ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к насосостроению, в частности, к центробежным одноступенчатым насосам, и может быть использована с максимальным эффектом в технологических процессах, в которых требуется перекачивание высоковязких, кристаллизирующихся жидких сред, содержащих твердые взвешенные частицы, например, в нефтяной, сахарной, пищевой промышленности и в коммунальном хозяйстве.
Известен центробежный одноступенчатый насос, содержащий корпус с напорным и входным патрубками. Внутри корпуса на жестком валу, установленном на подшипниковых опорах, закреплено рабочее колесо, на ступице которого выполнены разгрузочные ребра, которые образуют импеллер. Вал имеет комбинированное уплотнение, состоящее из гидродинамического и сальникового уплотнения. Для повышения антикавитационных свойств перед рабочим колесом установлено предвключенное колесо. (Патент Украины №352 U, F 04 D 1/00, з. №97052072 от 05.05.97, публ. 19.07.99, бюл. №4).
Опыт эксплуатации таких насосов показал, что их некоторые технические характеристики (такие как, наработка на отказ, уровень вибрации и шума, кавитационные показатели, удобство в обслуживании, КПД насоса) не полностью отвечают требованиям потребителей.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать конструкцию центробежного насоса, в котором путем нового конструктивного исполнения его основных узлов, обеспечивается упрощение конструкции и технического обслуживания насоса, повышение эффективности эксплуатации и расширение сферы применения.
Решение этой задачи приведет к следующим изменениям технических характеристик:
- увеличение напора на 10-20%
- увеличение КПД на 2-4%;
- уменьшение утечки через уплотнение;
- улучшение кавитационных качеств;
- упрощение конструкции и обслуживания;
- увеличение ресурса работы.
Поставленная задача решается тем, что в центробежном насосе, содержащем напорный патрубок, входной патрубок, корпус, внутри которого на подшипниковых опорах установлен жесткий вал с рабочим колесом, на ступице которого выполнен импеллер, уплотнение вала состоит из гидродинамического и сальникового уплотнения, согласно полезной модели профилированный импеллер на ступице образуют выполненные на ступице рабочего колеса профилированные лопатки, на ступице при основании профилированных лопаток выполнены, по крайней мере, два симметричных сквозных отверстия диаметром 0,9-1,2 высоты профилированного импеллера, в качестве рабочих органов гидродинамического уплотнения используют профилированные лопатки, крепление корпуса профилированного импеллера к напорной крышке осуществляется со стороны напорной крышки, сальниковое уплотнение состоит из сальника, разъемной втулки и разъемного прижимного фланца, на внутренних поверхностях корпуса со стороны рабочего колеса и напорной крышки выполнены профилированные канавки, во входном патрубке перед рабочим колесом установлено предвключенное осевое колесо со встречной статорной винтовой нарезкой на внутренней поверхности входного патрубка, между корпусом и напорной крышкой размещено регулирующее кольцо, внутренняя поверхность корпуса со стороны рабочего колеса укреплена износостойкими наплавками или жестко закрепленным защитным диском.
Применение в сальниковом уплотнении разъемной втулки и разъемного прижимного фланца позволяет значительно упростить процесс сборки-разборки насоса, процедуру замены сальниковой набивки, а также обслуживания сальникового уплотнения.
Использование профилированного импеллера, образованного профилированными лопатками, выполненными на ступице рабочего колеса, позволяет на 10-20% увеличить напор насоса, а также на 15-20% уменьшить осевую силу, действующую на рабочее колесо. Это дает возможность повысить КПД насоса на 2-4% за счет увеличения напора и уменьшения потребляемой таким импеллером мощности (по сравнению с радиальным импеллером). Снижение осевой силы позволяет использовать подшипники меньших размеров, что улучшает массогабаритные характеристики насоса.
Использование в качестве рабочих органов гидродинамического уплотнения профилированных лопаток позволяет значительно уменьшить утечку через концевое уплотнение, а также снизить потери мощности в гидродинамическом уплотнении.
Применение профилированных канавок на внутренней поверхности корпуса со стороны рабочего колеса и напорной крышки позволяет достичь увеличения вихревого эффекта между поверхностями лопастей и внутренними поверхностями корпуса со стороны рабочего колеса и напорной крышки, что особенно важно для перекачивания
высоковязких жидкостей (например, нефти). Наличие таких профилированных канавок приводит к торможению потока жидкости в зазорах между лопастями и внутренними поверхностями корпуса со стороны рабочего колеса и напорной крышки и, таким образом, приводит к уменьшению скорости вращения жидкости в них, увеличению перепада давления по длине лопасти (от входной кромки к выходной), что увеличивает напор насоса. Кроме того, уменьшение скорости вращения жидкости благодаря увеличению давления, действующего на передние поверхности лопастей, уменьшает результирующую осевую силу, действующую на рабочее колесо, что приводит к уменьшению нагрузки на подшипники, и, таким образом, увеличивает их ресурс.
Установка предвключеного осевого колеса со встречной статорной винтовой нарезкой на внутренней поверхности входного патрубка приводит к увеличению кавитационного коэффициента быстроходности по сравнению с традиционной конструкцией предвключеного колеса (по прототипу) в 2-3 раза, что в 2-2,5 раза уменьшает допускаемый кавитационный запас. При этом обеспечивается отсутствие кавитационной эрозии за счет того, что кавитационные каверны охлопываются в потоке жидкости в отличие от традиционной конструкции предвключеного колеса, где кавитационные каверны охлопывались на поверхности лопастей предвключеного колеса, что приводило к интенсивной кавитационной эрозии этих поверхностей.
Конструкция крепления корпуса профилированного импеллера к напорной крышке со стороны напорной крышки позволяет исключить вероятность попадания крепежных деталей в проточную часть, т.е. предотвратить возможность выхода насоса из строя и, таким образом, повысить показатели надежности.
Возможность изменения зазора между внутренней поверхностью корпуса со стороны рабочего колеса и лопастями рабочего колеса (от 0,5 до 20 мм), за счет использования регулирующего кольца, позволяет использовать данный насос для перекачивания жидкости с разными физическими характеристиками, в части наличия механических примесей различной величины. При минимальном зазоре рабочий процесс насоса соответствует рабочему процессу центробежного насоса, при максимальном -рабочему процессу свободно-вихревого насоса.
Благодаря наличию сквозных отверстий в ступице имеется возможность промывания перекачиваемой жидкостью межлопастных каналов импеллеров для предупреждения их засорения при перекачивании жидкости, имеющей взвеси и примеси, что обеспечивает надежность насоса и увеличение ресурса работы.
Укрепление внутренней поверхности корпуса со стороны рабочего колеса износостойкими наплавками или жестко закрепленным защитным диском обеспечивает увеличение ресурса работы насоса при перекачивании жидкости с механическими примесями различной величины.
Заявляемая полезная модель изображена на фиг.1
Насос содержит спиральный корпус 1 с напорным патрубком 2, входной патрубок 3, профилированные канавки в корпусе со стороны рабочего колеса 4. В корпусе 1 установлен вал 5 на подшипниковых опорах 6, расположенных в кронштейне 7. На валу 5 с зазором 16 установлено рабочее колесо 8 с профилированными лопатками 9, выполненными на ступице, предвключенное осевое колесо 10 со встречной статорной винтовой нарезкой на внутренней поверхности входного патрубка 11. Уплотнение вала осуществляется гидродинамическим уплотнением с профилированными лопатками 12 и сальниковым уплотнением 13, Крепление корпуса профилированного импеллера 14 к напорной крышке осуществляется шпильками со стороны напорной крышки. На внутренней поверхности напорной крышки сделаны профилированные канавки 15. На ступице у основания профилированных лопаток 9 выполнены сквозные отверстия 17. Между корпусом 1 и напорной крышкой установлено регулирующее кольцо 18.
Насос работает следующим образом.
Вал 5 приводится во вращение электродвигателем. Жидкость поступает во входной патрубок и оттуда через предвключенное осевое колесо 10 поступает на рабочее колесо 8. Далее, после получения кинетической энергии в рабочем колесе 8, выходит через напорный патрубок 2.
Заявляемое конструкторское решение центробежного насоса позволяет достичь при его работе необходимый технический результат.