Вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат

Полезная модель относится к области насосостроения, а именно, к  конструкции вертикального одноступенчатого центробежного электронасосного агрегата для перекачивания воды, водяных растворов, а также сходных с ней жидкостей, по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является центробежный одноступенчатый насос, см. патент РФ №80905 от 27.02.2009. Данный насос с рабочим колесом двустороннего входа, содержит корпус с крышками, вал, узлы самоустанавливающихся уплотнительных колец, расположенные в обтекателях, и торцовое уплотнение. При этом он снабжен опорно-упорными подшипниками скольжения, установленными в крышках, и дополнительным торцовым уплотнением, расположенным на свободном конце вала и устраняющим воздействие на него избыточного давления на всасе насоса, при этом рабочее колесо выполнено из двух половин, разъемных в вертикальной плоскости симметрии, между основными дисками которых образована полость, соединенная в ее периферийной части отверстиями с межлопастным пространством рабочего колеса, причем эта полость соединена радиальными и осевым отверстиями в валу с зоной контакта пар трения опорно-упорных подшипников скольжения и торцовых уплотнений. Недостатком данного устройства является сложность конструкции и, как следствие, недостаточная надежность.
Главной общей задачей предлагаемой полезной модели является создание вертикального одноступенчатого центробежного электронасосного агрегата с улучшенными технико-экономическими характеристиками, конкретно с пониженным шумом и вибрациями, повышенной надежностью, ресурсом и КПД посредством комплекса объединённых единым изобретательским замыслом конструктивных усовершенствований в базовых компонентах агрегата.
Технический результат – повышение надежности, ресурса и КПД, уменьшение шума и вибраций.
Технический результат достигается тем, что вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат, смонтированный на общей раме, включает вертикально ориентированный приводной электродвигатель, вал насоса, с закрепленным на нем рабочим колесом двухстороннего входа, муфту, соединяющую валы насоса и электродвигателя, подводящий и отводящий каналы, направляющий аппарат-корпус.  При этом шип вала насоса соединен с направляющим аппаратом-корпусом посредством полевого подшипникового узла на основе подшипника скольжения, а полевой подшипниковый узел содержит в себе две камеры смазки и охлаждения – внешнюю, горизонтально ориентированную камеру, и внутреннюю, вертикально ориентированную камеру, через которые беспрерывно циркулирует жидкость под давлением напора, поступающая по трубопроводам соединенных с направляющим аппаратом-корпусом.
Полезная модель поясняется фигурами 1-4.
Фиг. 1 – Вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат, вид спереди.
Фиг. 2 – Вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат, вид слева.
Фиг. 3 – Вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат, разрез по главной плоскости.
Фиг. 4 – Вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат, вид А – подшипник скольжения.
Вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат состоит из:
1 – насос,
2 – приводной электродвигатель,
3 – рама,
4 – муфта,
5 – подводящий канал,
6 – отводящий канал,
7 – корпус - направляющий аппарат,
8 – крышка,
9 – вал,
10 – рабочее колесо,
11 – блок подшипников качения,
12 – концевое уплотнение,
13 – трубопровод внешнего охлаждения подшипника скольжения,
14 – трубопровод смазки и внутреннего охлаждения подшипника скольжения,
15 – роторная втулка подшипника скольжения,
16 – статорная втулка подшипника скольжения,
17 – корпус подшипника скольжения,
18 – крышка подшипника скольжения,
19 – гайка ротора,
20 – шпильки крепления корпуса подшипника скольжения
21 – внешняя камера подшипника скольжения,
22 – внутренняя камера подшипника скольжения,
23 – канал протока внешнего охлаждения подшипника скольжения.
Предлагаемый вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат работает следующим образом.
Приводной электродвигатель 2, посредством муфты 4 передает крутящий момент на вал насоса 9, в результате чего, закрепленное на валу 9, рабочее колесо 10 осуществляет захват жидкости в корпусе – направляющем аппарате 7 и направляет потоки жидкости от горизонтального подводящего канала 5 в горизонтальный отводящий канал 6. Рабочее колесо 10 закрепляют на валу 9 любыми известными средствами, например, посредством шпонки. При этом рабочее колесо 10 выполнено двухстороннего входа.
Кроме того, вал насоса 9 закрепляют в корпусе – направляющем  аппарате 7 – подшипниками. В верхней цапфе вала насоса 9 – любыми подшипниками, например, блоком подшипников качения 11, а в нижней цапфе – шипе посредством полевого подшипникового узла на основе подшипника скольжения.
Подшипниковый узел на основе подшипника скольжения выполнен в виде:
- корпуса подшипника скольжения 17, закрепленного в корпусе – направляющем  аппарате 7, и образующего своей формой горизонтально ориентированную камеру 21 в форме внешнего кольца, примыкающую к  корпусу – направляющему  аппарату 7,
- крышки подшипника скольжения 18, крепящейся к корпусу подшипника скольжения 17, например, посредством шпилек 20, и образующую внутреннюю вертикально ориентированную камеру 22,
- статорную втулку подшипника скольжения 16, закрепленную в корпусе подшипника скольжения 17, например запрессованную и
- роторную втулку подшипника скольжения 16, закрепленную в нижней цапфе – шипе вала насоса 9.
Кроме того, в корпусе – направляющем  аппарате 7 выполнен канал протока внешнего охлаждения подшипника скольжения 23, благодаря которому жидкость поступает под давлением напора во внешнюю камеру подшипника скольжения 21 и оттуда выводится по трубопроводу 13 в район отводящего канала 6 или прилегающей к нему части корпуса – направляющего  аппарата 7.
Также аналогично в корпусе – направляющем  аппарате 7 выполнен канал протока внутреннего охлаждения подшипника скольжения (на фигурах не показан), благодаря которому жидкость поступает под давлением напора во внутреннюю камеру подшипника скольжения 22 и оттуда выводится по трубопроводу 14 в район отводящего канала 6 или прилегающей к нему части корпуса – направляющего  аппарата 7.
Также вал насоса 9 своей верхней цапфой может быть дополнительно закреплен в корпусе – направляющем  аппарате 7  посредством  подшипника скольжения с образованием кольцевой камеры, в которую аналогично подается жидкость под давлением напора и выводится в район отводящего канала 6 или прилегающей к нему части корпуса – направляющего  аппарата 7.
Благодаря установке в вертикальном положении роторной втулки подшипника скольжения 16 повышается эргономичность работы насосного агрегата, снижается вибрация и шум, повышается КПД за счёт того, что ротор насоса установлен в вертикальном положении, при этом снижена нагрузка от веса ротора на подшипник качения, а применение подшипника скольжения позволяет демпфировать колебания ротора в радиальном направлении.
А благодаря оригинальному выполнению каналов протока внешнего охлаждения повышается надежность и ресурс насосного агрегата, за счет того, что обеспечена стабильно низкая температура трущихся поверхностей подшипника скольжения, что замедляет образование микротрещин на этих поверхностях предшествующих их разрушению.