ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС С ДВУХЗАВИТКОВЫМ СПИРАЛЬНЫМ ОТВОДОМ И РАЗЪЕМОМ КОРПУСА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Полезная модель относится к области насосостроения и может быть использована при создании центробежных насосов, имеющих разъем корпуса в горизонтальной плоскости с двухспиральным отводом, например, в нефтяных магистральных насосах.
Насосы с двухпоточными (двухзавитковыми или двухспиральными) отводами изготавливают для уменьшения радиальных сил, действующих на подшипники с целью увеличения ресурса насоса.
Известен центробежный насос с рабочим колесом двухстороннего входа, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней части, образующих горизонтальный разъем, подвод, двухзавитковый спиральный отвод с приваренной перегородкой [см.патент на полезную модель №106680, кл. F04Д 1/00 (2006.01), F04Д 29/00 (2006.01)].
Для обеспечения минимальных гидравлических потерь перегородка двухзавиткового спирального отвода изготовлена из листового проката минимальной толщины.
Применение приварной перегородки двухзавиткового спирального отвода позволяет до приварки перегородки к стенкам спирального отвода производить механическую зачистку проточной части спирального отвода в отливке с последующим покрытием (или без покрытия) для получения требуемой чистоты поверхности с целью снижения гидравлических потерь, а, следовательно, повышения КПД, а также защиты от коррозионного воздействия перекачиваемой среды.
Основное назначение перегородки - обеспечение высокой точности изготовления профиля спирали, а именно, глубины спирального канала, который образует вогнутая поверхность перегородки - в противном случае не будет выдержано требование обеспечения симметричности двух противоположно расположенных спиральных каналов - один из которых образован стенкой отливки корпуса или крышки, а второй канал образован тонкостенной криволинейной перегородкой, приваренной к литой стенке крышки или корпуса (перегородки две-одна находится в крышке, а другая - в корпусе).
Так как перегородка имеет толщину меньшую, чем толщина литых стенок каналов, к которым она приварена, то слабым местом является сварной шов (швы). При опрессовках на прочность внутри корпуса создается высокое давление и, стенки корпуса и крышки деформируются ("раздуваются"), что нагружает сварные швы, прочность которых ограничена из-за малости толщины перегородки и размеров сечения шва. Надежность крепления перегородки невысокая еще и по той причине, что дефекты, которые могут появиться в сварных швах, трудно выявить, так как швы расположены в труднодоступных местах.
Таким образом, у приварной перегородки есть недостаток - низкая надежность, обусловленная трудностью контроля качества соединения (сварки), малой толщиной перегородки и малым сечением сварных швов.
Из-за малой жестокости перегородки сложно сохранить заданную конфигурацию - выпуклость перегородки (профиль) - что так же снижает надежность корпуса из-за деформации перегородки.
Целью полезной модели является повышение надежности за счет повышения жесткости и сохранения параметров кривизны перегородки и высоты каналов отводов, а так же уменьшение нагрузки на сварные швы, соединяющие перегородку со стенками корпуса насоса.
Поставленная цель достигается тем, что перегородка изготовлена из скрепленных вместе двух изогнутых в одной плоскости криволинейных уголков с Г-образным поперечным сечением, в каждом из которых часть уголка образует часть спиральной стенки перегородки, а другая часть уголка образует ребро жесткости на выпуклой части перегородки ребра жесткости обоих уголков скреплена так, что образует Т-образное поперечное сечение перегородки.
В центробежном насосе ребра жесткости обоих уголков могут быть скреплены заклепками или сваркой.
В центробежном насосе ребро жесткости может быть установлено с упором в спиральную стенку корпуса насоса, например, в верхнюю часть корпуса насоса.
На чертеже изображен поперечный разрез насоса с двухзавитковым отводом, а пунктирной линией изображены положения стенок корпуса при нагружении корпуса внутренним давлением, где:
1, 2 - части корпуса
3, 4, 6, 7, 20 - стенки корпуса
5, 8 - спиральные каналы
9, 10 - уголки
11, 12 - спиральная стенка уголка
13, 14 - ребра жесткости
15 - перегородка
16 - выступ
17 -заклепка
18, 22, 23 - сварной шов
19 - канал
1
2
R, R - радиусы координат для установки перегородки
1
H - высота канала 19
1
h - высота выступа
1
2
В, В - ширина перегородки в сечении
В нижней части 1 и в верхней части 2 корпуса насоса с горизонтальным разъемом (разъем не показан) имеются по две противоположных стенки 3,4 спирального канала 5 и две стенки 6 и 7 спирального канала 8. В спиральном канале 5 установлена перегородка из листового материала, выполненная из скрепленных вместе двух изогнутых в одной плоскости уголков 9 и 10 с Г-образным поперечным сечением. Части 11 и 12 каждого уголка образуют спиральную стенку собранной перегородки. А части 13 и 14 каждого уголка образуют ребра жесткости, а все части 11, 12, 13 и 14 образуют сборочную единицу - перегородку 15 с Т- образным поперечным сечением.
На одном из ребер - на вершине может быть выполнен по меньшей мере один выступ 16- продолжение ребра (в зависимости от конструкции насоса). Ребра жесткости скреплены в единую перегородку 15 либо с помощью заклепок 17, либо с помощью сварного шва 18. Перегородка образует канал 19, соединяющий одну из спиралей двухзавиткового отвода с выходным патрубком насоса (не показан).
1
1
Выступ 16 установлен с упором в стенку 20 канала 19, что позволяет перегородке занять заданное расчетом положение по высоте H и радиусу R.
Сварные швы 22 и 23 скрепляют перегородку 15 со стенками 6 и 7 в нижней 1 части корпуса насоса и со стенками 3, 4 в верхней 2 части корпуса насоса.
1
Высота выступов "h" на вершине ребра жесткости, количество и расположение выступов на ребре определяется из конструктивных и технологических соображений.
1
1
2
1
2
Необходимость выполнения выступов обусловлена тем, что высота Н, радиусы R и R и ширина перегородки B и В - это размеры, по которым осуществляется подгонка перегородки для обеспечения геометрических параметров завитков отвода (чтобы была минимальная радиальная гидравлическая сила, действующая на крыльчатку и подшипник насоса) - поэтому лучше обеспечивать эти параметры с помощью выступа (ограничителя положения перегородки) в самой конструкции корпуса, чем создавать сложные технологические приспособления.
1
При работе насоса (или при испытаниях на прочность и герметичность) в полости насоса создается высокое давление, которое приводит к деформации - "раздуванию" стенок 3 и 4, 6 и 7, и изгибу ребер 13 и 14 уголков в верхней 2 и нижней 1 части корпуса насоса (показано пунктирной линией). За счет податливости ребер 13 и 14 при изгибе их усилия, разрывающие сварные швы 22 и 23 будет меньше, чем в случае, когда перегородка выполнена, как в известной конструкции - в виде одной детали. Выступ 16 позволяет установить перегородку 15 и выдержать расчетный размер "H" канала.
Это позволяет уменьшить напряжения в сварных швах и тем самым увеличить надежность корпуса, крышки и насоса в целом.
Ребра 13 и 14 придают жесткость перегородке в части сохранения кривизны (выпуклости) при изготовлении перегородки и при приварке ее к крышке или корпусу.
Соотношения размеров и толщин уголков, а также стенок 3, 4, 6 и 7 определяются индивидуально к каждому насосу с учетом обеспечения расчетного запаса прочности, размеров входящих деталей и технологии изготовления.