ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к отрасли гидромашиностроения, а именно к вертикальным центробежным насосам, и может быть использована в энергоблоках АЭС с реакторами ВВЭР-1000 в качестве сливного конденсатного насоса.
Известен насос вертикальный, двухкорпусный, секционного типа, двухступенчатый. Наружный корпус состоит из приемного и напорного корпусов, с приваренными к нему входным и напорным патрубками. Внутренний корпус включает напорную крышку, направляющие аппараты, установленные в секциях, предвключенное и рабочие колеса, размещенные на валу. Ротор разгружен от осевых сил с помощью разгрузочного поршня. Остаточные осевые силы воспринимаются сдвоенным радиально-упорным подшипником качения, смазка которого осуществляется из масляной ванны при помощи подающего винта. Нижний подшипник скольжения смазывается перекачиваемым конденсатом. Концевое уплотнение вала - сальникового типа. [Насосное оборудование атомных станций/Под общей редакцией М.Н.Пака. М.: Энергоатомиздат, 2003, - с.144]. Данная конструкция насоса выбрана в качестве прототипа для заявляемого объекта.
Опыт эксплуатации этих насосов показывает их несоответствие показателям надежности и долговечности по следующим причинам:
- использование сальникового уплотнения не позволяет снизить утечки перекачиваемой среды; повышение давления перед ним обуславливает увеличение утечек перекачиваемой среды, требующих постоянного контроля; кроме того, при перекачивании горячих жидкостей часть перекачиваемой жидкости испаряется и в виде пара легко проникает наружу через сальниковое уплотнение, вследствие чего происходит интенсивный износ набивки и это вызывает необходимость охлаждения;
- верхний опорно-упорный подшипник качения не обеспечивает необходимые показатели надежности и долговечности вследствие невысокой ремонтопригодности, ограничений по частоте вращения, высокой восприимчивости к переменным и ударным нагрузкам;
- при наличии механических примесей в перекачиваемой среде, используемой для смазки нижнего подшипника скольжения, не удовлетворяются требования надежности и долговечности указанного узла;
- наличие резиновых колец в качестве уплотнения плоскостей главного разъема насоса, образованных наружным корпусом с напорной крышкой и секцией, не обеспечивает внешнюю герметичность и безопасную эксплуатацию высоконапорных и горячеводных насосов.
В основу полезной модели поставлена задача создания вертикального центробежного насоса, в котором, путем введения новых конструктивных элементов взамен существующих, введения дополнительного нового конструктивного элемента и нового материала обеспечиваются надежность и герметичность стыков плоскостей главного разъема насоса, снижение утечек перекачиваемой среды и повышение эффективности охлаждения концевого уплотнения вала, повышение ремонтопригодности и срока эксплуатации насоса. В результате этого достигается технический результат, заключающийся в повышении надежности и долговечности насоса.
Поставленная задача достигается тем, что в вертикальном центробежном насосе, содержащем наружный корпус с входным и напорным патрубками, внутренний корпус с напорной крышкой, секциями, направляющими аппаратами, рабочими и одним или двумя предвключенными колесами, размещенными на валу, установленном в верхнем опорно-упорном подшипнике и нижнем подшипнике скольжения, концевым уплотнением вала, разгрузочным поршнем, согласно полезной модели вводятся:
- концевое уплотнение вала - механическое торцового типа, с возможным применением термобарьера и внешнего теплообменника, предназначенных для его охлаждения;
- верхний опорно-упорный подшипник скольжения;
- устройство гидроциклонной очистки перекачиваемой жидкости, подаваемой в пару трения нижнего подшипника скольжения;
- прокладка из терморасширенного графита в качестве уплотнения плоскостей главного разъема насоса, образованных наружным корпусом с напорной крышкой и секцией внутреннего корпуса.
Применение механического уплотнения торцового типа, встроенного в корпус уплотнения, прикрепленный к напорной крышке, позволяет снизить утечки перекачиваемой среды, повышает надежность работы насоса. При необходимости, эффективность охлаждения механического уплотнения торцового типа обеспечивают термобарьер, встроенный в корпус уплотнения, и внешний теплообменник, расположенный на фонаре (опоре двигателя) насоса и соединенный с трубопроводами, которые в свою очередь соединены посредством отверстий в корпусе уплотнения с механическим уплотнением торцового типа.
Использование верхнего опорно-упорного подшипника скольжения обеспечивает увеличение показателей надежности и долговечности подшипника за счет повышения ремонтопригодности, низкой восприимчивости к переменным и ударным нагрузкам, возможности воспринимать большой диапазон частот вращения.
Установка устройства гидроциклонной очистки перекачиваемой жидкости, подаваемой в пару трения нижнего гидростатического или гидродинамического подшипника скольжения, гарантирует требуемые показатели надежности и долговечности указанного узла.
Применение прокладки из терморасширенного графита в качестве уплотнений плоскостей главного разъема насоса, образованных наружным корпусом с напорной крышкой и секцией внутреннего корпуса, обеспечивает повышение надежности уплотнений за счет высоких упругих свойств материала, способности выдерживать высокие температуры и давления, снижение напряжения на контактных поверхностях наружный корпус - крышка напорная, наружный корпус - секция внутреннего корпуса.
Таким образом, в результате использования заявляемой модели обеспечивается технический результат, заключающийся в повышении надежности и долговечности насоса.
Заявляемая полезная модель поясняется рисунком, на котором представлен продольный разрез вертикального центробежного насоса.
Вертикальный центробежный насос содержит наружный корпус 1 с входным и напорным патрубками, закрепленный шпильками 2 и уплотненный прокладками 3 и 4 из терморасширенного графита с напорной крышкой 5 и секцией 6 внутреннего корпуса в плоскостях главного разъема. Внутренний корпус включает секции 6, подвод 7, проставку 8, направляющие аппараты 9, предвключенное колесо 10 (одно или два), рабочие колеса 11, размещенные на валу 12, установленном в верхнем опорно-упорном подшипнике скольжения 13 с жидкой масляной смазкой, охлаждаемой при помощи змеевика 14 химически очищенной или обессоленной водой, и нижнем гидростатическом или гидродинамическом подшипнике скольжения 15, смазываемом перекачиваемой средой, пройденной через установку гидроциклонной очистки жидкости 16. Для разгрузки осевого усилия служит разгрузочный поршень 17. В качестве концевого уплотнения вала 12 применено механическое уплотнение торцового типа 18, размещенное в корпусе уплотнения 19, крепящемуся шпильками к напорной крышке 5. В корпусе уплотнения 19 возможна установка термобарьера 20, предназначенного для охлаждения уплотнения 18. Для дополнительного эффективного охлаждения уплотнения 18 возможна также установка внешнего теплообменника (на рисунке не показан), расположенного на фонаре 21 насоса и соединенного с уплотнением 18 посредством трубопроводов и отверстий в корпусе уплотнения 19.
Насос работает следующим образом. При вращении вала 12 от приводного двигателя перекачиваемая среда поступает во входной патрубок корпуса наружного 1, подвод 7, далее на лопасти предвключенного колеса 10, лопатки рабочего колеса 11 первой ступени, направляющий аппарат 9 первой ступени, проходит по всем ступеням насоса и из направляющего аппарата 9 последней ступени выходит в напорный патрубок наружного корпуса 1 под давлением, создаваемым рабочими колесами 11.
Благодаря заявленному конструктивному исполнению вертикального центробежного насоса осуществляется возможность получения технического результата, заключающегося в повышении надежности и долговечности насоса.