ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ШЛАМОВЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к центробежным насосам с односторонним всасыванием для перекачивания абразивосодержащих сред, в том числе, и для применения в таких сложных условиях эксплуатации, как разгрузка мельниц, подъем и обогащение руды, транспортировка концентратов и хвостов обогатительных фабрик. Полезная модель может быть использована на центробежных шламовых (грунтовых) насосах с так называемой двухкорпусной конструкцией.
Известна конструкция центробежного шламового насоса, предназначенного для перекачки различных гидросмесей с большим содержанием песка, шлама, грунта и др., содержащего наружный корпус, выполненный из задней и передней половин, имеющих вертикальную плоскость разъема типа ГрАТ, ГрАР, ПБ, ПБА. Насос имеет наружный корпус и размещенный в нем внутренний корпус, состоящий из улиты, переднего бронедиска, заднего бронедиска (передний бронедиск может быть выполнен за одно целое с улитой). Насос содержит подшипниковый узел с валом с закрепленным на нем рабочим колесом. Подшипниковый узел крепится на станине.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является грунтовый насос (патент РФ №2405973, 10.12.2010), конструкция которого содержит переднюю и заднюю крышки, наружный корпус с размещенным в нем внутренним корпусом в форме улитки, имеющим передний и задний защитные бронедиски, причем задний выполнен за одно целое с внутренним корпусом, вал, на котором закреплено рабочее колесо, всасывающий и нагнетательный патрубки, отличающийся тем, что толщина фланца переднего бронедиска в месте сопряжения с рабочим колесом равна или превышает толщину колеса, между бронедиском и передней стенкой рабочего колеса - тороидальный зазор, между корпусами и между крышкой всасывающей стороны и бронедиском уложен упругий наполнитель, а уплотнение рабочего вала насоса выполнено из эластичного материала в виде «ласточкин хвост».
В данной полезной модели уплотнение рабочего вала насоса выполнено из эластичного материала в виде кольца круглого сечения.
Главная проблема, с которой сталкиваются при эксплуатации насосов шламовых типа ГрАТ, ГрАР, ПБ, ПБА при перекачке абразивных смесей, заключается в недостаточном ресурсе деталей проточной части насоса.
Существенным фактором быстрого износа является используемое в традиционных насосах соединение бронедисков с улитой по цилиндрической поверхности, что отрицательно влияет на герметичность. Допуск на линейный размер каждой из сопрягаемых деталей составляет 1,1 мм, величина зазора может достигать 3 мм. В месте такого зазора вследствие завихрений шлама образуется интенсивный износ - щель разнашивается.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении износостойкости проточной части насоса.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в центробежном шламовом насосе, содержащем наружный корпус, выполненный из двух частей, имеющих вертикальную плоскость разъема, и размещенный в нем внутренний корпус, выполненный из износостойких сплавов и состоящий из улиты, переднего бронедиска и заднего бронедиска, и рабочее колесо, установленное на валу во внутреннем корпусе, сопряжение бронедисков с улитой выполнено по конической поверхности.
Стенки рабочего колеса насоса могут включать отбойные лопатки.
В конструкции полезной модели насоса сопряжения бронедисков с улитой осуществляется по конической поверхности, что снижает степень износа, а также обеспечивает точную сборку и демонтаж, упрощая обслуживание.
Для ряда применений эластомерная футеровка является лучшим вариантом, нежели из твердых сплавов - ресурс и изностойкость проточной части увеличивается более чем в два раза. В конструкции полезной модели легкосъемная футеровка крепится к корпусу не клеем (или в процессе вулканизации), как в традиционных насосах, а болтами, обеспечивая плотное прилегание и легкость в обслуживании. Для применений с невысоким содержанием твердых частиц возможно использование съемной полиуретановой футеровки.
Вал большего диаметра по сравнению с используемыми в традиционных насосах (исходя из типоразмера насоса), предусмотренный в полезной модели, с минимальным вылетом снижает прогиб вала и увеличивает срок службы подшипников и сальникового уплотнения.
Конструкция полезной модели предусматривает крепление корпуса подшипникового узла на станине четырьмя болтами, что обеспечивает простое обслуживание. При этом станина для подшипникового узла является цельнолитой, что повышает ее прочностные свойства.
Применение в полезной модели ребер жесткости на наружных корпусах позволяет достигать высокое максимальное давление и добиваться повышенной безопасности (до 2020 кПа).
Основные изнашиваемые запасные части центробежного шламового насоса, это рабочее колесо, бронедиски и улита (либо бронедиски и футеровки внешнего корпуса). Отбойные лопатки на стенках импеллера уменьшают износ от центробежного движения абразивных частиц в улите в зоне между рабочим колесом и бронедиском, предотвращая рециркуляцию.
Причиной повышенного износа традиционной модели насоса является наличие перетоков внутри насоса, для минимизации этого фактора создается встречный поток воды, подаваемый в корпус, размещенной в зоне сопряжения. Расход чистой воды составляет до 20% от подачи насоса. В полезной модели отбойные лопатки позволяют не подавать воду в эту зону. Подача воды требуется только на сальниковое уплотнение.
Предлагаемый центробежный шламовый насос представлен на чертежах:
Фиг. 1 - центробежный шламовый насос;
Фиг.2 - сопряжение бронедисков с улитой;
Фиг. 3 - особенности устройства вала подшипникового узла;
Фиг. 4 - крепление подшипникового узла к станине;
Фиг. 5 - вид станины, на которой размещается подшипниковый узел;
Фиг. 6 - вид отбойных лопаток рабочих колес;
Фиг. 7 - центробежное экспеллерное уплотнение;
Фиг. 8 - механическое уплотнение.
Обозначения позиций конструктивных элементов насоса на чертежах:
1. Вал
2. Торцевая крышка
3. Корпус подшипникого узла
4. Станина
5. Корпус сальника
6. Задняя крышка (корпус)
7. Футеровка корпуса насоса (полимер)
8. Задний бронедиск (полимер)
9. Рабочее колесо
10. Передний бронедиск (полимер)
11. Футеровка крышки насоса (полимер),
12. Крышка насоса,
13. Задний бронедиск (металл),
14. Улита (металл),
15. Передний бронедиск (металл).
16. Ребра жесткости корпуса.
17. Место сопряжения бронедисков с улитой насоса.
18. Отбойные лопатки рабочего колеса.
19.Экспеллер.
20. Корпус экспеллера.
21. Короткий выступ вала-подшипникового узла
22. Места крепления к станине болтовыми соединениями.
23. Передний диск рабочего колеса
24. Задний диск рабочего колеса
25. Лопатка рабочего колеса
26. Регулировка рабочего колеса
27. Болт крепления к адаптору
28. Втулка вала
29. Уплотнительное кольцо
30. Уплотнение
31. Адаптер
32. Уплотняющая камера
33. Механическое уплотнение.
Насос имеет наружный корпус с задней крышкой 6 и передней крышкой 12 и размещенный в нем внутренний корпус, состоящий из улиты 14, переднего бронедиска 15, заднего бронедиска 13 в случае выполнения внутреннего корпуса из износостойкого металла, либо размещенный в нем внутренний корпус, состоящий из футеровки передней крышки 11, футеровки задней крышки 7, переднего бронедиска 10, заднего бронедиска 13 в случае выполнения внутреннего корпуса из полимера (бронедиски могут быть выполнены за одно целое с улитой либо футеровками крышки/корпуса), торцевую крышку 2, корпус сальника 5. Насос содержит подшипниковый узел 21 с валом 1 с закрепленным на нем рабочим колесом 9. Подшипниковый узел 21 крепится на станине 4 четырьмя болтами 22.
Сопряжение бронедисков 13, 15 с улитой 14 осуществляется по конической поверхности 17.
Легкосъемная футеровка 7 и 11 крепится к корпусу не клеем (или в процессе вулканизации), как в традиционных насосах, а болтами, обеспечивая плотное прилегание и легкость в обслуживании. Для применений с невысоким содержанием твердых частиц возможно использование съемной полиуретановой футеровки.
В полезной модели из конструкции насоса исключен подводящий патрубок. Реализована новая схема соединения: подводящий трубопровод - корпус насоса - передний бронедиск. Выполнение переднего бронедиска возможно как единое целое с подводящим патрубком. Соединение деталей в проточной части осуществляется в последовательности: подводящий трубопровод - передний бронедиск - рабочее колесо. Это обеспечивает базирование деталей проточной части по общей детали - станина - корпус насоса. При этом исключается промежуточная опора вала между ходовой и проточной частью насоса. А также уменьшается длина валовой линии и вылет консоли рабочего колеса относительно подшипников, что уменьшает нагрузку на подшипники и увеличивает их ресурс.
Помимо сальникового уплотнения, в полезной модели реализована возможность использования центробежного и механического уплотнений. Центробежное уплотнение (фиг. 7) состоит из небольших лопастей на задней стенке рабочего колеса и второго малого колеса (экспеллера 19), установленного в отдельной камере (корпусе экспеллера 20), позади наружного корпуса. При этом используется простая сальниковая набивка или манжеты (набитые консистентной смазкой), чтобы не допустить утечек, когда насос установлен. При работе экспелллерного уплотнения между внутренним и внешним диаметром экспеллера 19 создается вращающееся кольцо шлама. При этом должно применяться рабочее колесо с задними лопатками 25, поскольку экспеллер отдельно не способен противостоять высокому давлению внутри насоса.
Надежность полезной модели позволяет использование и механического уплотнения (фиг. 8). Механическое уплотнение состоит из неподвижной (задней) и вращающейся (передней) поверхностей, прижатых механическим или гидравлическим давлением для предотвращения протечек. Картридж уплотнения 30 может быть установлен на полезной модели с использованием стандартных адаптеров 31 и втулок вала 28.
Заявляемый центробежный грунтовой насос может быть изготовлен в условиях машиностроительного предприятия, специализирующегося в данной отрасли, с использованием стандартного отечественного или импортного оборудования, известных технологий и материалов. Он может широко использоваться в отраслях промышленности, связанных со строительными работами, с добычей и переработкой полезных ископаемых, где требуется перекачка абразивных жидкостей.
Предлагаемая совокупность существенных признаков обеспечивает более высокую экономическую эффективность, меньший износ, высокий КПД.