выхода 9 из насоса. Зазор 13 сообщен с корпусом входа 8.
Корпус 12 жестко соединен (выполнен заодно целое) с корпусом входа 8.
При работе насоса на рабочей жидкости на рабочем колесе возникает неуравновешенная осевая сила гидравлического происхождения. Она возникает из отсутствия покрывного диска на рабочем колесе (покрывной диск не показан). Если рабочее колесо выполнено в виде шнека - тоже возникает неуравновешенная осевая сила, которая воспринимается радиально - упорным подшипником 3. Если консольный насос будет иметь более, чем одно колесо - например шнек и расположенное за ним центробежное колесо, то на лопастных колесах также возникает осевая сила и если эта сила (на чертеже эта сила "S") будет значительной (например, сотни килограммов), то ресурс подшипника 3 значительно (в 2 … 4 раза) уменьшится.
В случае применения рабочего колеса открытого типа или шнека, неуравновешенная сила будет направлена в сторону входа в рабочее колесо (сила "S"), поэтому для компенсации этой силы в полость 14 через магистраль 15 подается жидкость с высоким давлением, создающее силу "F" противоположного направления, величина которой зависит от диаметра "Д" диска и от разницы давлений по обе стороны диска. Через зазор 13 жидкость попадает на вход в рабочее колесо.
Благодаря диску 11 можно добиться снижения осевой силы, действующей на подшипник 3 и увеличению его ресурса.
Расположение диска 11 на консольной части вала позволяет более полно использовать площадь диска, уменьшив его диаметр "Д", по сравнению с такой схемой, когда диск был бы расположен в месте, где площадь с диаметром вала "d" не используется для разгрузки (для создания силы "F").
Установка диска на консольной части вала позволяет осуществить модернизацию уже существующих насосов с целью увеличения ресурса без существенных изменений конструкции насоса и ходовой части, что является преимуществом полезной модели.