МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, а именно, к многоступенчатым центробежным насосам для перекачивания жидкостей, в том числе содержащих абразивные частицы, и может быть использована в технологических системах заводнения нефтеносных пластов при добыче нефти.
Известен многоступенчатый центробежный насос (патент Украины на полезную модель №17598, МПК F04D 1/00, опуб. 2006, Бюл. №10), который включает задний корпус, хвостовая часть которого выполнена с расточкой, встроенную заднюю подшипниковую опору скольжения, гидравлический разгрузочный узел уравновешивания осевой силы, разгрузочная полость которого с одной стороны соединена с зоной высокого давления, а с другой стороны с помощью его торцевой дросселирующей щели - с полостью пониженного давления, кроме того, последняя во время пуска или остановки насоса имеет возможность соединения со сливной полостью посредством кольцевой дросселирующей щели, образованной между взаимно прилегающими поверхностями втулки-гидрокомпенсатора, жестко закрепленной на валу, и расточки. Указанный насос взят нами в качестве прототипа, как наиболее близкий к заявляемому.
Недостатком указанного насоса является то, что его задняя подшипниковая опора скольжения встроена перед гидравлическим разгрузочным узлом, что обусловливает поступление в пару трения опоры жидкости непосредственно из зоны нагнетания насоса, т.е. жидкости, которая может содержать абразивные частицы и при этом несет их под значительным давлением, что приводит к значительному эрозионному износу пары трения и к значительному снижению ресурса работы указанной подшипниковой опоры скольжения. Кроме того, обслуживание и ремонт указанной подшипниковой опоры невозможен без разборки узла гидравлической разгрузки.
Недостатком также является то, что взаимно прилегающие поверхности, которые образуют кольцевую дросселирующие щель, а именно внутренняя поверхность расточки и внешняя поверхность втулки-гидрокомпенсатора могут подвергаться износу, что приводит к увеличению размера указанной дросселирующей щели по сравнению с расчетной. Это, в свою очередь, приводит к увеличению расхода жидкости и уменьшению КПД насоса, а также может привести к нарушению условия образования дополнительной уравновешивающей осевой силы в момент пуска или остановки насоса и приводит к вынужденной остановке насоса, что обусловливает снижение ресурса работы насоса.
В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания многоступенчатого центробежного насоса, в котором путем изменения компоновки некоторых узлов и их конструктивного исполнения можно бы было обеспечить улучшение условий работы задней подшипниковой опоры скольжения, упростить доступ к ней во время обслуживания и ремонта, а также обеспечить увеличение срока работы без ремонта кольцевой дросселирующей щели, а в случае необходимости, обеспечить возможность быстрого восстановления нормальной работы последней.
Решение поставленной задачи позволит повысить ресурс работы задней подшипниковой опоры скольжения, позволит обеспечить доступ к указанной опоре во время обслуживания и ремонта без разборки гидравлического разгрузочного узла, за счет чего обеспечится сокращение времени на ремонтные работы и обслуживание насоса, обеспечится уменьшение вероятности остановок насоса на ремонт, а также будет обеспечена возможность поддержания на нужном уровне КПД насоса и возможность обеспечения условий возникновения дополнительной уравновешивающей осевой силы, действующей на вал в момент пуска или остановки насоса, и обеспечения работы гидравлического разгрузочного узла в режиме жидкостного трения, что обусловит повышение ресурса работы насоса в целом.
Поставленная задача решается тем, что в предложенном насосе, задняя подшипниковая опора скольжения размещена после гидравлического разгрузочного узла и прикреплена к заднему корпусу с образованием двух полостей пониженного давления, которые соединены между собой с помощью щели в указанной подшипниковой опоре, кроме того, хвостовая часть заднего корпуса выполнена отъемной, в виде съемной торцевой крышки.
Кроме того, взаимно прилегающие поверхности, а именно внутренняя поверхность расточки съемной торцевой крышки заднего корпуса и (или) наружная поверхность втулки-гидрокомпенсатора могут быть снабжены съемным(ми) щелевым(ми) кольцом(ами).
Кроме того, съемное щелевое кольцо может быть выполнено из эрозионностойкого материала.
Размещение задней подшипниковой опоры после гидравлического разгрузочного узла и прикрепление ее к заднему корпусу с образованием двух полостей пониженного давления, которые соединены между собой с помощью щели в подшипниковой опоре, обеспечивает работу задней подшипниковой опоры скольжения в условиях пониженного давления, что обусловливает уменьшение эрозионного износа зазора указанной опоры и соответственно обеспечивает повышение ресурса работы насоса в целом.
Выполнение хвостовой части заднего корпуса в виде съемной торцевой крышки, обеспечивает упрощенный доступ к задней подшипниковой опоре скольжения во время ремонта и обслуживания (для этого достаточно отсоединить указанную съемную торцевую крышку заднего корпуса при предварительно отключенном вентиле), что способствует сокращению времени, затраченного на ремонтные работы, и обеспечивает возможность обслуживания, что способствует повышению ресурса работы насоса. Кроме того, образование кольцевой дросселирующей щели в съемной крышке заднего корпуса обеспечивает возможность контроля степени износа указанной расточки и наружной поверхности втулки-гидрокомпенсатора, а также возможность принятия мер по их восстановлению.
Обеспечение сменным щелевым кольцом одной или обеих взаимно прилегающих поверхностей втулки-гидрокомпенсатора и (или) поверхности расточки съемной крышки заднего корпуса, обеспечивает возможность быстрой замены изношенного щелевого кольца на новое, а также позволяет сократить время остановки на ремонт, что обусловливает повышение ресурса работы насоса.
Кроме того, выполнение сменного щелевого кольца из эрозионно стойкого материала обеспечивает увеличение времени работы насоса без остановок на ремонт из-за износа указанного кольца, что обусловливает возможность повышения КПД насоса за счет обеспечения расчетного размера кольцевой дросселирующей щели более длительный срок без остановки на ремонт, а также обеспечение возникновения во время пуска или остановки насоса достаточного дополнительного уравновешивающего осевого усилия, действующего на вал, и обеспечение работы гидравлического разгрузочного узла в режиме жидкостного трения. Указанное также обусловливает повышение ресурса работы насоса.
Таким образом, предложенные отличительные признаки вместе с известными обеспечивают решение поставленной задачи.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
на фиг.1 изображен продольный разрез многоступенчатого центробежного насоса;
на фиг.2 изображено место А фиг.1, где изображен продольный разрез части насоса за напорной крышкой;
на фиг.3 изображено место Б фиг.2, где изображен продольный разрез дросселирующей кольцевой щели, когда сменным щелевым кольцом снабжена внутренняя поверхность расточки съемной торцевой крышки заднего корпуса.
Предложенный насос включает задний корпус 1 со съемной торцевой крышкой 2, которая выполнена с расточкой 3, встроенную заднюю подшипниковую опору скольжения 4, которая размещена после гидравлического разгрузочного узла 5 и прикреплена к заднему корпусу 1 с образованием двух сообщающихся между собой полостей пониженного давления 6 и 7, втулку-гидрокомпенсатор 8, размещенную в расточке 3 и жестко закрепленную на валу 9. При этом, между взаимно прилегающими поверхностями расточки 3 и втулки-гидрокомпенсатора 8 образована кольцевая дросселирующие щель 10. Кроме этого, разгрузочная полость 11 гидравлического разгрузочного узла 5 с одной стороны соединена с зоной высокого давления посредством щели 12, а с другой стороны с помощью его торцевой дросселирующие щели 13 - с полостью пониженного давления 6.
При этом, полость 6 соединена с полостью 7 посредством щели 14, находящейся в задней подшипниковой опоре 4. При этом, полость 7 с помощью кольцевой дросселирующей щели 10 имеет возможность соединения также со сливной полостью 15, которая в свою очередь, имеет возможность соединения с безнапорной полостью с помощью сливного вентиля (не показан), который установлен на сливном трубопроводе 16. Также насос включает ряд секций 17, рабочие колеса 18 и напорную крышку 19.
Кроме того, внутренняя поверхность расточки 3 торцевой крышки 2 и (или) наружная поверхность втулки-гидрокомпенсатора 8 могут быть снабжены сменным (ми) щелевым (ми) кольцами (ами) 20.
Кроме того, сменное щелевое кольцо 20 может быть выполнено из эрозионностойкого материала.
Насос работает следующим образом. Во время пуска насоса открывают сливной вентиль (не показан) на трубопроводе 16 для слива жидкости и включают двигатель. Жидкость постепенно заполняет насос, проходит по всем секциям 17 насоса, заполняя их полости, и поступает в напорный патрубок 19. При этом, часть жидкости из задней полости последнего колеса 18 поступает через дросселирующую щель 12 в разгрузочную полость 11 узла гидравлической разгрузки осевой силы 5 и через его торцевую дросселирующую щель 13 поступает в полость 6, образованную перед задней подшипниковой опорой 4, и через щель 14 последней направляется в полость 7 заполняя ее. Далее, указанная жидкость, дросселируясь через кольцевую дросселирующую щель 10, направляется в сливную полость 15. При этом, за счет разности давления в полости 7 и в сливной полости 15, создается дополнительное уравновешивающее осевое усилие, которое через торцевую плоскость втулки-гидрокомпенсатора 8 со стороны полости 7 действует на вал 9 в направлении, противоположном действию осевого усилия, которое возникает в результате работы колес 18, решая при этом задачу обеспечения работы разгрузочного узла 5 в гидродинамическом режиме при пуске насоса. Одновременно приводной двигатель раскручивает рабочие колеса 18, давление повышается, насос выходит на рабочий режим. Сливной трубопровод 16 перекрывают с помощью сливного вентиля (не показана) сразу же после выхода насоса на рабочий режим. Давление в полостях 6, 7 и 15 уравновешивается. После этого работа гидравлического разгрузочного узла 5 в гидродинамическом режиме обеспечивается перепадом давления на разгрузочном узле 5.
Во время остановки насоса также открывают сливной вентиль. Сливная полость 15 соединяется с безнапорной полостью и жидкость из полостей пониженного давления, а именно из полостей 6 и 7 устремляется к кольцевой дросселирующей щели 10. При этом, как и при пуске, за счет разности давления в полости 7 и в сливной полости 15, создается дополнительное уравновешивающее осевое усилие, которое через торцевую плоскость втулки-гидрокомпенсатора 8 со стороны полости 7 действует на вал 9 в направлении, противоположном действию осевого усилия, которое возникло в результате работы колес 18, решая при этом задачу обеспечения работы разгрузочного узла 5 в гидродинамическом режиме при остановке насоса.
Описанный многоступенчатый центробежный насос является новым и отличается от известных насосов своей компоновкой, при этом данная компоновка направлена на повышение ресурса работы как отдельных узлов так и насоса в целом, а также на уменьшение трудозатрат за счет сокращения ремонтных работ.
С использованием предложенной полезной модели изготовлены и успешно работают образцы, эксплуатация которых подтверждает ее работоспособность и получение ожидаемого технического результата. Кроме того, предложенный насос изготовляется на стандартном оборудовании с помощью стандартных инструментов. Все это обуславливает промышленную применимость предложенной полезной модели.