ГЕРМЕТИЧНЫЙ МАЛОШУМНЫЙ НАСОС
PRESSURISED LOW-NOISE PUMP

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для перекачки различных жидкостей, например, в системах отопления вагонов, судов, других замкнутых систем, когда требуются высокие антикавитационные качества, герметичность и минимальные уровни шума и вибрации.
Известен насос по авторскому свидетельству СССР №523195, МПК F04D 7/04, 30.07.1976, в котором для улучшения кавитационных характеристик насосов в патрубке перед рабочим центробежным колесом устанавливается осевое колесо - шнек.
Наиболее близким к изобретению является герметичный малошумный насос, состоящий из ротора, на консоли которого закреплено рабочее колесо, шнека, направляющего аппарата, корпуса насоса со встроенным статором электродвигателя, роторная часть которого закреплена на валу между подшипниками скольжения, а также с расположенными по оси насоса патрубками всасывания и нагнетания (см. патент США №4065232, кл. 417/368, 27.12.1977. Насос имеет встроенный герметичный электродвигатель и технологические каналы в валу, по которым жидкость поступает к управлению клапанами встроенного резервуара. Недостатком этого технического решения является сложность конструкции и необходимость охлаждения электродвигателя внешним вентилятором.
Это техническое решение, которое по решаемой задаче и техническому результату является наиболее близким к предлагаемому изобретению, имеет ряд недостатков: сложность конструкции упорных пят, осевой подвод и радиальный отвод, что не обеспечивает симметричности течения и является дополнительным источником нестационарных сил и, следовательно, вибрации.
Задачей настоящего изобретения является снижение уровня шума и вибрации, улучшение кавитационных качеств насоса.
Поставленная задача решается тем, что в герметичном малошумном насосе, состоящем из ротора, на консоли которого закреплено рабочее колесо, шнека, направляющего аппарата, корпуса насоса со встроенным статором электродвигателя, роторная часть которого закреплена на валу между подшипниками скольжения, а также с расположенными по оси насоса патрубками всасывания и нагнетания, согласно изобретению вал насоса выполнен полым и является подводящим патрубком к рабочему колесу, рабочее колесо имеет бурт, который образует с направляющим аппаратом дросселирующий зазор гидропяты, а по обе стороны рабочего колеса расположены пяты, при этом осевой разбег ротора существенно превышает рабочий зазор в гидропяте.
Шнек может быть расположен внутри полого вала на входе.
Такое исполнение обеспечивает полную осесимметричность потоков и исключает появление нестационарных сил, вызывающих вибрацию насоса.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан продольный разрез насоса;
на фиг.2 - узел А на фиг.1, показывающий рабочий зазор в гидродинамической пяте.
Насос состоит из корпуса 1, в котором размещен статор 2 электродвигателя, полого вала 3, вращающегося в подшипниках 4 скольжения. Между подшипниками 4 на валу 3 закреплена роторная часть 5 электродвигателя. Подшипники 4 размещены: нижний - в нижней крышке, состоящей из двух частей и в которой расположен входной патрубок 6; верхний - в корпусе 1 насоса. В верхней крышке 7 выполнен патрубок 14 нагнетания. В нижней части вала 3 внутри крепится шнек 8 с втулкой 9. В верхней части вала 3 крепится рабочее колесо 10. Жидкость из рабочего колеса 10 попадает в направляющий аппарат 11 и по кольцевому отводу 12 с выправляющими лопатками 13 поступает в патрубок 14 нагнетания.
На рабочем колесе 10 выполнен бурт 15, который образует с направляющим аппаратом 11 дросселирующий зазор 16 в гидропяте (фиг.2). Рабочее колесо 10 опирается перед пуском на пусковую пяту 17. Осевой разбег ротора между пятами 17 и 18 составляют зазоры 20 и 19, и он существенно превышает рабочий зазор 16 в гидропяте. Пята 18 защищает от касания рабочего колеса 10 и направляющего аппарата 11 в гидропяте.
л
л
л
Насос работает следующим образом. Жидкость из патрубка 6 всасывания поступает в шнек 8 и далее в рабочее колесо 10. При пуске ротор насоса вращается на пусковой пяте 17, зазор 16 максимальный и составляет примерно 0,95% от осевого разбега ротора. За счет разности площадей уплотнения на переднем и заднем диске колеса 10, где роль уплотнения выполняет подшипник 4, возникает осевая сила, направленная вверх. Ротор насоса начинает перемещаться вверх, при этом зазор 16 устанавливается такой величины, что ротор находится в равновесии. Величина рабочего зазора 16 в гидропяте составляет 0,05-0,1 мм. Если силы недостаточно для подъема ротора, возникающая гидростатическая сила снижает удельное давление на пусковую пяту 17 и тем самым уменьшает ее износ во время работы насоса. Напор шнека 8 рассчитывается таким образом, чтобы его было достаточно для обеспечения бескавитационной работы рабочего колеса 10 на всех режимах по подаче. Число лопаток вследствие увеличения входного диаметра в рабочее колесо 10 выполняется значительно с большим числом, чем у существующих центробежных колес, что приводит к увеличению лопаточной частоты f=zn/60, где z - число лопаток колеса, n - число оборотов в минуту ротора насоса, смещению ее в диапазон высоких частот (f>1000 Гц) и снижению уровня возмущений. Жидкость из гидропяты поступает на смазку верхнего подшипника 4, проходит в зазоре между статором 2 и роторной частью 5 электродвигателя, охлаждает их и поступает в нижний подшипник 4, после чего смешивается с жидкостью, поступающей на всас.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в обеспечении осесимметричности потоков в насосе, снижению возмущений на лопаточной частоте, упрощении тракта гидропяты и совмещении его с трактом охлаждения электродвигателя и смазкой подшипников перекачиваемой жидкостью, что приводит к снижению уровней вибрации. Установка шнека на расстоянии от рабочего колеса позволяет выровнять скорости потока на входе в рабочее колесо, что также способствует исключению возмущений и снижению уровней вибрации. Снижению вибрации способствует также размещение шнека во втулке (внутри вала) без зазора.
Дополнительное преимущество предлагаемой конструкции - простота сборки насоса, ремонтопригодность.
Насос может также применяться и встраиваться в трубопроводы без опор на фундамент, что также в итоге может приводить к снижению вибраций, излучаемых насосом.