Двухступенчатый горизонтальный центробежный насос

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к насосам, предназначенным для перекачивания по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам воды, водяных растворов, нефти, нефтепродуктов и сходных с ними жидкостей.
Из патента RU 2484305 С1 известен одноступенчатый горизонтальный центробежный насосный агрегат, предназначенный для перекачивания нефти в магистральных нефтепроводах, включающий одноступенчатый горизонтальный центробежный насос двухстороннего входа (в дальнейшем «насос»), приводной электродвигатель, муфту, соединяющую их валы, опорную раму для крепления насоса и электродвигателя. Насос содержит корпус, состоящий из нижней части - основания и верхней части - крышки, которые образуют при соединении горизонтальную плоскость разъема, входной и выходной патрубки, ротор, установленный в сферических двухрядных роликовых радиально-упорных подшипниках, и закрепленное на нем рабочее колесо. В патенте RU 2484305 С1 отмечено, что описанный в нем агрегат отличается повышенной надежностью за счет обеспечения пониженных шума и вибрации, однако кавитационные качества используемого в нем насоса ограничены высоким кавитационным запасом, что требует при эксплуатации необходимости использования дополнительного подпорного насосного устройства или обеспечения достаточно высокого входного давления перекачиваемой жидкости.
В патенте DE 341092 С описан многоступенчатый горизонтальный центробежный насос, содержащий корпус, крышку, входной и напорный патрубки, закрепленные на корпусе направляющие аппараты, включающие в себя лопатки, образующие спиральные каналы, ротор с симметрично расположенными рабочими колесами, переводные каналы между ними.
Недостатками такого насоса являются сложность конструкции, низкая технологичность и большие гидравлические потери при переводе потока из первой во вторую ступень при больших подачах, что обусловлено высокими скоростями потока, возникающими при характерных для такой конструкции малых проходных сечениях переводных каналов, и приводит к снижению надежности насоса.
В патентах RU 6849 U1 и RU 109236 U1 описаны одноступенчатые горизонтальные центробежные насосы, каждый из которых включает рабочее колесо центробежного типа, установленное на роторе и предвключенные рабочие колеса осевого типа, расположенные по обе стороны от него, что позволяет использовать динамическую составляющую напора предвключенных колес для увеличения располагаемого кавитационного запаса на входе в рабочее колесо, обеспечивая необходимый для устойчивой работы насоса кавитационный запас, однако в конструкциях насосов подобного типа отсутствуют средства, позволяющие обеспечивать и достаточно высокий напор, что значительно снижает их эффективность и сужает область использования.
В основу полезной модели положена задача по устранению отмеченных выше недостатков известных горизонтальных центробежных насосов и направлена на создание горизонтального центробежного насоса, обладающего повышенными эффективностью и надежностью за счет обеспечения сниженного кавитационного запаса, при одновременном обеспечении высоких показателей напора, развиваемого насосом.
Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что горизонтальный центробежный насос выполнен двухступенчатым и включает входной и выходной патрубки, корпус, состоящий из верхней части - крышки и нижней части - основания, которые образуют при соединении горизонтальную плоскость разъема, в которой размещена продольная ось ротора, на котором на расстоянии друг от друга установлены первое и второе центробежные рабочие колеса двухстороннего входа, образующие две ступени насоса, причем первое рабочее колесо примыкает к входному патрубку, а второе рабочее колесо примыкает к выходному патрубку, крышка и основание корпуса насоса выполнены с фланцами, в которых размещены элементы их крепления, а также с внутренними полостями для размещения в них первого и второго рабочих колес, при этом крышка насоса выполнена с обводной трубой, которая предназначена для соединения между собой внутренних полостей с размещенными в них первым и вторым рабочими колесами, и ориентирована вертикально вверх относительно продольной оси ротора насоса, а к каждому входу первого рабочего колеса примыкает предвключенное колесо осевого типа, также установленное на роторе. Предпочтительно, чтобы обводная труба была выполнена U-образной формы. Ротор установлен в опорных подшипниках, закрепленных в опорах с наружной стороны корпуса. Продольная ось входного патрубка перпендикулярна продольной оси ротора насоса, а продольная ось выходного патрубка параллельна продольной оси входного патрубка.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан продольный разрез насоса.
Как показано на чертеже, двухступенчатый горизонтальный центробежный насос (в дальнейшем - насос) включает входной 1 и выходной 2 патрубки, корпус, состоящий из верхней части - крышки 3 и нижней части - основания 4, которые образуют при соединении горизонтальную плоскость 5 разъема, в которой размещена продольная ось 6 ротора 7. На роторе 7 на расстоянии друг от друга установлены первое 8 и второе 9 центробежные рабочие колеса двухстороннего входа. Первое рабочее колесо 8 примыкает к входному патрубку 1, а второе рабочее колесо 9 примыкает к выходному патрубку 2. Крышка 3 и основание 4 корпуса выполнены с фланцами 10, в которых размещены элементы 11 их крепления, а также с внутренними полостями 12 для размещения в них первого 8 и второго 9 рабочих колес. Т.е., как показано на чертеже, полости 12 в крышке 3 и в основании 4 выполнены напротив друг друга с возможностью образования двух общих полостей при совмещении (сборке) крышки 3 и основания 4 таким образом, чтобы в них могли разместиться первое 8 и второе 9 рабочие колеса. Крышка 3 выполнена с обводной трубой 13, которая предназначена для соединения между собой внутренних полостей 12 с размещенными в них первым 8 и вторым 9 рабочими колесами и ориентирована вертикально вверх относительно продольной оси 6 ротора 7. Причем обводная труба 13 выполнена изогнутой, предпочтительно U-образной формы, каждый свободный конец которой соединен с одной из внутренних полостей 12. К каждому входу первого рабочего колеса 8 примыкает предвключенное колесо 14 осевого типа, вместе в первым рабочим колесом 8 также размещенное в соответствующей внутренней полости 12. Продольная ось входного патрубка 1 перпендикулярна продольной оси ротора 7, а продольная ось выходного патрубка 2 параллельна продольной оси входного патрубка. Ротор 7 установлен в опорных подшипниках 15, закрепленных в опорах 16 с наружной стороны корпуса.
Работа предлагаемого насоса осуществляется следующим образом. Поступающая во входной патрубок 1 жидкость разделяется на два потока и входит с двух сторон во входы первого рабочего колеса 8 через размещенные перед входами предвключенные колеса 14, которые создают дополнительный подпор на обоих входах в первое рабочее колесо 8, обеспечивая бескавитационную его работу. На выходе из первого двухстороннего колеса 8 жидкость выбрасывается в обводную трубу 13, выполненную изогнутой, предпочтительно U-образной формы, и ориентированную вертикально вверх. На выходе из обводной трубы 13 жидкость разделяется на 2 потока, каждый из которых направляется и входит в один из двух входов второго рабочего колеса 9. Из второго рабочего колеса 9 объединенный поток жидкости выбрасывается в выходной патрубок 2.
В описанной выше конструкции насоса низкий квитанционный запас достигается за счет возможности использования ротора 7 с низким числом оборотов с одновременным использованим предвключенных рабочих колес 14, а обеспечение высокого напора насоса достигается за счет увеличения числа ступеней до двух с оптимальным перетоком перекачиваемой жидкости от первой ко второй ступени через обводную трубу 13, использование которой в предлагаемой конструкции позволяет обеспечить максимальную площадь сечения переводного канала в обводной трубе 13 от первой ко второй ступени насоса и приводит к уменьшению гидравлических потерь при переводе потока жидкости из первой во вторую ступень насоса.
Таким образом, заявленная полезная модель в представленной совокупности признаков, каждый из которых решает свою задачу, обеспечивает создание горизонтального центробежного насоса, обладающего повышенными эффективностью и надежностью за счет сниженного кавитационного запаса, сочетающегося с высокими показателями напора, развиваемого насосом.