НАСОС

Заявляемое техническое решение относится к области насосо-строения, и может быть использовано в насосах, компрессорах и других агрегатах.
Известен насос центробежный секционный типа ЦНС, содержащий корпус, ротор, вал, рабочие колеса, дистанционную втулку, диск гидравлической пяты, гайку, сальниковые набивки, втулки, подшипники, манжетные уплотнители, литые корпуса-кронштейны (см. Насосы центробежные многоступенчатые секционные и электронасосные агрегаты на их основе. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЦНСА 38-110-01 ТО, стр. 12-14, рис.5).
Недостатком насоса является сложность конструкции, обусловленная тем, что подшипники качения, установленные на обоих концах вала, размещены в отдельных литых корпусах-кронштейнах, закрепленных на корпусе насоса, и что с обеих или с одной стороны от подшипников установлены манжетные уплотнители. Кроме того, вал уплотняется с обоих концов сальниковыми набивками, т.е. на валу насоса располагаются пять уплотнений.
Все это приводит к увеличению габаритных размеров насоса и металлоемкости, уменьшению жесткости и точности вала. Кроме того, подшипники качения имеют недостаточный ресурс.
Известно кольцо уплотнительное для подвижных и неподвижных соединений, поперечное сечение которого представляет собой два четырехугольника, симметрично расположенных относительно оси кольца, причем сечение кольца образует собой полый усеченный конус. Сечение стенки конуса образовано четырьмя сторонами, две из которых параллельны друг другу и оси кольца, третья сторона расположена к первым двум под углом 0°<α<90°, а четвертая сторона расположена
к первым двум под углом 0°<β<90°. При этом при α=β сечение стенки усеченного конуса представляет собой параллелограмм. Сечение стенки конуса имеет остроугольные уплотнительные кромки, расположенные на концах большой диагонали сечения, и тупоугольные кромки, расположенные на сторонах малой диагонали сечения. Все уплотнительные кромки выполнены острыми, скругленными или с фасками, и уплотнительное кольцо выполнено из упругодеформируемого материала (см. «Кольцо уплотнительное для подвижных и неподвижных соединений», патент РФ №2308626, МПК F16J 15/02, приоритет от 17.06.2005 г., опубл. 20.10.2007 г.).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является насос вакуумный водокольцевой, содержащий корпус, вал, крыльчатки, подшипники качения, расположенные на обоих концах вала и размещенные в отдельных литых корпусах, закрепленных на лобовинах, в которых расположены пакеты прямоугольных колец, являющихся сальниковой уплотнительной набивкой, сальниковые войлочные кольца, подшипники, расположенные в корпусе, и защитные втулки (см. Насос вакуумный водокольцевой ВВН1-3 СХ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 215.103.00.00 ТО, г.Пенза, 1997 г., листы 1, 6, 7 и 22, рис.2).
Недостатками вышеописанной насоса являются сложность конструкции, обусловленная тем, что подшипники качения, установленные на обоих концах вала, размещены в отдельных литых корпусах, закрепленных на лобовинах, в которых расположены пакеты прямоугольных колец, являющихся сальниковой уплотнительной набивкой. Между подшипниками и каждым пакетом набивки дополнительно установлены сальниковые войлочные кольца для предотвращения попадания в подшипники неизбежных утечек перекачиваемой жидкости через сальниковую набивку. При этом войлочные сальниковые кольца
не являются надежными уплотнителями, что приводит к вымыванию штатной смазки из подшипников качения и снижению их ресурса.
Задачей заявляемого технического решения является упрощение конструкции, повышение надежности, снижение металлоемкости за счет уменьшения осевых габаритных размеров насоса, экономия материала, а также увеличение ресурса изделия.
Поставленная задача достигается тем, что насос, содержащий корпус, вал, крыльчатки, защитные втулки, пакеты уплотнительных колец, выполненных из упругодеформируемого материала, сечение которых представляет собой полый усеченный конус, согласно полезной модели, снабжен грундбуксами, причем уплотнительные упругодеформируемые кольца пакетов вместе с защитной втулкой образуют подшипники скольжения, при этом на внутренней цилиндрической поверхности уплотнительных колец, кроме крайних, выполнены, как минимум, три полукруглых канавки, и все уплотнительные кольца, кроме крайних, соединены между собой штифтом, кроме того, крайние уплотнительные кольца пакетов выполнены из эластичного резиноподобного износостойкого материала и являются уплотнениями вала.
Сущность заявляемого технического решения иллюстрируется чертежами, где: на фигуре 1 изображен пример выполнения насоса в продольном разрезе; на фигуре 2 - разрез А-А на фигуре 1, вид слева.
Насос содержит корпус 1, вал 2, крыльчатки 3, защитные втулки 4, пакеты 5 полых усеченных конических колец 6, грундбуксы 7, по внутренней цилиндрической поверхности конических колец 6 выполнены, например, три полукруглые канавки 8, во всех кольцах, кроме крайних, 9 и 10 (фиг.1), причем все конические кольца 6 пакетов 5, кроме крайних 9 и 10, соединены между собой штифтом 11 (фиг.2).
Уплотнениями насоса являются крайние конические кольца 9 и 10 пакетов 5, выполненные, например, из резины.
Крайние конические кольца 9 и 10, пакеты 5 вместе с защитной втулкой 4 образуют подшипники скольжения (фиг.1).
В конических кольцах 6, кроме крайних колец 9 и 10, выполнены полукруглые канавки 8 вдоль образующей линии защитной втулки 4. Полукруглые канавки 8 обеспечивают подвод смазочной жидкости к коническим кольцам 6 пакетов 5 и создают гидравлический клин (фиг.2).
При этом крайние конические кольца 9 и 10, установленные в пакете без канавок, предотвращают утечку рабочего тела в атмосферу.
С целью предотвращения проворота конических колец 6 в пакетах 5, они соединены штифтом 11, в данном случае все, кроме крайних 9 и 10. Возможен вариант соединения штифтом и крайних колец, при этом отверстия под штифт в них не должны быть сквозными.
Регулировка зазора между защитной втулкой 4 и коническими кольцами 6 производится с помощью грундбуксы 7 путем сжатия или ослабления конических колец 6 пакетов 5 вдоль оси вала 2.
Рассмотрим работу насоса, показанного на фигуре 1.
Работа насоса основывается на взаимодействии лопаток вращающегося рабочего колеса (на фигуре 1 не показано) и перекачиваемого рабочего тела.
Вращаясь, рабочее колесо сообщает круговое движение рабочему телу, находящемуся между лопатками. Вследствие возникающей центробежной силы рабочее тело от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освобождающееся пространство вновь заполняется рабочим телом, поступающим из всасывающей трубы под действием атмосферного или избыточного давления.
При работе насоса крайние конические кольца 9 и 10 пакетов предотвращают выброс в атмосферу рабочего тела.
С целью предотвращения проворота относительно друг друга колец 6 пакетов 5, все кольца, кроме крайних 9 и 10, соединены между собой штифтом 11.
Регулирование зазора между защитными втулками 4 и кольцами 6 пакета 5 производится с помощью грундбуксы 7, путем сжатия или ослабления колец 6 вдоль оси вала 2, что достигается за счет выполнения колец 6 пакетов 5 из эластичного резиноподобного износостойкого материала.
Технический результат достигается также за счет того, что сечение конического кольца 6 представляет собой параллелограмм, у которого центром сечения является точка пересечения большой и малой диагонали параллелограмма. При увеличении давления рабочего тела или изменения давления грундбуксы 7 кольцо 6 поворачивается вокруг центра, т.е. сечение кольца, а именно параллелограмм, большей диагональю становится враспор между защитной втулкой 4 и корпусом 1, увеличивая уплотнение и уменьшая зазор между пакетом 5 и защитной втулкой 4, образующими подшипники скольжения (фиг.1).
Заявляемое техническое решение, по сравнению с прототипом, увеличивает надежность, уменьшает осевые габаритные размеры, следовательно, уменьшает металлоемкость изделия и экономит материал, а также увеличивает ресурс изделия.
Технический результат - создание конструкции насоса, обеспечивающей решение поставленной задачи, достигается за счет:
- использования в насосе пакетов полых усеченных конических колец, крайние из которых вместе с защитными втулками образуют подшипники скольжения;
- выполнения полых усеченных конических колец из упругодеформируемого материала;
- наличия в насосе грундбукс;
- выполнения на внутренней цилиндрической поверхности всех колец, кроме крайних, как минимум, трех полукруглых канавок;
- соединения усеченных конических колец между собой штифтом;
- выполнения крайних конических колец из эластичного резиноподобного износостойкого материала, например, из резины;
- использования крайних конических колец пакетов в качестве уплотнения.
Заявляемое устройство экспериментально подтвердило возможность получения предполагаемого результата, при этом, по сравнению с прототипом, уменьшены осевые габаритные размеры на одну треть длины насоса, а также увеличены ресурсы изделия, как минимум, в 2 раза.
Таким образом, конструкция заявляемого технического решения обеспечивает достижение поставленной задачи.