ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПОГРУЖНОЙ НАСОС

Заявляемая полезная модель относится к насосной технике и может быть использована в насосах для перекачки из емкостей нефти, смеси нефти с загрязненной водой.
Проблемой создания насосов является повышение их эксплуатационных характеристик, в частности улучшение условий для ремонта, уменьшение вероятности аварий при износе уплотнений, особенно торцевых, предотвращение разрушений подшипников и автоматики, а также обеспечение удобства сборки, выражающееся в доступности для замены таких элементов, как автоматика отключения насоса в ситуации, предшествующей отказу подшипников или 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 известный центробежный вертикальный погружной насос, содержащий двигатель, валопровод, узел уплотнения, образованный двумя торцевыми уплотнениями и разделительной камерой, заполненной охлаждающе-смазывающей жидкостью, проточную часть, образованную крыльчаткой, расположенной в корпусе насоса, и отвод, датчик утечки, расположенный ниже уровня подшипников во внутренней полости валопровода [патент РФ № 71710 на полезную модель "Центробежный вертикальный насос", МПК F04D 7/04].
Установка датчика утечки (в известной полезной модели) во внутренней полости валопровода имеет тот недостаток, что автоматика датчика срабатывает в тот момент, когда жидкость уже попала в полость валопровода, то есть туда, где ее быть не должно.
Другой недостаток - это то, что датчик расположен внутри полости валопровода, куда при демонтаже, монтаже датчика и проведении его ревизии сравнительно трудно добраться, так как требуется частичная разборка насоса. Этот недостаток ухудшает ремонтопригодность насоса.
Для повышения надежности насоса за счет обеспечения быстродействия датчика желательно поместить его в минимальную по объему полость и создать препятствия на пути утечки для устранения ее разрушительного воздействия на элементы проточной части насоса, в частности - размытие смазки в подшипнике.
С течением времени в процессе работы уплотнения, отделяющие разделительную камеру, теряют герметичность, и наступает момент, когда перекачиваемая насосом среда начинает поступать в разделительную камеру и вытесняет смазывающе-охлаждающую жидкость во внутреннюю полость валопровода, где расположены подшипники.
3
3
Для предотвращения "вымывания" смазки из подшипника валопровода объем этой жидкости должен быть минимальным (например, 200…300 см). Однако, если учесть, что утечка через уплотнение до 200 см/ч в большинстве используемых торцевых уплотнений считается допустимой, срок службы уплотнения (до заполнения углубления, где размещен датчик) исчисляется часами (1-2 ч с момента появления утечки).
Таким образом, недостатками известного технического решения являются относительно малый срок службы и, вытекающая из этого обстоятельства, низкая надежность.
Задачей полезной модели является повышение надежности центробежного вертикального погружного насоса за счет увеличения срока его безостановочной работы при утечке смазывающе-охлаждающей жидкости из разделительной камеры.
Поставленная задача решена тем, что в центробежном вертикальном погружном насосе, содержащем валопровод, а также заполненную смазывающе-охлаждающей жидкостью разделительную камеру, ограниченную верхним и нижним уплотнениями вала, верхнее из которых установлено на перегородке, отделяющей камеру от внутренней полости валопровода, крыльчатку, патрубок выхода из насоса, патрубок входа в насос, датчик утечки через верхнее уплотнение, согласно полезной модели в перегородке над верхним уплотнением выполнен кольцевой коллектор, образующий с валом кольцевую щель, при этом за пределами валопровода и корпуса насоса установлен герметичный по отношению к перекачиваемой среде бак, сообщенный одним каналом с коллектором, а другим каналом - с атмосферой, за пределами валопровода и корпуса насоса смонтирован герметичный по отношению к перекачиваемой среде корпус датчика утечки, сообщенный каналом с баком, причем датчик утечки размещен ниже уровня коллектора, а бак размещен ниже уровня датчика.
Для снижения габаритов бак выполнен тороидальной формы и расположен коаксиально с патрубком входа в насос.
Полезная модель иллюстрирована чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез насоса.
Перечень позиций на чертеже:
1 - опорная плита;
2 - корпус валопровода;
3 - подшипник;
4 - вал;
5 - 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 - перекачиваемая среда;
15 - перегородка;
16 - кольцевой коллектор;
17 - щель;
18 - бак;
19 - канал;
20 - сообщающая трубка;
21 - корпус датчика;
22 - датчик;
23 - канал;
24 - кабель;
25 - трубка;
26 - патрубок входа в насос.
Насос содержит закрепленный на опорной плите 1 герметичный корпус валопровода 2, внутри которого на подшипниках 3 размещен вал 4 с крыльчаткой 5 центробежного насоса, размещенной внутри корпуса 6 насоса, и трубу 7 отвода перекачиваемой жидкости 14 (от насоса) потребителю.
Полость 8 насоса отделена от полости 9 валопровода посредством двух уплотнений 10 и 11, образующих с валом и корпусом разделительную камеру 12, заполненную смазывающе-охлаждающей жидкостью 13.
Верхнее уплотнение 11 установлено на перегородке 15, отделяющей камеру 12 от внутренней полости 9 валопровода. В перегородке 15 выполнен кольцевой коллектор 16, образующий с валом кольцевую щель 17 (щелевое уплотнение), отделяющую коллектор от внутренней полости 9 валопровода. За пределами корпуса 2 валопровода и корпуса насоса 6 установлен герметичный по отношению к перекачиваемой среде 14 бак 18, сообщенный каналом 19 с коллектором 16 и трубкой 20 с атмосферой для выпуска воздуха при заполнении бака 18.
За пределами корпуса валопровода в перекачиваемой среде 14 размещен корпус 21 с размещенным внутри датчиком 22 (поплавковым датчиком). Корпус 21 датчика 22 выполнен герметичным по отношению к перекачиваемой среде 14 и сообщен каналом 23 с баком 18, а кабель 24 датчика 22 размещен в трубке 25, сообщенной с корпусом 21 датчика 22.
Бак 18 выполнен тороидальной формы и установлен на крепежных элементах (не показан) коаксиально с патрубком 26 входа в насос.
При работе насоса жидкость 14, в которую погружен насос с патрубком 26, баком 18 и корпусом 21 датчика 22 подается крыльчаткой 5 в трубу 7 отвода потребителю.
Уплотнения 10 и 11 удерживают смазывающе-охлаждающую жидкость 13 в разделительной камере 12, препятствуя проникновению во внутреннюю полость 9 валопровода.
По мере износа уплотнений 10 и 11 из разделительной камеры 12 в коллектор 16 поступает смазывающе-охлаждающая жидкость 13, которая по каналу 19 сливается прямо в бак 18. Из бака 18 по каналу 20 воздух вытесняется в атмосферу. Когда бак заполнится, начнется повышение уровня жидкости в каналах 19 и 23, и, когда жидкость попадет в корпус датчика, сработает датчик и подаст сигнал в систему управления насосом (не показана) на выключение насоса. Датчик устанавливается на таком уровне, чтобы в момент его срабатывания жидкость из коллектора еще не попала во внутреннюю полость валопровода.
3
Установка бака 18 на насосе и соединение его с коллектором 16 позволяет в зависимости от объема бака (объем которого может составлять несколько литров) на несколько часов при допускаемой утечке через уплотнение 11 в 200 см/час продлить срок безостановочной работы насоса от момента потери герметичности уплотнения до момента срабатывания датчика и отключения насоса, в результате чего увеличивается срок службы насоса и повышается надежность.
Установка датчика в отдельном корпусе позволит сделать минимальным объем корпуса для скорейшего заполнения корпуса датчика и быстрого срабатывания системы отключения насоса, что тоже повышает надежность насоса.
Размещение корпуса датчика за пределами валопровода и корпуса насоса создает больше удобств в монтаже датчика, сливе жидкости из корпуса, где расположен датчик, а также при замене датчика, что улучшает эксплуатацию насоса.
Выполнение бака в виде пустотелого тора позволяет компактно (без увеличения длины насоса) разместить бак вокруг патрубка 26 входа в насос.
Использование заявляемой полезной модели позволяет существенно повысить надежность работы центробежного вертикального погружного насоса.