НАСОС ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ БЛОЧНО-МОДУЛЬНЫЙ

Техническое решение относится к машиностроению и может использоваться в насосах необъемного вытеснения для перекачивания больших объемов жидкости и изготовляется в соответствии с требованиями правил условий эксплуатации.
Известный насос центробежный блочно-модульный, включающий наружный корпус с входным и напорным патрубками. Со стороны напорного патрубка имеется крышка нагнетания. Внутри наружного корпуса расположены аппараты направляющие, секции и адаптер, создающие внутренний корпус. Внутри указанных единиц установлен ротор, содержащий вал с устройством разгрузки осевой силы и рабочими колесами. Внутренний корпус связан с наружным корпусом через его кольцевую ступеньку с прокладкой (Насос центробежный блочно-модульный, №.2373432, RU, F04D 1/06, 29/62, бюл. №32, 20.11.2009 г.).
Такая компоновка насоса центробежного блочно-модульного имеет ряд существенных недостатков. Кольцевая ступенька между корпусами - одна и разделяет она полость низкого давления и полость высокого давления. Кроме этого, прокладка расположена за кольцевой ступенькой наружного корпуса. Иными словами, с одной стороны кольцевой ступеньки наружного корпуса находится полость высокого давления, а с другой стороны, этой ступеньки, расположена прокладка. Учитывая то, что на внутренний корпус в полости высокого давления действует давление рабочей жидкости большей по величине, чем давление рабочей жидкости в полости низкого давления, то вследствие разности давлений рабочих жидкостей, на внутренний корпус действует сила, которая движет его в сторону полости низкого давления. Кроме того, при перекачивании горячей рабочей жидкости, внутренний корпус нагревается и расширяется. Наружный корпус нагревается со средины, а наружная его поверхность охлаждается окружающей средой. Отсюда, температурное расширение внутреннего и наружного корпуса - разное.
Как в первом, так и во втором случае, нарушается плотность прилегания прокладки, что приводит к возникновению перетекания рабочей жидкости с полости высокого давления в полость низкого давления. Далее прокладка размывается с большой скоростью. Это приводит к ухудшению технической характеристики насоса.
Что касается прокладки, находящейся между наружным корпусом и крышкой подвода, то она находится, примерно, в таких же условиях, как и прокладка ранее описана.
Так же, к недостаткам относится наличие штанг в полости низкого давления. Штанги создают дополнительную турбулентность рабочей жидкости при входе ее в адаптер. Создается шум, вибрация, что отрицательно влияет на работу насоса.
Для устранения указанных недостатков поставлена задача создания насоса центробежного блочно-модульного улучшенной компоновки с возможностью его комплектации модульным блоком, включающим разное количество ступеней.
Для решения поставленной задачи в насосе центробежном блочно-модульном, включающем, наружный корпус с входным и напорным патрубками, со стороны напорного патрубка имеется крышка нагнетания, внутри наружного корпуса расположены аппараты направляющие, секции и адаптер, создающие внутренний корпус, при этом, внутри указанных единиц установлен ротор, содержащий вал с устройством разгрузки осевой силы и рабочими колесами, к тому же, внутренний корпус связан с наружным корпусом через его кольцевую ступеньку с прокладкой, согласно изобретению ротор с внутренним корпусом и крышкой нагнетания, представляют собой модульный блок, при этом, наружный корпус или адаптер внутреннего корпуса имеют по одной переменной величине по их длине, к тому же, адаптер имеет форму в виде катушки с двумя разными по величине бортами в диаметре, причем, внутренний корпус связан с наружным корпусом известной кольцевой ступенькой с прокладкой, которая расположена на меньшем борту, и дополнительной кольцевой ступенькой с прокладкой, которая расположена на большем борту, к тому же, внутренний корпус противоположным концом от адаптера расположен в зоне крышки нагнетания, имеющий контакт с подпружиненными стаканами, установленными в гнездах крышки нагнетания, последняя имеет кольцевую ступеньку, расположенную в середине наружного корпуса, при этом, крышка нагнетания охвачена выступом наружного корпуса, причем, кольцевые ступеньки на бортах адаптера и на крышке нагнетания расположены так, что прокладки находятся за этими ступеньками по отношению к напорному патрубку. Кроме того, между ступенькой, расположенной на большем борту адаптера, и напорным патрубком имеется разъем наружного корпуса из двух кольцевых ступеней.
Отличительные признаки технического решения являются существенными, взаимосвязаны между собой, необходимы и достаточны для достижения технического результата, а именно:
- ротор с внутренним корпусом и крышкой нагнетания, представляют собой модульный блок. Это значит, что аппараты направляющие, секции, крышка нагнетания, вал с устройством разгрузки осевой силы и рабочими колесами собраны унифицированным функциональным узлом. Унификация позволяет проводить набор указанных деталей с учетом заданных ранее параметров. При этом уменьшается время сборки узла. За счет сэкономленного времени, проводят контрольную сборку узла, с целью раннего выявления погрешностей сборки. Унифицированный узел проверяют под давлением на одном и том же сертифицированном оборудовании с доведением параметров испытания до требований технических условий. Кроме того, облегчается проведение полного цикла контроля качества узла с применением унифицированного инструмента.
- наружный корпус или адаптер внутреннего корпуса имеют по одной переменной величине по их длине. Такая компоновка с переменной величиной по длине позволяет провести перекомплектацию насоса с учетом количества рабочих колес, аппаратов направляющих и секторов. С уменьшением количества указанных сборочных единиц, при постоянной длине корпуса, увеличивается длина адаптера, и наоборот, при постоянной длине адаптера, уменьшается длина корпуса. Что очень важно при изготовлении партии насосов с разными параметрами. Таким образом использовавши переменную величину длины корпуса или адаптера, получим снижение трудозатрат и экономию материала, что идет на изготовление насоса.
- адаптер имеет форму в виде катушки с двумя разными по величине бортами в диаметре.
Все части адаптера в виде катушки функционально необходимы, а именно: цилиндрическая часть катушки имеет осевое отверстие, для прохождения рабочей жидкости, цилиндрическая часть катушки удерживает борты, на каждом борту выполнено по кольцевой ступеньке. Разная величина диаметров бортов позволяет вставить внутренний корпус внутрь наружного корпуса. Для этого меньший борт адаптера расположен первым по ходу внутреннего корпуса.
- внутренний корпус связан с наружным корпусом известной кольцевой ступенькой с прокладкой, которая расположена на меньшем борту, и дополнительной кольцевой ступенькой с прокладкой, которая расположена на большем борту. Внутренний корпус связан с наружным корпусом двумя кольцевыми ступеньками с прокладками. Как известная, так и дополнительная кольцевые ступеньки, перекрывают перетекание рабочей жидкости с полости высокого давления в полость низкого давления. Таким образом, происходит конструктивное улучшение качества насоса.
- внутренний корпус противоположным концом от адаптера расположен в зоне крышки нагнетания. Такое расположение обеспечивает сборку ротора, внутреннего корпуса и крышки нагнетания в единое целое, то есть модульный блок.
- внутренний корпус имеет контакт с подпружиненными стаканами, установленными в гнездах крышки нагнетания. Подпружиненные стаканы передают усилие на внутренний корпус, который уплотняется двумя прокладками с наружным корпусом, и на крышку нагнетания, которая имеет одну прокладку с наружным корпусом. Учитывая то, что усилие пружин в обе стороны одинаковое, то сила, действующая на прокладку, расположенную между крышкой нагнетания и наружным корпусом, будет в два раза больше силы, которая действует на две прокладки адаптера. Таким образом, прокладка между крышкой нагнетания и наружным корпусом будет надежно удерживать рабочую жидкость в полости высокого давления.
- крышка нагнетания имеет кольцевую ступеньку, расположенную в середине наружного корпуса. Кольцевая ступенька позволяет создать хорошее равномерное кольцевое обжатие прокладки.
- крышка нагнетания охвачена выступом наружного корпуса. Кроме сил пружин на крышку нагнетания действует сила давления рабочей жидкости. Таким образом, на прокладку действует суммарная сила, которая улучшает прилегание прокладки к крышке нагнетания и к наружному корпусу.
- кольцевые ступеньки на бортах адаптера и на крышке нагнетания расположены так, что прокладки находятся за этими ступеньками по отношению к напорному патрубку. Такое расположение ступенек эффективное в данной конструкции, так как, чем больше давление рабочей жидкости в зоне напорного патрубка, тем с большим усилием ступеньки обжимают прокладки, тем лучше прокладки удерживают рабочую жидкость от протекания.
- между ступенькой, расположенной на большем борту адаптера, и напорным патрубком наружного корпуса имеется разъем из двух кольцевых ступеней. Кольцевой разъем позволяет установить собранный модульный блок внутри наружного корпуса. Две ступеньки обеспечивают гарантированное уплотнение.
Таким образом, созданный насос улучшенной компоновки, представляющий собой унифицированное изделие, которое имеет высокую надежность, позволяет проводить подбор сборочных единиц под заданную ранее характеристику и проводить блочную сборку.
Все отличительные признаки технического решения находятся в причинно-следственной связи и позволяют выполнить поставленную задачу по созданию улучшенной и более надежной конструкции насоса.
Техническое решение объясняется чертежом.
На чертеже отображена часть общего вида насоса центробежного блочно-модульного.
Насос включает наружный корпус 1 с входным и напорным патрубками 2 и 3. Со стороны напорного патрубка 3 имеется крышка 4 нагнетания. Внутри наружного корпуса 1 расположены аппараты направляющие 5, секции 6 и адаптер 7, создающие внутренний корпус. Внутри указанных единиц установлен ротор, содержащий вал 8 с устройством 9 разгрузки осевой силы и рабочими колесами 10. Внутренний корпус связан с наружным корпусом через известную кольцевую ступеньку 11 и дополнительную кольцевую ступеньку 12 и прокладки 13, 14. Кольцевые ступеньки 11, 12 выполнены на бортах разной величины в диаметре. Внутренний корпус противоположным концом от адаптера 7 расположен в зоне крышки 4 нагнетания, имеющий контакт с подпружиненными (пружины 15) стаканами 16, установленными в гнездах крышки 4 нагнетания. Крышка 4 нагнетания имеет кольцевую ступеньку 17 с прокладкой 18. Расположена крышка 4 нагнетания в середине наружного корпуса 1 и она охвачена его выступом 19. Все кольцевые ступеньки 11, 12, 17 на бортах адаптера 7 и на крышке 4 нагнетания расположены так, что прокладки 13, 14, 18 находятся за этими ступеньками по отношению к напорному патрубку 3. Между кольцевой ступенькой 12, расположенной на большем борту адаптера 7, и напорным патрубком 3 имеется разъем 20 наружного корпуса 1 из двух кольцевых ступеней 21, 22 с прокладкой 23. Наружный корпус 1 обжат крепежными элементами 24, 25.
Насос центробежный блочно-модульный работает следующим образом.
Из входного патрубка 1 рабочая жидкость поступает в отверстие адаптера 7. Подхваченная вращающимся рабочим колесом 10 первой ступени рабочая жидкость попадает в каналы, образованные аппаратом направляющим 5 и секцией 6 этой ступени. Далее рабочая жидкость направляется на остальные ступени внутреннего корпуса. После выхода рабочей жидкости из последней ступени она направляется в напорный патрубок 3. В процессе прохождения рабочей жидкости по каналам внутреннего корпуса возникает осевое перемещение внутреннего корпуса в сторону входного патрубка 2. В то же время крышка нагнетания 4 перемещается в противоположную сторону внутреннему корпусу. Кроме этого, перемещению внутреннего корпуса и крышки нагнетания способствуют пружины 15. Таким образом, все прокладки 13, 14, 18, 23 уплотняются соответствующими кольцевыми ступеньками 11, 12, 17, 21, и 22 на которые действует суммарное усилие от пружин 15 и давления рабочей жидкости. При перекачивании горячей рабочей жидкости на прокладки дополнительно будет действовать температурное расширение внутреннего корпуса.
На разъем 20 наружного корпуса отрицательно действует внутреннее давление рабочей жидкости. Однако разъем 20 удерживает протекание рабочей жидкости, за счет обжимания прокладки 23 двумя кольцевыми выступами 21, 22 при помощи стягивающих крепежных элементов 24, 25.
Сборку насоса центробежного блочно-модульного проводят следующим образом.
На вал 8 устанавливают рабочее колесо 10, аппарат 5 направляющий и секцию 6 первой ступени. Таким же образом проводят сборку остальных ступеней. Количество ступеней зависит от заданных ране параметров насоса. Все секции 6 соединяют между собой. Получили собранный внутренний корпус. К последнему аппарату 5 направляющему последней ступени подсоединяют крышку нагнетания 4, предварительно установив пружины 15 и стаканы 16 в ее гнезда. С другой стороны крышки нагнетания, на вал 8 устанавливают устройство разгрузки осевой силы 9, а к секции первой ступени крепят адаптер 7. Таким образом, получили собранный модульный блок. После чего, модульный блок устанавливают в полость наружного корпуса 1, несущего входной патрубок 2. Далее устанавливают другую половину наружного корпуса 1, несущего напорный патрубок 3. Обе половины наружного корпуса 1 соединяют крепежными элементами 25, 24. В процессе подтягивания крепежных элементов 25, 24 прокладки 13, 14, 18, 23 уплотняются, а именно: между адаптером 7 и наружным корпусом 11, между крышкой нагнетания 4 и наружным корпусом 1 и между обеими частями наружного корпуса 1.
Описанный насос центробежный блочно-модульный является новым и отличается от известных своей унификацией и комплектностью. Техническое решение направлено на улучшение работы и сборки насоса, а также на сокращение трудозатрат при сборке. Насос - технологичен и может изготовляться на стандартном оборудовании и стандартным инструментом.
Данный насос, может широко использоваться на тепловых электростанциях, горно-металлургических, химических и других предприятиях.