МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, а именно к двухкорпусным многоступенчатым центробежным насосам, и может быть использована преимущественно в системах атомных электростанций для перекачивания раствора борной кислоты, воды (кроме морской).
Известен насос центробежный горизонтальный секционный, пятиступенчатый, с односторонним расположением рабочих колес, имеющих двухщелевое уплотнение. Концевые уплотнения вала - сальникового типа. Корпус насоса включает в себя набор секций, в которые вставлены направляющие аппараты, входная и напорная крышки, стягиваемые шпильками. Опоры ротора - подшипники скольжения с кольцевой смазкой. [Насосное оборудование атомных станций / Под общей редакцией П.Н.Пака. М.: Энергоатомиздат, 2003, - с.101]. Данная конструкция насоса выбрана в качестве прототипа для заявляемого объекта.
Опыт эксплуатации этих насосов показывает их несоответствие необходимым показателям надежности и долговечности по следующим причинам:
- секционный корпус ввиду наличия большого количества стыков между секциями, а также секциями и крышками увеличивает вероятность нарушения внешней герметичности и безопасной эксплуатации высоконапорных насосов;
- использование сальникового уплотнения в насосах с периодическим режимом работы неприемлемо: значительные утечки через сальниковые уплотнения при стоянке, требующие их организованного отвода; неудобство обслуживания, заключающееся в необходимости затяжки сальниковых уплотнений при нахождении насоса в режиме ожидания и ослабления затяжки при запуске насоса; частая замена набивки вследствие отложения солей на сальниковой набивке при перекачивании раствора борной кислоты;
- существующая система смазки подшипников скольжения вызывает необходимость повышения несущей способности подшипников путем улучшения условий смазки;
- применяемая конструкция двухщелевого уплотнения рабочих колес сложна в изготовлении как самого кольца уплотнительного, так и колеса рабочего;
- материал корпуса подшипников скольжения - чугун - не способствует сохранению посадочных мест.
В основу полезной модели поставлена задача создания многоступенчатого насоса, в котором, путем введения новых конструктивных элементов, нового исполнения существующих конструктивных элементов, наличия нового материала обеспечиваются внешняя герметичность и безопасность эксплуатации насоса, снижение утечек перекачиваемой среды, повышение технологичности примененных щелевых уплотнений рабочих колес, повышение несущей способности подшипников скольжения, в результате чего достигается повышение надежности и долговечности насоса.
Поставленная задача достигается тем, что в многоступенчатом насосе, содержащем входную и напорную крышки, корпус секционного типа с направляющими аппаратами, рабочими колесами со щелевыми уплотнениями, подшипники скольжения с кольцевой системой смазки, концевые уплотнения вала, гидропяту, согласно полезной модели вводятся:
- наружный корпус, образующий с напорной крышкой плоскость главного разъема, которая может быть закреплена шпильками с удлиненной концевой частью, необходимой для затягивания гидроключом, и уплотнена прокладкой из терморасширенного графита (для высоких температур перекачиваемой среды);
- концевые уплотнения вала насоса - механические торцового типа с применением в случае необходимости выносных теплообменников;
- однощелевое уплотнение рабочего колеса с изготовлением уплотнительных колец из высокохромистого сплава;
- скребковое устройство в системе кольцевой смазки подшипников скольжения;
- материал корпуса подшипников скольжения - углеродистая сталь.
Введение наружного корпуса позволяет уменьшить количество наружных стыков и свести к минимуму вероятность утечек перекачиваемой жидкости в окружающую среду, что обеспечивает внешнюю герметичность и безопасность эксплуатации насоса. Кроме того, за счет быстрой замены корпуса секционного типа улучшается ремонтопригодность насоса. Плоскость главного разъема, перпендикулярная оси насоса и образованная наружным корпусом и напорной крышкой, может быть закреплена шпильками с удлиненной концевой частью и уплотнена прокладкой из терморасширенного графита. Предлагаемая конструкция шпилек с удлиненной концевой частью дает возможность выполнять затяжку шпилек путем их вытяжки с помощью гидроключа, входящего в комплект поставки. Таким образом, обеспечивается качественное и надежное уплотнение стыка за счет равномерного контролируемого усилия по всем шпилькам при выполнении ремонтных работ насосов, что снижает трудоемкость, повышает качество ремонтных работ. Применение прокладки из терморасширенного графита обеспечивает меньшие усилия для достижения равномерного обжатия и уплотнения главного разъема корпус - крышка.
Использование в качестве концевых уплотнений вала механических уплотнений торцового типа позволяет снизить утечки перекачиваемой среды до минимума, повышает надежность работы насоса. При необходимости эффективность охлаждения уплотнений обеспечивают выносные теплообменники.
Возможная установка гидроциклонной очистки перекачиваемой жидкости с большой концентрацией примесей, при использовании которого происходит отбор жидкости из пазухи первого рабочего колеса, очистка и подача ее в камеру торцовых уплотнений, способствует повышению износостойкости трущихся колец пары трения торцовых уплотнений, а значит и повышению надежности и долговечности узла.
Снабжение системы кольцевой смазки подшипников скольжения скребковым устройством, предназначенным для снятия слоя масла с наружной поверхности маслоподающего кольца и подачи его в рабочий подшипниковый зазор, улучшает условия смазки, увеличивает несущую способность подшипников скольжения, а изготовление корпуса подшипников скольжения из углеродистой стали способствует сохранению посадочных мест. Эти решения повышают надежность и долговечность эксплуатации подшипников скольжения.
Применение однощелевого уплотнения (уплотнения с одной щелью) рабочего колеса по сравнению с двухщелевым более технологично, сохраняет объем протечек за счет уменьшения зазора в щели благодаря применению в качестве материала уплотнительных колец высокохромистого сплава, обладающего стойкостью против задирания при работе в паре с материалом рабочего колеса.
Изготовление корпуса подшипников скольжения из углеродистой стали способствует сохранению посадочных мест, что также увеличивает надежность и долговечность эксплуатации подшипника.
Таким образом, использование совокупности всех существенных признаков обеспечивает технический результат, заключающийся в повышении надежности и долговечности насоса.
Заявляемая полезная модель поясняется рисунками, на которых представлены:
фиг.1 - многоступенчатый насос, продольный разрез;
фиг.2 - система смазки подшипников скольжения, вид А;
фиг.3 - многоступенчатый насос, монтажная схема.
Многоступенчатый насос содержит наружный корпус 1 (фиг.1) с входным и напорным патрубками, образующий с напорной крышкой 2 плоскость главного разъема, перпендикулярную оси насоса, закрепленную шпильками 3 с удлиненной концевой частью и уплотненную прокладкой 4 из терморасширенного графита. Внутренний корпус 5 включает секции 6 с рабочими колесами 7 одностороннего входа и направляющими аппаратами 8. Рабочие колеса 7 с однощелевыми уплотнениями 9 установлены на валу 10, опирающемся на подшипники скольжения 11.
Корпус подшипников скольжения 12 изготовлен из стали. Система кольцевой смазки подшипников скольжения 11 обеспечена скребковым устройством 13 (фиг.2) для снятия слоя масла с маслоподающего кольца и подачи его в рабочий подшипниковый зазор. В качестве концевых уплотнений вала 10 применены механические уплотнения торцового типа 14, расположенные во входной крышке 15 и корпусе уплотнения 16, крепящемся к напорной крышке 2. Выносные теплообменники 17 (фиг.3), служащие для охлаждения механических уплотнений торцового типа 14, соединены с ними трубопроводами через отверстия во входной крышке 15 и корпусе уплотнения 16. Выносные теплообменники 17 прикреплены к стойкам 18 плиты 19 насоса. Для разгрузки осевых сил служит гидропята 20. При перекачивании жидкости с большой концентрацией примесей насос дополнительно снабжен устройством гидроциклонной очистки перекачиваемой жидкости.
Насос работает следующим образом. При вращении вала 10 от электродвигателя перекачиваемая жидкость через входной патрубок поступает к рабочему колесу 7 и направляющему аппарату 8 первой ступени, проходит по всем ступеням насоса и из направляющего аппарата 8 последней ступени выходит в напорный патрубок наружного корпуса 1 под давлением, создаваемым рабочими колесами 7.
Благодаря заявляемому конструктивному исполнению многоступенчатого насоса осуществляется возможность получения технического результата, заключающегося в повышении надежности и долговечности насоса.