НАСОС ДВУСТОРОННЕГО ВХОДА

Заявляемое техническое решение насос двустороннего входа относится к машиностроению и может использоваться в насосах с полуспиральным подводом и спиральным отводом с двухзавитковой спиралью, к примеру в конденсатных второго подъема, аварийных низкого давления, насосах двухстороннего входа, а также в сетевых насосах.
Известен насос двухстороннего входа типа Д, содержащий корпус с гидравлической полостью, входным и напорным патрубками и крышку, установленную на корпусе. Корпус и крышка имеют общий горизонтальный разъем с прокладкой между фланцами. С обеих сторон в корпус встроены концевые уплотнения. Роторная часть включает вал с рабочим колесом двустороннего входа, и связан он со статорной частью шарикоподшипниками, установленными в выносной части (за пределами корпуса) по обе его стороны.
Такой корпус имеет ряд конструктивных недостатков, влияющих отрицательно на технический результат. Так, горизонтальный разъем при работе насоса размывается, кроме того, при перекачивании жидкости, имеющей высокую температуру, разъем подвергается действию возникших внутренних сил, как в корпусе, так и в крышке. Вышеуказанные причины приводят к нарушению герметичности соединения и как следствие, появляется утечка перекачиваемой жидкости. Применение шарикоподшипников обеспечивает короткий ресурс работы, и применяются они в маломощных насосах. Установка подшипников за пределами корпуса увеличивает расстояние между опорами, что влечет к прогибу вала, к вибрации и износу концевых уплотнений. Это также приводит к разгерметизации насоса.
Также известен ряд насосов [2, 3, 4, 5], в которых между корпусом и крышкой существует горизонтальный разъем, концевые уплотнения расположены в корпусе, а выносные подшипники скольжения установлены с радиально-упорными.
Такие насосы рассчитаны на большую нагрузку, чем ранее указанный насос. Однако, все недостатки, описанные выше присущи этому ряду насосов. Кроме того, применение подшипника скольжения и радиально-упорного подшипника увеличивает и усложняет конструкцию узла и не устраняет недостатка в отношении уменьшения расстояния между опорами. Наряду с недостатками, указанные насосы имеют важное преимущество - гидравлическую полость с хорошо просчитанным и спроектированным полуспиральным подводом и спиральным отводом с двухзавитковой спиралью в корпусе насоса.
С учетом положительных качеств и устранением указанных недостатков, поставлена задача спроектировать и изготовить насос улучшенной конструкции путем уменьшения расстояния между опорами подшипников скольжения, и без горизонтального разъема между корпусом и крышкой не нарушая существующей и практически испытанной геометрии подвода и отвода в корпусе насоса.
Для решения поставленной задачи предложен насос двустороннего входа, включающий статорную и роторную часть, при этом статорная часть содержит корпус с гидравлической полостью, входным и напорным патрубками и крышки, а роторная часть включает вал с рабочим колесом двустороннего входа и связан он со статорной частью подшипниками скольжения и торцовым уплотнением, при этом, по обе стороны рабочего колеса и статорной части образован радиальный зазор.
В отличие от известных, заявляемый насос снабжен двумя одинаковыми узлами разгрузки осевой силы, расположенными по обе стороны рабочего колеса и представляющими собой два кольца, одно из которых
установлено на внешней стороне входа в рабочее колесо, а другое кольцо расположено напротив первого, на статорной части, образуя между собой торцевую дросселирующую щель, кроме того, подшипники скольжения, расположенные в крышках корпуса, кольцевая полость которых связана каналом с напорной частью гидравлической полости насоса, к тому же, торцевое уплотнение установлено со стороны передачи крутящего момента.
Отличительные признаки насоса двустороннего входа имеют ряд положительных качеств, которые влияют на технический результат, а именно:
- насос снабжен двумя одинаковыми узлами разгрузки осевой силы Наличие двух одинаковых узлов разгрузки осевой силы позволяет компенсировать осевую силу, как с одной, так и с другой стороны по отношению к рабочему колесу, вызванную работой насоса. Причиной появления осевой силы может быть неоднородность перекачиваемой жидкости, механические включения в ней, и несовершенство геометрии проточной части как корпуса, так и рабочего колеса.
- узлы разгрузки расположены по обе стороны рабочего колеса. Таким образом, возникшая осевая сила на колесе компенсируется в непосредственной близости колеса Это значит, что возникшая осевая сила действует на вал только в районе колеса. На остальную часть вала не действует.
- узлы разгрузки осевой силы представляют собой два кольца, одно из которых установлено на внешней стороне входа в рабочее колесо, а другое кольцо расположено напротив первого, на статорной части. Такая конструкция наиболее простая и технологически выполнима Узлы работают как и упорный подшипник.
- установленные кольца образуют между собой торцевую дросселирующую щель. Указанная щель является той величиной зазора, который необходим для перемещения роторной части при компенсации осевой силы.
Таким образом наличие между кольцами дросселирующей щели и радиального зазора между статорной частью и колесом, позволило совместить упорный подшипник с разгрузочным устройством осевого перемещения вала (гидропятой).
- подшипники скольжения, расположенные в крышках корпуса. Это позволяет уменьшить расстояние между осями опор, что увеличивает жесткость вала и исключает или уменьшает прогиб его. Положительно влияет на вибрацию и шумовую характеристику всего насоса.
- кольцевая полость подшипников скольжения связана каналом с напорной частью гидравлической полости. Так как в гидравлической полости нагнетательной части давление больше чем в любой другой части гидравлической полости, происходит протекание некоторого количества перекачиваемой жидкости через кольцевую полость подшипников скольжения. Таким образом, оба подшипники смазываются и охлаждаются.
- торцевое уплотнение установлено со стороны передачи крутящего момента. Это позволило упростить конструкцию насоса, уменьшить его габариты и вес, так как один конец вала имеет торцовое уплотнение, а другой конец вала укорочен и закрыт крышкой.
Перечисленные выше отличительные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи. Все отличительные признаки находятся в причинно - следственной связи с получаемым результатом и позволяют на высоком техническом уровне создать конструкцию насоса двустороннего входа, в котором упорные
подшипники конструктивно совмещены с гидропятой, действия которых направлены на уравновешивание осевых сил. Кроме того, подшипники скольжения встроены непосредственно в крышки корпуса. Такая компоновка придает вагу жесткость. По сравнению с известными насосами, заявляемый уменьшен по габариту и весу.
Сущность технического решения поясняется чертежами:
На фиг.1 - изображен насос двустороннего входа (вид с разрезом);
на фиг.2 - выноска I; На фиг.3 - выноска II;
на фиг.4 - выноска III.
Насос двустороннего входа включает статорную и роторную части. Статарная часть содержит корпус 1 с гидравлической полостью, с входным 2 и напорным патрубками (напорный патрубок на фиг. не показан) и крышки 3, 4. Роторная часть включает вал 5 с рабочим колесом 6 двустороннего входа. Вал 5 связан со статорной частью подшипниками скольжения 7, 8, и торцовым уплотнением 9. Насос снабжен двумя одинаковыми узлами разгрузки осевой силы Узлы представляют собой по два кольца 10, 11, и 12, 13 упорного подшипника. Кольца 10, 12 - неподвижные, закрепленные на корпусе, а 11, 13 - подвижные относительно неподвижных 10, 12, установленные на колесе. Между собой кольца 10, 11 и кольца 12,13 образовали по дросселирующей щели 14, 15, а по обе стороны рабочего колеса 6 и статорной части образован радиальный зазор 16,17. Кольцевые полости 18,19, подшипников скольжения 7, 8 связаны каналами (на фиг. не показаны) с напорной частью гидравлической полости корпуса насоса. С открытой стороны вала установлено торцевое уплотнение 9.
Насос двустороннего входа работает следующим образом. Во входной патрубок 2 поступает перекачиваемая жидкость, далее по полуспиральиюму подводу движется на рабочее колесо 6 двухстороннего входа. Вращаясь колесо 6 под действием центробежной силы придает дополнительную энергию перекачиваемой жидкости, которая через
спиральный отвод с двухзавитковой спиралью направляется в напорный патрубок. Одновременно часть рабочей жидкости, вышедшей из рабочего колеса 6, проходит в торцевые дросселирующие щели 14, 15 через радиальные зазоры 16, 17. Таким образом, подвижные и неподвижные кольца 11, 13 и 10, 12, образовавшие дросселирующие щели 14, 15, являются упорными подшипниками, воспринимающими осевую силу, действующую на роторную часть. В совокупности дросселирующие щели 14, 15 и радиальные зазор 16, 17 действуют как гидропята, которая в автоматическом режиме самоустанавливает рабочее колесо 6 в оптимальное положение. Так, при действии осевой силы на ротор справа налево рабочее колесо 6 смещается по оси вращения влево - торцевая дросселирующая щель 15 уменьшается. Вследствие этого в полости между торцевой дросселирующей щелью 15 и радиальным зазором 17 повышается давление жидкости, которое противодействует осевой силе. При внештатной ситуации, когда гидропята не успевает среагировать и противодействовать осевой силе, кольцо 13, установленное на рабочем колесе 6 упирается в кольцо 12, расположенное на статорной части. Таким образом, кольца 12, 13 работают как упорный подшипник, а кольца 10, 11, правой стороны, образовали увеличенную дросселирующую щель 14. Поэтому, справа в полости между дросселирующей щелью 14 и радиальным зазором 16 жидкость находится с пониженным давлением и способствует перемещению ротора вправо.
При перемещении ротора вправо работает правая часть, т.е. кольца 10, 11, дросселирующая щель 14 и радиальный зазор 16. В это же время левая часть разгружается, этим самым способствует смягчить усилие перемещения ротора.
Таким образом, обеспечивается саморегулирование положения рабочего колеса в насосе.
Одновременно в кольцевую полость 18, 19 подшипников скольжения 7, 8 каналами подается рабочая жидкость из напорной части гидравлической полости. Это происходит вследствие разности давления в напорной части гидравлической полости и част гидравлической полости с более низким давлением. Поэтому перекачиваемая жидкость обеспечивает смазку и охлаждение подшипников скольжения, встроенных в крышки корпуса.
Со стороны выхода вала 5 из насоса, торцевое уплотнение 9 предотвращает протекание жидкости по валу.
Таким образом, заявляемый насос двустороннего входа выполнен с новым конструктивным решением, а именно: подшипники скольжения, встроенные в крышки корпуса, упорные подшипники расположены в непосредственной близости рабочего колеса, при этом они совмещены с гидропятой.
По сравнению с однотипными насосами, заявляемый насос технологичней в изготовлении, проще в сборке, наладке и надежнее в эксплуатации.