НАСОС ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СО ВСТРОЕННЫМ ЗАДНИМ ПОДШИПНИКОМ
CENTRIFUGAL PUMP WITH BUILT-IN REAR BEARING

Изобретение относится к гидромашиностроению, более конкретно к центробежным многоступенчатым насосам со встроенным задним подшипником.
Широко известны центробежные насосы, в которых для уравновешивания осевой силы используется гидравлический разгрузочный узел, состоящий из пяты, скрепленной с валом, и подпятника, скрепленного с корпусом. Перекачиваемая жидкость из задней пазухи последнего рабочего колеса поступает в разгрузочный узел и отводится из него на вход насоса или на слив.
С целью ограничения расхода жидкости через разгрузочный узел в известных центробежных насосах до разгрузочного узла (А.М.Марцинковский. Гидродинамика и прочность центробежных насосов. Москва, Машиностроение, 1980, рис.64) или после него (там же, рис.72) сформировано дросселирующее устройство, выполненное в виде коаксиального канала, образованного взаимоприлегающими поверхностями вала и корпуса (корпусных узлов). Такое техническое решение используется в центробежных насосах как с выносным (В.П.Попов. Водоотливные установки. Москва, Недра, 1980, рис.2.17), так и встроенным подшипником (SU 1789764 A1, 23.01.1993).
Наиболее близким к изобретению является насос центробежный со встроенным задним подшипником, оснащенный гидравлическим разгрузочным узлом уравновешивания осевой силы, к которому подводится перекачиваемая жидкость из задней пазухи последнего рабочего колеса и отводится от него на вход насоса или на слив, при этом с целью ограничения расхода жидкости через разгрузочный узел в магистрали ее движения размещено дросселирующее устройство (SU 1789764 A1, 23.01.1993).
Все эти известные технические решения, наряду с ограничением расхода жидкости через разгрузочный узел, обеспечивают низкое давление за разгрузочным узлом, что является важным фактором в насосах с выносным подшипником, где требуются концевое уплотнение вала (Ф.П.Товстолес. Гидравлика и насосы (Часть III - Насосы). Ленинград - Москва, ГОНТИ НКТП СССР. 1938, с.178). В случае насоса со встроенным подшипником данный фактор не имеет значения, так как вал не выходит за пределы герметичного объема.
За счет наличия коаксиального дросселя прототип имеет следующие недостатки:
- необходимость изготовления с высокой точностью деталей, формирующих дроссель, для обеспечения минимального зазора при исключении их взаимного контакта при работе насоса;
- увеличенная длина вала и корпуса насоса на длину дросселя;
- ухудшенные динамические характеристики насоса как за счет увеличенной длины вала, так и за счет гидродинамических сил, воздействующих на вал при эксцентричности коаксиальной щели;
- возможность возникновения кавитационных процессов в кольцевой щели разгрузочного узла в связи с низким давлением на выходе;
- повышенный износ встроенного подшипника в связи с попаданием в зону трения продуктов износа разгрузочного узла;
- ограниченные возможности регулирования расхода жидкости через разгрузочный узел с целью повышения КПД насоса за счет снижения расхода на установившихся режимах.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, упрощение конструкции насоса, повышение его долговечности и КПД.
Технический результат, заключающийся в снижении среднего расхода через разгрузочный узел, достигается тем, что в насосе центробежном со встроенным задним подшипником, оснащенном гидравлическим разгрузочным узлом уравновешивания осевой силы, к которому подводится перекачиваемая жидкость из задней пазухи последнего рабочего колеса и отводится от него на вход насоса или на слив, при этом с целью ограничения расхода жидкости через разгрузочный узел в магистрали ее движения размещено дросселирующее устройство, согласно изобретению дросселирующее устройство сформировано за пределами вала насоса, например, за счет соответствующего выбора поперечного сечения на отдельном участке отводящей части магистрали.
Встроенный задний подшипник может быть размещен между последним рабочим колесом и разгрузочным узлом.
В отводящей части магистрали может быть размещен регулятор расхода.
В качестве регулятора расхода может быть использован термостат, поддерживающий расход жидкости, при котором обеспечивается ее температура в отводящей части магистрали в заданном диапазоне.
Формирование дросселирующего устройства в отводящей магистрали дает возможность регулировать в широких пределах расход через разгрузочный узел и соответственно регулировать зазор между пятой и подпятником. Это достигается изменением гидравлического сопротивления дросселирующего устройства или путем перепуска части жидкости в обход его. Возможность регулирования позволит повысить КПД насоса за счет снижения среднего расхода через разгрузочный узел.
Для минимизации расхода жидкости через разгрузочный узел в отводящей части магистрали устанавливается регулятор (термостат), поддерживающий температуру жидкости на выходе из разгрузочного узла в допустимых пределах путем регулирования расхода через обводной канал.
На фиг.1 представлен разрез фрагмента насоса, включающего разгрузочный узел и встроенный подшипник, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.
Насос содержит гидравлический разгрузочный узел уравновешивания осевой силы, состоящий из гидропяты 1, скрепленной с валом 2, и подпятника 3, скрепленного с корпусом 4 насоса. Встроенный подшипник 5 размещен между последним рабочим колесом 6 и разгрузочным узлом. В разгрузочную камеру 7 разгрузочного узла по каналам 8 подводится перекачиваемая жидкость из задней пазухи 9 последнего рабочего колеса 6. Из зоны 10 за разгрузочным узлом жидкость отводится по отводящей части магистрали 11 на вход насоса или на слив. В отводящей части магистрали с целью ограничения расхода жидкости через разгрузочный узел за пределами вала 2 насоса размещено дросселирующее устройство 12, например, за счет соответствующего выбора поперечного сечения на отдельном участке отводящей магистрали 11. В отводящей части магистрали 11 параллельно дросселирующему устройству 12 организован обводной канал 13 с регулятором расхода (термостатом) 14.
При работе насоса жидкость из задней пазухи 9 последнего рабочего колеса 6 поступает через каналы 8, охлаждая, смазывая и промывая встроенный подшипник 5, в разгрузочную камеру 7, из которой через щель между гидропятой 1 и подпятником 3 поступает в зону 10 за разгрузочным узлом. Из зоны 10 жидкость поступает в отводящую часть магистрали 11, где в зависимости от положения регулятора 14 она будет проходить через дросселирующее устройство 12 и обводной канал 13, или только через дросселирующее устройство 12. В последнем случае будет реализовываться минимально возможный расход через разгрузочный узел.
Для обеспечения допустимого значения температуры жидкости, вытекающей из разгрузочного узла, с точки зрения его работоспособности, регулятор 14 обеспечивает регулировку расхода через обводной канал 13. Чем больше расход, тем ниже температура, и наоборот.