НАСОС ПОГРУЖНОГО ТИПА ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ

Решение относится к конструкции насосов и может быть использовано, например, в качестве вспомогательных насосов реакторных установок с жидкометаллическими теплоносителями (свинцовым, эвтектикой свинец-висмут), в экспериментальных стендах с жидкометаллическими теплоносителями, в металлургии свинца и его сплавов, в металлургии цинка.
Известен насос погружного типа для перекачки жидких металлов, содержащий корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла, и нижнем подшипнике скольжения, расположенном под уровнем жидкого металла, установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом с входным патрубком, отличающийся тем, что нижний подшипник скольжения выполнен в виде винтового участка входного патрубка рабочего колеса с криволинейными каналами на его наружной цилиндрической поверхности, и втулки, в которой размещен винтовой участок входного патрубка рабочего колеса, с криволинейными каналами на ее внутренней цилиндрической поверхности с направлением закрутки, противоположным направлению закрутки каналов на поверхности входного патрубка рабочего колеса (см. патент на полезную модель RU 737588, G21Д 9/00, опубл. 27.05.2008).
Недостатком данного технического решения является изнашивание элементов подшипников скольжения, работающих в среде жидкого металла, наружных поверхностей самого рабочего колеса и сопряженных с ними элементов корпуса. Это обусловлено тем, что все погружные насосы имеют валы значительной длины, подшипники вала располагаются на верхнем и нижнем концах вала, что не позволяет точно производить центровку разнесенных по длине верхних и нижних подшипниковых узлов. Даже минимально возможные с точки зрения технологии изготовления допуски на центровку подшипников приводят к изнашиванию элементов нижнего подшипника, рабочего колеса и сопряженных элементов корпуса.
Известен насос погружного типа для перекачки жидких металлов, содержащий корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла, и нижнем установочном узле, расположенном под уровнем жидкого металла, установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом. Нижний установочный узел выполнен в виде двух последовательно установленных и разделенных камерой втулок вала с криволинейными каналами на их цилиндрических поверхностях, направление закрутки каналов одной поверхности втулки вала совпадает с направлением вращения вала, а второй - противоположно ему и сопряженным с втулками вала двум последовательно установленным и разделенным камерой втулкам нижнего установочного узла с криволинейными каналами на их внутренней цилиндрической поверхности с направлением закрутки, противоположным направлению закрутки каналов сопряженных противолежащих поверхностей втулок вала и закрепленных в корпусе соосно с валом (см. патент на полезную модель RU №73924 F04Д 1/00, F04B 3/00 опубл. 10.06.2008).
Недостатком данного технического решения является изнашивание элементов нижнего установочного узла, работающего в среде жидкого металла, наружных поверхностей рабочего колеса и сопряженных с ними элементов корпуса. Это обусловлено тем, что все погружные насосы имеют валы значительной длины, подшипники вала располагаются на верхнем и нижнем концах вала, что не позволяет достаточно точно производить центровку разнесенных по длине верхнего и нижнего подшипникового узлов. Даже минимально возможные с точки зрения технологии изготовления допуски на центровку подшипников приводят к изнашиванию элементов подшипника, рабочего колеса и сопряженных элементов корпуса. Технологические операции по центрированию посадочных поверхностей верхнего и нижнего подшипниковых узлов сложны, трудоемки, требуют вспомогательной технологической оснастки. В процессе эксплуатации подобных насосов температуры верхнего и нижнего подшипниковых узлов существенно различны и отличаются от температуры их монтажа, при вращении вала насоса возникает динамические нагрузки, обусловленные схемой его зацепления.
Задача, решаемая изобретением, - увеличение ресурса насоса.
Технический результат - уменьшение изнашивания элементов подшипников, работающих в среде жидкого металла и упрощение его конструкции.
Этот технический результат достигается тем, что в насосе погружного типа для перекачки жидких металлов, содержащем корпус, в котором на верхнем подшипнике качения и в нижнем установочном узле установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом, напорную камеру и входной патрубок, вал выполнен из двух шарнирно соединенных участков, а нижний установочный узел, центрирующий нижний участок вала, включает подшипник скольжения, установленный в верхней стенке напорной камеры выше рабочего колеса и дополнительный подшипник скольжения, установленный в нижней стенке напорной камеры ниже рабочего колеса.
Технический результат достигается за счет размещения рабочего колеса насоса между двумя подшипниками скольжения, расположенными вблизи колеса и шарнирного соединения верхнего и нижнего участков вала, позволяющего существенно расширить допуски на соосность посадочных поверхностей верхней и нижних опор вала. Роль шарнира - как механизма, обеспечивающего вращение двух валов под переменным углом, благодаря подвижному соединению нескольких звеньев, закрепленных на их сопряженных концах, заключается в возможности передачи вращательного момента от вала электродвигателя к валу насоса при наличии несоосностей в креплениях валов.
На фиг. представлена конструктивная схема предполагаемого насоса погружного типа для перекачки жидких металлов.
На крышке 1 закреплен корпус 2, к нижней части которого подсоединена напорная камера 3. Внутри корпуса 2 расположен вал 4 с нижним установочным узлом 5 и рабочее колесо 6. На наружной поверхности входного патрубка рабочего колеса 6 установлен дополнительный подшипник скольжения 7. С втулкой подшипника 7 сопряжена втулка 8, закрепленная в корпусе напорной камеры 3 насоса. К нижней части корпуса напорной камеры 3 подключена приемная камера 9 с патрубком 10 подвода жидкого металла. К напорной камере 3 подключен напорный патрубок 11 жидкого металла. В верхней части корпуса 2 приварен штуцер 12 подвода защитного газа. Герметизация полости корпуса 2 от атмосферы осуществляется узлом уплотнения 13 вращающегося вала 4. Соединение вала 4 с валом 14 электродвигателя, закрепленным в верхнем подшипнике качения 15, осуществляется посредством шарнира Гука 16. Корпус 2, напорная камера 3, приемная камера 9, патрубки подвода 10 и отвода 11 жидкого металла имеют электрообогрев и теплоизоляцию (условно не показано).
Работа насоса осуществляется следующим образом.
При вращении вала 4 жидкий металл поступает через входной патрубок 10 и приемную камеру 9 во входной патрубок и далее в рабочее колесо 6. Из последнего жидкий металл рабочим колесом 6 нагнетается в напорную камеру 3 и далее в напорный патрубок 11. Вал 4 и установленное на валу рабочее колесо 6 центрируются подшипниковым узлом скольжения, в который входит нижний установочный узел 5, втулка подшипника 7, закрепленная на рабочем колесе 6 и втулка 8, которая закреплена в корпусе напорной камеры. В корпусе 2 поддерживается свободный уровень жидкого металла.
Применение предлагаемого технического решения позволяет достаточно просто и точно обеспечить соосность подшипников скольжения, расположенных вблизи друг друга и разделенных рабочим колесом насоса. Это позволит избавиться от необходимости точной обработки вала и корпуса, а также от дополнительных центрирующих устройств. Благодаря этому увеличивается ресурс работы насоса, упрощается его конструкция и технология изготовления и уменьшается стоимость насоса в целом.