ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС С ПЛОСКИМ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ РАЗЪЕМОМ КОРПУСА

Полезная модель относится к центробежным насосам с плоским горизонтальным разъемом корпуса и может быть использована при создании нефтяных магистральных и нефтяных подпорных насосов.
Известен центробежный нефтяной насос, содержащий скрепленные вместе с помощью шпилек с гайками нижнюю и верхнюю части корпуса с кольцевой канавкой и кольцевой центрирующей (посадочной) проточкой, в которой размещено защитное кольцо, образующее с кольцевым бандажом центробежного колеса щелевое радиальное кольцевое уплотнение, разделяющее полость входа в центробежное колесо и полость нагнетания насоса, в которой размещено центробежное колесо, установленное на валу, вал установленный на подшипниках в корпусах, которые выполнены отдельно от частей корпуса насоса и скреплены с нижней частью корпуса насоса с помощью полукруглого фланца, в отверстиях которого установлены резьбовые элементы, например, в виде шпилек (см., например, Малюшенко В.В "Динамические насосы", Атлас, М., Машиностроение, 1984, лист 55, рис. 142).
Для повышения экономичности насоса радиальный зазор в щелевом уплотнении между отверстием в защитном кольце и наружным диаметром бандажа в центробежном колесе должен быть минимальным. Однако, технология изготовления насоса такова, что нередко при сборке насоса оказывается, что этот зазор распределяется по окружности кольца неравномерно, так при номинальном зазоре 0,3 мм на радиус, например, с одной стороны бандаж касается о кольцо (зазор равен нулю), а в противоположной стороны этот зазор составляет 0,6 мм. Но касание недопустимо, так как возможно разрушение уплотнения (кольца или бандажа) и насоса, так как бандаж вращается вместе с колесом.
Увеличив зазор свыше 0,3 мм, например, до 0,5 мм можно исключить касание, но при этом уменьшится экономичность насоса.
В известном насосе поступают таким образом: создают сборочную единицу, включающую два корпуса подшипников, изготовленные отдельно от корпуса насоса и соединенные с ним фланцевым разъемом со шпильками и гайками. Сборочная единица включает также подшипники, установленные в двух корпусах подшипников, вал с центробежным колесом и смонтированное на бандаже защитное кольцо.
Далее весь ротор перемещают вместе с корпусами подшипников относительно нижней части корпуса насоса до достижения приемлемой степени неравномерности зазора между защитными кольцами и бандажом центробежного колеса (см., например, Малюшенко В.В "Динамические насосы", Атлас, М., Машиностроение, 1984, лист 55, рис. 142 пункт 3 технических требований).
Известная конструкция усложнена из-за того, что необходимо изготавливать специальные корпуса подшипников с фланцами крепления. Необходимо предусматривать устройства в виде толкателей (приваривать их к корпусу насоса), необходимо сверлить отверстия под штифты, фиксирующие положение каждого корпуса подшипника после проведения центрирования ротора. Это является недостатком известной конструкции.
Известен центробежный насос с плоским горизонтальным разъемом корпуса, содержащий корпус из верхней и нижней частей, скрепленных совместно, в котором выполнена кольцевая центрирующая расточка, сообщенная с кольцевой канавкой, в которой по меньшей мере один из торцов выполнен плоским, установленное в расточке неподвижное кольцо, снабженное плоским торцом, вал и центробежное колесо, снабженное кольцевым бандажом, образующим кольцевое радиальное щелевое уплотнение, разделяющее полость высокого давления за колесом и полость низкого давления перед колесом, в котором кольцевая канавка выполнена с такой шириной, что между торцом неподвижного кольца и торцом кольцевой канавки размещено второе кольцо с плоским торцом, соприкасающееся с торцом неподвижного кольца, второе кольцо установлено с возможностью сдвига относительно неподвижного кольца в плоскости соприкосновения торцов колец и скреплено с наперед заданным сдвигом второго кольца относительно неподвижного резьбовыми крепежными элементами, а щелевое радиальное уплотнение колеса образовано между поверхностью отверстия второго кольца и поверхностью бандажа колеса (см. патент на полезную модель №191330, МПК F04D 1/00, F04D 29/16).
Причем резьбовые крепления колец выполнены в виде винтов, установленных в сквозных отверстиях одного кольца, например, второго кольца и ввинченных в резьбовые отверстия, выполненные в неподвижном кольце, причем оси винтов размещены параллельно плоскости разъема корпуса и расположены выше плоскости разъема корпуса.
Чтобы не сдвигать вал, в известной полезной модели дополнительное кольцо установлено в кольцевой канавке с возможностью сдвига относительно неподвижного кольца вдоль плоскости соприкосновения торцов неподвижного и второго дополнительного кольца, причем кольца затем скрепляются друг с другом в наперед заданном положении сдвига резьбовыми крепежными элементами, например, винтами, установленными в отверстия (в виде овалов) в одном кольце, а выступающие участки винтов ввинчены в резьбовые отверстия, выполненные в неподвижном кольце.
Для большей надежности при сохранении заранее заданного сдвига в обоих кольцах можно выполнить отверстия в собранном положении и в них вставить не менее 2-х штифтов, причем отверстия выполняют заранее и используют их как направляющие отверстия для сверления отверстий под размещение в них крепежных винтов.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет отказаться от изготовления отдельных корпусов подшипников с фланцами крепления их к корпусу насоса и настраивать равномерный зазор в щелевом уплотнении рабочего колеса без сдвига корпусов подшипников относительно корпуса насоса - что позволяет упростить конструкцию всего насоса, технологию сборки и снизить стоимость насоса.
Однако, это техническое решение имеет существенные недостатки, а именно: в связи с тем, что отверстия для винтов, скрепляющих оба кольца, расположены параллельно плоскости разъема корпуса их необходимо делать овальными для создания возможности сдвига одного кольца относительно другого при настройке радиального зазора между бандажом центробежного колеса и тем кольцом, которое образует уплотнение с бандажом. При этом появляется существенный недостаток, заключающийся в том, что при работе насоса в пределах размеров овала в отверстии возможно (например, вследствие вибрации) смещение одного кольца относительно другого, что может привести к касанию кольца о поверхность бандажа кольца, что недопустимо по соображениям безопасности. Этого смещения можно избежать путем совместного сверления в обоих кольцах отверстий и установки в эти отверстия штифтов - но это вызывает усложнение конструкции, усложнение технологии сборки насоса и увеличивая продолжительность сборки - что тоже является недостатком.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение недостатков известного технического решения за счет повышения надежности скрепления колец и улучшения технологичности при настройке равномерного уплотнительного радиального зазора в щелевом уплотнении между одним из колец и бандажом центробежного колеса.
Поставленная цель достигается тем, что на одном из колец выполнен выступ, охватывающий второе кольцо с радиальным зазором, в выступе выполнены сквозные радиальные отверстия, в которых размещены резьбовые стержни с головками, выступающие резьбовыми частями в направлении охватываемого кольца, в котором выполнены резьбовые отверстия, в которые ввинчены резьбовые части стержней, а в радиальном зазоре между выступом одного кольца и вторым кольцом установлены регулирующие прокладки.
Причем стержни и регулировочные прокладки размещены в той части выступа совместно скрепленных колец, которая расположена в верхней части корпуса насоса.
Выступ на кольце выполнен в виде тонкостенной цилиндрической оболочки за одно целое с кольцом.
Стержни и прокладки в количестве не менее двух размещены в той части кольцевой канавки, которая расположена в верхней части корпуса насоса.
На фиг. 1 изображен продольный разрез насоса, на фиг. 2 поперечный разрез насоса при снятой верхней части корпуса, а на фиг. 3 изображен продольный разрез насоса при снятой верхней части корпуса, где:
1 - верхняя часть корпуса
2 - нижняя часть корпуса
3 - центрирующая проточка
4 - кольцевая канавка
5, 6 - кольца
7 - центробежное колесо
8, 9 - входы в центробежное колесо
10, 11 - бандажи на покрывных дисках
12 - выступ
13 - резьбовые стержни
14 - головки стержней
15 - резьбовые части стержней
16, 17 - регулировочные прокладки
18 - щуп
1
2
Z, Z - зазоры
1
2
3
t, t, t - толщины прокладок
1
2
Д, Д - диаметры центрирующих проточек
S - толщина щупа.
1
1
2
1
1
2
Центробежный насос содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 части, скрепленные резьбовыми изделиями (не показаны), например, в виде шпилек, ввернутых в нижнюю часть корпуса и гаек, навинченных на выступающие над верхней частью концы шпилек (не показаны). Обе части образуют плоский горизонтальный разъем (позицией не указан). При изготовлении корпуса обе части растачивают на станке, образуя кольцевую центрирующую проточку 3, сообщенную с кольцевой канавкой 4, в которой размещены два кольца 5 и 6. Кольцо 5 центрируется в проточке 3 с диаметром Д. В корпусе размещено центробежное колесо 7 с двухсторонним входом - входы 8 и 9, снабжено бандажами 10 и 11, на каждом из покрывных дисков (отдельной позицией покрывные диски не обозначены). Одно из двух колец - кольцо 6 образует с бандажом 10 кольцевой радиальный зазор "Z" щелевого уплотнения (отдельной позицией щель не обозначена), а со стороны входа 9 такое же кольцо 6 образует с бандажом 11 кольцевой радиальный зазор "Z", который может отличаться от зазора "Z" вследствие допусков на размеры колец 5 и 6, на диаметры Д и Д - диаметры бандажей 10 и 11.
На одном из колец 5, расположенном со стороны входа 9, выполнен выступ 12 в виде участка тонкостенной цилиндрической оболочки. На таком же кольце 5, расположенном со стороны входа 10 в колесе, выполнен точно такой же выступ 12.
Далее будут отражены в описании полезной модели только кольца, расположенные со стороны входа 9 в центробежном колесе.
В выступе 12 выполнены сквозные отверстия (отдельной позицией не обозначены), в которых установлены резьбовые стержни 13 (винты) с головками 14, с выступающими резьбовыми частями 15 в направлении охватываемого кольца 6, в котором выполнены ответные резьбовые отверстия, в которые ввинчены резьбовые части 15 стержней 13.
Количество стержней 13 должно быть не менее двух для того, чтобы ввинчивая их в кольцо 6 можно было перемещать кольцо 6 поочередно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Представляется удобным вариант с тремя стержнями - один стержень перемещает кольцо 6 в вертикальном направлении (вверх-вниз), а два других стержнях перемещают кольцо 6 влево-вправо.
1
Регулировка радиальных зазоров между кольцом 6, образующим зазор "Z" между кольцом 6 и бандажом 10 производятся при снятой верхней части 1 корпуса и может производиться следующим образом:
1
2
- сначала вычисляют величину зазора со стороны каждого входа 8 или 9, которая будет равна половине разницы фактических диаметров бандажа и отверстия кольца с одной стороны колеса и с другой стороны (вследствие допусков на указанные диаметры эти зазоры "Z" и "Z" могут отличаться).
1
1
2
3
1
2
С учетом определенной величины зазора, например, "Z" между кольцами устанавливают щуп 18 (поочередно в три места, как показано на фиг. 2 или сразу три щупа толщиной S, подбирают и устанавливают прокладки 16, 17 с необходимой толщиной t, t и t и затягивают стержни (винты), фиксируя величины зазоров "Z" со стороны одного входа 8 в колесо. Аналогичные действия производятся со стороны второго входа 9 в колесо - по зазору "Z".
Для удобства прокладки можно сделать с пазом (вид В), чтобы их можно было устанавливать не вывинчивая стержни - винты 13. После завершения операции по установке прокладок на нижнюю часть корпуса устанавливают верхнюю часть корпуса (см. фиг 1). Насос собран!
Преимуществом полезной модели является отказ от изготовления отдельных корпусов подшипников с фланцами крепления их к корпусу насоса и настраивания равномерного зазора в щелевом уплотнении рабочего колеса без сдвига корпусов подшипников относительно корпуса насоса - что позволяет упростить конструкцию всего насоса, технологию сборки и снизить стоимость насоса.