КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОДЕЛЬНЫЙ РЯД ХИМИЧЕСКИХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ НАСОСОВ И СПОСОБ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЖИДКОСТНЫХ СРЕД НАСОСАМИ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛЬНОГО РЯДА (ВАРИАНТЫ)
STRUCTURAL-TECHNOLOGICAL MODEL RANGE OF CHEMICAL HORIZONTAL PUMPS, AND PUMPING METHOD OF CHEMICAL LIQUID MEDIA BY PUMPS OF STRUCTURAL-TECHNOLOGICAL MODEL RANGE (VERSIONS)

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям химических горизонтальных центробежных насосов с рабочим колесом закрытого или открытого типа, предназначенных для перекачивания химически агрессивных жидкостей и способам перекачивания химически агрессивных жидкостных сред.
Известен герметичный центробежный насос, содержащий корпус с размещенным в нем рабочим колесом, приводимым во вращение цилиндрической магнитной муфтой, ведущая полумуфта которой соединена с приводным валом электродвигателя, а ведомая с рабочим колесом. Полумуфты установлены коаксиально, разделены экраном в виде цилиндрического стакана. Стакан выполнен с переменной толщиной стенки вдоль его образующей, а участок наименьшей толщины стенки расположен между полюсами ведущей и ведомой полумуфт (RU 2088807 С1, опубл. 27.08.1997).
Известен центробежный насос, содержащий закрепленный на станине корпус из износостойкого материала, имеющий входной и напорный патрубки с фланцами, вал с рабочим колесом закрытого типа в подшипниковых опорах и узел уплотнений. На входном и напорном патрубках фланцы выполнены вращающимися, съемными и установлены на патрубках без непосредственного упора фланца в патрубок. На фланце и патрубках выполнены полукруглые выточки, в которых размещены разрезные стопорные кольца круглого сечения, воспринимающие осевые нагрузки в соединениях фланцев с патрубками (RU 2332591 С1, опубл. 27.08.2008).
Известен способ изготовления химического герметичного центробежного насоса, предусматривающий изготовление корпуса с магнитной муфтой, проточными элементами и рабочим колесом и сборку насоса. Перед изготовлением корпуса, проточных элементов и рабочего колеса изготавливают каркасы их деталей из углеродного волокнистого наполнителя, после чего каркасы этих деталей насыщают пироуглеродом, производят механическую обработку и силицирование (RU 2047792 С1, опубл. 10.11.1995).
Недостатками известных технических решений являются негарантированная надежность защиты от протечек химически агрессивной перекачиваемой жидкости при длительной работе насоса в процессе эксплуатации, из чего вытекает недостаточно высокий ресурс насоса и эффективность перекачивания рабочих сред с повышенной концентрацией агрессивных компонентов и, в конечном счете, снижает отраслевую конкурентноспособность насоса и выполняемых на их основе электронасосных агрегатов.
Задача группы изобретений, связанных единым творческим замыслом, состоит в вариантной разработке конструктивно-технологических модельных рядов химических горизонтальных насосов, наделенных повышенными ресурсом, надежностью и эффективностью перекачивания химически агрессивных жидкостных сред и повышенной защитой от протечек указанных сред и от загрязнения атмосферного воздуха ядовитыми испарениями, а также в вариантной разработке способов перекачивания упомянутых химически агрессивных жидкостных сред насосами указанных модельных рядов.
Поставленная задача по первому объекту изобретения решается тем, что конструктивно-технологический модельный ряд химических горизонтальных насосов согласно изобретению включает совокупность насосов, выполненных с возможностью перекачивания химически агрессивных жидких сред, при этом каждый репрезентативный насос ряда включает конструктивную систему, однотипную для указанного множества насосов, выполнен одноступенчатым, центробежным, содержащим вал ротора и рабочее колесо закрытого типа, и состоит из проточной и ходовой частей, при этом корпус каждого из указанных насосов ряда включает снабженный подводящим осевым и тангенциальным или радиальным напорным патрубками корпус проточной части, имеющий проточную полость, объединенную со сборником перекачиваемой жидкости, выполненным спиральным с градиентом диффузорности G, определяемым из выражения
<mrow><mi>G</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>в</mi><mi>ы</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>S</mi><mrow><mi>в</mi><mi>х</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>÷</mo><mn>70</mn><mtext> </mtext><mrow><mo>[</mo><mrow><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup><mo>/</mo><mi>м</mi></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
,
вых
вх
отв
где S и S - площадь выходного и входного поперечных сечений отвода; l - длина спирального канала отвода;
а рабочее колесо выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей основной и покрывной диски и систему расположенных между ними лопаток, при этом основной диск содержит ступицу, посредством которой фиксированно посажен на вал, и защищен с тыльной стороны гидрозатвором, содержащим импеллер в виде дополнительного автономного диска с расположенными, по меньшей мере, со стороны, противоположной основному диску рабочего колеса, лучевидными лопатками, причем корпус проточной части снабжен кольцевой съемной уступообразной в поперечном сечении тыльной стенкой, геометрически согласованной с гидрозатвором, при этом меньший из внешних радиусов указанной стенки выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса, а радиус импеллера гидрозатвора выполнен меньше радиуса рабочего колеса, но не менее величины, достаточной для создания гидродинамического защитного противодавления напору проникающей в гидрозатвор перекачиваемой среды, кроме того, основной диск рабочего колеса снабжен с тыльной стороны промежуточным кольцевым гребнем с внутренним радиусом меньше радиуса диска импеллера и образует со стенкой ступицы рабочего колеса кольцевой канал, сообщенный с импеллером гидрозатвора и посредством не менее одного сквозного отверстия в основном диске сообщенный на проток с объемом рабочего колеса, а покрывной диск наделен входной горловиной, внутренний заходный радиус которой выполнен не менее радиуса входного проема корпуса проточной части, предпочтительно, заподлицо с ним, кроме того, съемная тыльная стенка корпуса проточной части вмонтирована в проем указанного корпуса, имеющий проходной радиус, обеспечивающий возможность ввода и вывода рабочего колеса при монтаже и демонтаже насоса.
-5
3
При этом рабочее колесо каждого репрезентативного насоса ряда может содержать прикрепленную к основному диску многозаходную систему, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска лопаток, разделенных межлопаточными каналами, причем лопатки рабочего колеса выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно, от 5 до 7, при этом активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)×10 м/об перекачиваемой жидкой среды.
Напорный патрубок корпуса проточной части, по меньшей мере, каждого репрезентативного насоса ряда может быть выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.
Подводящий патрубок, сборник и напорный патрубок могут быть размещены в корпусе проточной части каждого репрезентативного насоса ряда последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором подводящий патрубок выполнен симметричным относительно оси вала, и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси, кроме того проточная полость выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального сборника, который выполнен, преимущественно, тангенциально сообщенным с напорным патрубком.
Корпус ходовой части каждого репрезентативного насоса ряда может быть выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора и снабжен картером и, по меньшей мере, одной подшипниковой опорой с возможностью размещения другой подшипниковой опоры непосредственно в указанном корпусе ходовой части насоса, при этом одна из подшипниковых опор, предпочтительно, обращенная к корпусу проточной части, содержит радиальный подшипник, а другая содержит, преимущественно, двойной радиально-упорный подшипник.
Вал ротора каждого репрезентативного насоса ряда может содержать узел сальникового уплотнения, включающий корпус уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку, дренажную втулку, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и, предпочтительно, разрезной фланец, при этом при работающем насосе охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер, а отвод осуществляют через верхний штуцер.
Для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу и через разъемы корпусов проточной и ходовой частей насоса могут быть установлены уплотнительные кольца, предпочтительно, из упругого материала типа резины.
3
-6
По меньшей мере, репрезентативные насосы ряда могут быть предназначены для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0+98°C, с водородным показателем 0÷14 рН, плотностью до 1870 кг/м, кинематической вязкостью до 30×10 м/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро-взрывоопасных сред, при этом насосы для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжены системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов.
3
Множество репрезентативных насосов ряда может быть выполнено с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным для использования в качестве привода, передающего крутящий момент на вал ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала с рабочим колесом, предпочтительно, до 1500 об/мин при вариантной мощности от 5 до 435 кВт, а также с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин при вариантной мощности от 7,5 до 250 кВт, и обеспечением при использовании упомянутых электродвигателей вариантных подачи 10÷4200 м/ч и напора перекачиваемой среды от 10 до 150 м.
Поставленная задача по второму объекту изобретения решается тем, что в способе перекачивания химических агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов либо горячих и кристаллизующихся жидкостей, а также пожаро-взрывоопасных сред, согласно изобретению перекачивание любой из указанных жидкостных сред производят, не менее чем одним из насосов конструктивно-технологического модельного ряда, описанным выше.
Поставленная задача по третьему объекту изобретения решается тем, что конструктивно-технологический модельный ряд химических горизонтальных насосов согласно изобретению включает совокупность насосов, выполненных с возможностью перекачивания химически агрессивных жидких сред, при этом каждый репрезентативный насос ряда включает конструктивную систему, однотипную для указанного множества насосов, выполнен одноступенчатым, центробежным, содержащим вал ротора и рабочее колесо открытого типа и состоит из проточной и ходовой частей, при этом корпус проточной части включает объединенный с напорным патрубком корпус спирального сборника с кольцевым уступообразным гребнем, тыльную стенку, состоящую из сопряженных кольцевого гребня корпуса сборника и уступообразного кольцевого элемента, а также съемную выполненную с подводящим осевым патрубком заходную крышку, совместно образующие проточную полость, а корпус ходовой части насоса снабжен картером и не менее чем двумя радиально-упорной и радиальной подшипниковыми опорами, а рабочее колесо открытого типа выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей снабженный системой лопаток основной диск со ступицей и кольцевым гребнем по внешнему контуру, обращенным в сторону, противоположную крыльчатке, причем указанный гребень выполнен с внешним радиусом, конгруэнтным ответному внутреннему радиусу кольцевого уступообразного гребня в корпусе сборника, при этом основной диск между указанным гребнем и ступицей наделен гидродинамической защитой в виде образующей импеллер системы лучевидных лопаток, и, кроме того, гидродинамическая защита усилена гидрозатвором в виде установленного на валу дополнительного автономного диска, также снабженного импеллером с системой лучевидных лопаток, по меньшей мере, со стороны, противоположной крыльчатке, а радиус импеллера выполнен меньше радиуса рабочего колеса на величину, достаточную для создания гидродинамического защитного противодавления проникающей в гидрозатвор перекачиваемой среды, при этом упомянутый уступообразный кольцевой элемент тыльной стенки корпуса проточной части геометрически согласован внутренним радиусом уступа с радиусом гидрозатвора, кроме того, меньший из внешних радиусов указанной съемной крышки выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса с обеспечением возможности ввода и вывода последнего из проточной полости при монтаже и демонтаже насоса.
Причем ступица рабочего колеса выполнена не менее чем с одним внешним уступом для конгруэнтного сопряжения в зоне уступа с уступообразным кольцевым элементом тыльной стенки корпуса проточной части с возможностью свободного вращения вала со ступицей рабочего колеса.
-5
3
При этом рабочее колесо каждого репрезентативного насоса ряда может содержать прикрепленную к основному диску многозаходную систему, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска лопаток, разделенных межлопаточными каналами, причем лопатки рабочего колеса выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно от 5 до 7, при этом активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)×10 м/об перекачиваемой жидкой среды.
Напорный патрубок корпуса проточной части, по меньшей мере, каждого репрезентативного насоса ряда может быть выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.
Подводящий патрубок, проточная полость, сборник и напорный патрубок могут быть размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором подводящий патрубок выполнен симметричным относительно оси вала, и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси, кроме того, проточная полость выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального сборника, который выполнен, преимущественно, тангенциально сообщенным с напорным патрубком.
Корпус ходовой части каждого репрезентативного насоса ряда может быть выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора, причем вал ротора насоса выполнен с консолями, при этом длина одной из них, снабженной рабочим колесом, выполнена превышающей не менее чем в два раза длину другой консоли, и, кроме того, радиальная подшипниковая опора, предпочтительно, обращенная к корпусу проточной части, содержит радиальный подшипник, а другая подшипниковая опора содержит, преимущественно, двойной радиально-упорный подшипник.
Вал ротора каждого репрезентативного насоса ряда может содержать узел сальникового уплотнения, включающий корпус уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку, дренажную втулку, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и, предпочтительно, разрезной фланец, при этом при работающем насосе охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер, а отвод осуществляют через верхний штуцер.
Для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу и через разъемы корпусов проточной и ходовой частей насоса могут быть установлены уплотнительные кольца, предпочтительно, из упругого материала типа резины.
3
-6
2
По меньшей мере, репрезентативные насосы ряда могут быть предназначены для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0÷98°C, с водородным показателем 0÷14 pH, плотностью до 1870 кг/м, кинематической вязкостью до 30×10 м/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро-взрывоопасных сред, при этом насосы для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжены системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов.
3
Множество репрезентативных насосов ряда может быть выполнено с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным для использования в качестве привода, передающего крутящий момент на вал ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала с рабочим колесом, предпочтительно, до 1500 об/мин при вариантной мощности от 5 до 435 кВт, а также с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин при вариантной мощности от 7,5 до 250 кВт, и обеспечением при использовании упомянутых электродвигателей вариантных подачи 10÷1200 м/ч и напора перекачиваемой среды от 10 до 150 м.
Поставленная задача по четвертому объекту изобретения решается тем, что в способе перекачивания химических агрессивных жидкостных сред, типа кислот, щелочей, электролитов, либо горячих и кристаллизующихся жидкостей, а также пожаро-взрывоопасных сред, согласно изобретению перекачивание любой из указанных жидкостных сред производят не менее чем одним из насосов конструктивно-технологического модельного ряда, описанным выше.
Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью признаков группы связанных единым творческим замыслом изобретений, заключается в вариантной разработке образующих конструктивно-технологических модельные ряды химических горизонтальных насосов, наделенных повышенными ресурсом, надежностью и эффективностью перекачивания химически агрессивных жидкостных сред и повышенной защитой от протечек указанных сред и загрязнения атмосферного воздуха ядовитыми испарениями, а также в вариантной разработке способов перекачивания упомянутых химически агрессивных жидкостных сред насосами указанных модельных рядов.
Это достигается разработанными в изобретении конструктивными решениями и технологическими параметрами основных узлов и элементов насосов рядов, в первую очередь комбинированной системы усиленной гидродинамической защиты в процессе работы насоса, оптимально дополняемой гидростатической защитой от протечек химически агрессивной среды и ядовитых испарений, что исключает негативное воздействие на подшипниковые опоры и окружающую среду во всех эксплуатационных ситуациях. Кроме того, технический результат достигается за счет вариантно разработанных конструктивных решений и формы рабочего колеса закрытого и открытого типа, спирального сборника и напорного патрубка, обеспечивающих в совокупности эффективное перекачивание указанных экологически опасных сред.
Технический результат выражается также в повышенной износостойкости к химической и механической агрессии наиболее изнашиваемых деталей проточной части вариантно разработанных конструкций насосов, в частности, за счет вариантных решений конструкций гидрозатвора в сочетании с системой стояночной гидрозащиты насоса и сопряжения подвижных частей ротора с корпусом проточной и ходовой частей насоса. Перечисленные технологические преимущества конструктивных разработок позволяют расширить полученный технический результат из области производства предлагаемых химических насосов в сферу эксплуатации, что нашло выражение в вариантной разработке эффективных способов перекачивания указанных опасных сред с обеспечением более высоких экологических параметров окружающей среды.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен химический горизонтальный насос в вариантном исполнении с рабочим колесом закрытого типа, продольный разрез; на фиг.2 - рабочее колесо закрытого типа, разрез; на фиг.3 изображен химический горизонтальный насос в вариантном исполнении с рабочим колесом открытого типа, продольный разрез; на фиг.4 - рабочее колесо открытого типа, разрез.
По первому варианту конструктивно-технологический модельный ряд химических горизонтальных насосов включает совокупность насосов, выполненных с возможностью перекачивания химически агрессивных жидких сред. Каждый репрезентативный насос ряда включает конструктивную систему, однотипную для указанного множества насосов, выполнен одноступенчатым, центробежным, содержащим вал 1 ротора и рабочее колесо 2 закрытого типа, и состоит из проточной и ходовой частей 3 и 4 соответственно.
Корпус каждого из указанных насосов ряда включает корпус 5 ходовой части 4 и снабженный подводящим осевым патрубком 6 и тангенциальным или радиальным напорным патрубком 7 корпус 8 проточной части 3, имеющий проточную полость 9, объединенную со сборником 10 перекачиваемой жидкости. Сборник 10 выполнен спиральным с градиентом диффузорности G, определяемым из выражения
<mrow><mi>G</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>в</mi><mi>ы</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>S</mi><mrow><mi>в</mi><mi>х</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>÷</mo><mn>70</mn><mtext> </mtext><mrow><mo>[</mo><mrow><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup><mo>/</mo><mi>м</mi></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
,
вых
вх
отв
где S и S - площадь выходного и входного поперечных сечений сборника; l - длина спирального канала сборника.
Рабочее колесо 2 закрытого типа выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей основной и покрывной диски 11 и 12 и систему расположенных между ними лопаток 13. Основной диск 11 содержит ступицу 14, посредством которой фиксированно посажен на вал 2 и защищен с тыльной стороны гидрозатвором 15. Гидрозатвор 15 содержит импеллер 16 в виде дополнительного автономного диска с расположенными, по меньшей мере, со стороны, противоположной основному диску 11 рабочего колеса 2, лучевидными лопатками.
Корпус 8 проточной части 3 снабжен кольцевой съемной уступообразной в поперечном сечении тыльной стенкой 17, геометрически согласованной с гидрозатвором 15. Меньший из внешних радиусов тыльной стенки 17 выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса 2. Радиус импеллера 16 гидрозатвора 15 выполнен меньше радиуса рабочего колеса 2, но не менее величины, достаточной для создания гидродинамического защитного противодавления напору проникающей в гидрозатвор 15 перекачиваемой среды.
Основной диск 11 рабочего колеса 2 снабжен с тыльной стороны промежуточным кольцевым гребнем 18 с внутренним радиусом меньше радиуса диска импеллера 16 и образует со стенкой ступицы 14 рабочего колеса 2 кольцевой канал 19, сообщенный с импеллером гидрозатвора 15 и посредством не менее одного сквозного отверстия 20 в основном диске 11 сообщенный на проток с объемом рабочего колеса 2. Покрывной диск 12 наделен входной горловиной 21, внутренний заходный радиус которой выполнен не менее радиуса входного проема корпуса 8 проточной части 3, предпочтительно, заподлицо с ним. Съемная тыльная стенка 17 корпуса 8 проточной части 3 вмонтирована в проем указанного корпуса, имеющий проходной радиус, обеспечивающий возможность ввода и вывода рабочего колеса 2 при монтаже и демонтаже насоса.
-5
3
Рабочее колесо 2 каждого репрезентативного насоса ряда содержит прикрепленную к основному диску 11 многозаходную систему, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска 11 лопаток 13, разделенных межлопаточными каналами. Лопатки 13 рабочего колеса 2 выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток 13 рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно, от 5 до 7. Активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)×10 м/об перекачиваемой жидкой среды.
Напорный патрубок 7 корпуса 8 проточной части 3, по меньшей мере, каждого репрезентативного насоса ряда выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.
Подводящий патрубок 6, сборник 10 и напорный патрубок 7 размещены в корпусе 8 проточной части 3 каждого репрезентативного насоса ряда последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором подводящий патрубок 6 выполнен симметричным относительно оси вала 1, и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 1, оконечности лопаток 13, обращенные к указанной оси. Проточная полость 9 выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса 2 и спирального сборника 10, который выполнен, преимущественно, тангенциально сообщенным с напорным патрубком 7.
Корпус 5 ходовой части 4 каждого репрезентативного насоса ряда выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала 1 ротора и снабжен картером 22 и, по меньшей мере, одной подшипниковой опорой с возможностью размещения другой подшипниковой опоры непосредственно в указанном корпусе ходовой части насоса. Подшипниковая опора 23, предпочтительно, обращенная к корпусу 8 проточной части 3, содержит радиальный подшипник 24, а другая опора 25 содержит, преимущественно, двойной радиально-упорный подшипник 26.
Вал 1 ротора каждого репрезентативного насоса ряда содержит узел сальникового уплотнения, включающий корпус 27 уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку 28, дренажную втулку 29, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и, предпочтительно, разрезной фланец 30. При работающем насосе охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер 31, а отвод осуществляют через верхний штуцер.
Для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу 1 и через разъемы корпусов проточной и ходовой частей 3 и 4 соответственно насоса установлены уплотнительные кольца 32, предпочтительно, из упругого материала типа резины.
3
-6
2
По меньшей мере, репрезентативные насосы ряда предназначены для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0÷98°C, с водородным показателем 0÷14 pH, плотностью до 1870 кг/м, кинематической вязкостью до 30×10 м/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро-взрывоопасных сред. Насосы для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжены системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов (на чертежах не показано).
3
Множество репрезентативных насосов ряда выполнено с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным для использования в качестве привода, передающего крутящий момент на вал ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала с рабочим колесом, предпочтительно, до 1500 об/мин при вариантной мощности от 5 до 435 кВт, а также с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин при вариантной мощности от 7,5 до 250 кВт, и обеспечением при использовании упомянутых электродвигателей вариантных подачи 10÷1200 м/ч и напора перекачиваемой среды от 10 до 150 м.
По первому варианту в способе перекачивания химических агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов либо горячих и кристаллизующихся жидкостей, а также пожаро-взрывоопасных сред, перекачивание любой из указанных жидкостных сред производят не менее чем одним из насосов конструктивно-технологического модельного ряда, описанным выше.
По второму варианту конструктивно-технологический модельный ряд химических горизонтальных насосов включает совокупность насосов, выполненных с возможностью перекачивания химически агрессивных жидких сред. Каждый репрезентативный насос ряда включает конструктивную систему, однотипную для указанного множества насосов, выполнен одноступенчатым, центробежным, содержащим вал 1 ротора и рабочее колесо 33 открытого типа, и состоит из проточной и ходовой частей 3 и 4 соответственно.
Корпус 8 проточной части 3 включает объединенный с напорным патрубком 7 корпус 34 спирального сборника с кольцевым уступообразным гребнем 35, тыльную стенку, состоящую из сопряженных кольцевого гребня 35 корпуса 34 сборника и уступообразного кольцевого элемента 36, а также съемную выполненную с подводящим осевым патрубком 6 заходную крышку 37, совместно образующие проточную полость 9. Корпус 5 ходовой части 4 насоса снабжен картером 22 и не менее чем двумя радиально-упорной и радиальной подшипниковыми опорами 25 и 23 соответственно.
Рабочее колесо 33 открытого типа выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей снабженный системой лопаток 13 основной диск 11 со ступицей 14 и кольцевым гребнем 38 по внешнему контуру, обращенным в сторону, противоположную крыльчатке. Гребень 38 выполнен с внешним радиусом, конгруэнтным ответному внутреннему радиусу кольцевого уступообразного гребня 35 в корпусе 34 сборника. Основной диск 11 между гребнем 38 и ступицей 14 наделен гидродинамической защитой в виде образующей импеллер 39 системы лучевидных лопаток. Гидродинамическая защита усилена гидрозатвором 15 в виде установленного на валу 1 дополнительного автономного диска, также снабженного импеллером 16 с системой лучевидных лопаток, по меньшей мере, со стороны, противоположной крыльчатке. Радиус импеллера 16 выполнен меньше радиуса рабочего колеса 33 на величину, достаточную для создания гидродинамического защитного противодавления проникающей в гидрозатвор 15 перекачиваемой среды. Уступообразный кольцевой элемент 36 тыльной стенки корпуса 8 проточной части 3 геометрически согласован внутренним радиусом уступа с радиусом гидрозатвора 15. Меньший из внешних радиусов съемной крышки 37 выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса 33 с обеспечением возможности ввода и вывода последнего из проточной полости 9 при монтаже и демонтаже насоса.
Ступица 14 рабочего колеса 33 выполнена не менее чем с одним внешним уступом 40 для конгруэнтного сопряжения в зоне уступа 40 с уступообразным кольцевым элементом 36 тыльной стенки корпуса 8 проточной части 3 с возможностью свободного вращения вала 1 со ступицей 14 рабочего колеса 33.
-5
3
Рабочее колесо 33 каждого репрезентативного насоса ряда содержит прикрепленную к основному диску 11 многозаходную систему, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска лопаток 13, разделенных межлопаточными каналами. Лопатки 13 рабочего колеса 33 выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно, от 5 до 7. Активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)×10 м/об перекачиваемой жидкой среды.
Напорный патрубок 7 корпуса 8 проточной части 3, по меньшей мере, каждого репрезентативного насоса ряда выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.
Подводящий патрубок 6, проточная полость 9, сборник 10 и напорный патрубок 7 размещены в корпусе 8 проточной части 3 насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором подводящий патрубок 6 выполнен симметричным относительно оси вала 1 и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 1, оконечности лопаток 13, обращенные к указанной оси. Проточная полость 9 выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса 33 и спирального сборника, который выполнен, преимущественно, тангенциально сообщенным с напорным патрубком 7.
Корпус 5 ходовой части 4 каждого репрезентативного насоса ряда выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала 1 ротора. Вал 1 ротора насоса выполнен с консолями 41. Длина консоли, снабженной рабочим колесом 33, выполнена превышающей не менее чем в два раза длину другой консоли. Радиальная подшипниковая опора 23, предпочтительно, обращенная к корпусу 8 проточной части 3, содержит радиальный подшипник 24, а другая подшипниковая опора 25 содержит, преимущественно, двойной радиально-упорный подшипник 26.
Вал 1 ротора каждого репрезентативного насоса ряда содержит узел сальникового уплотнения, включающий корпус 27 уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку 28, дренажную втулку 29, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и, предпочтительно, разрезной фланец 30. При работающем насосе охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер 31, а отвод осуществляют через верхний штуцер.
Для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу 1 и через разъемы корпусов проточной и ходовой частей 3 и 4 соответственно насоса установлены уплотнительные кольца 32, предпочтительно, из упругого материала типа резины.
3
-6
По меньшей мере, репрезентативные насосы ряда предназначены для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0+98°C, с водородным показателем 0÷14 pH, плотностью до 1870 кг/м, кинематической вязкостью до 30×10 м/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро-взрывоопасных сред. Насосы для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжены системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов (на чертежах не показано).
3
Множество репрезентативных насосов ряда выполнено с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным для использования в качестве привода, передающего крутящий момент на вал ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала с рабочим колесом, предпочтительно, до 1500 об/мин при вариантной мощности от 5 до 435 кВт, а также с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин при вариантной мощности от 7,5 до 250 кВт, и обеспечением при использовании упомянутых электродвигателей вариантных подачи 10÷1200 м/ч и напора перекачиваемой среды от 10 до 150 м.
В способе перекачивания химических агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов либо горячих и кристаллизующихся жидкостей, а также пожаро-взрывоопасных сред, перекачивание любой из указанных жидкостных сред производят, не менее чем одним из насосов конструктивно-технологического модельного ряда, описанным выше.
Работа одного из насосов конструктивно-технологического модельного ряда, на примере насоса с рабочим колесом закрытого типа, осуществляется следующим образом.
Перекачиваемая жидкая среда через подводящий патрубок 6, попадая на вход во вращающееся центробежное рабочее колесо 2, перемещается от центра к периферии под действием центробежных сил и диффузного расширения в межлопаточных каналах рабочего колеса, приобретая при этом кинетическую энергию и получая закрутку в направлении вращения рабочего колеса.
После выхода из рабочего колеса поток переходит в диффузорный спиральный сборник 10, расширяющийся к напорному патрубку 7 в режиме, приближенном к соблюдению равенства скоростей потока на протяжении сборника. Из сборника перекачиваемая жидкая среда попадает в напорный патрубок 7, выполненный диффузорным со снижением скорости при прохождении в патрубке в два раза с одновременным переходом части кинетической энергии потока в потенциальную и поступает в напорный трубопровод. Проточную часть насоса в процессе работы защищает от протечек перекачиваемой жидкости в частично открытую ходовую часть 4 и через нее в атмосферу гидродинамическая защита в виде гидрозатвора 15 с вращающимся диском с импеллером 16, который создает противодавление и сохраняет вал 1 насоса сухим. После окончания работы насоса и нахождения его с неподвижным положением ротора насос защищен сальниковой набивкой 28.
Аналогично осуществляется работа насосов конструктивно-технологических модельных рядов с рабочим колесом открытого типа.
Таким образом, за счет разработанных в изобретении конструктивных решений и технологических параметров основных узлов и элементов насоса достигают повышения защиты от протечек химически агрессивной перекачиваемой жидкости и, как следствие, снижения загрязнения атмосферного воздуха ядовитыми испарениями, а также повышения долговечности, надежности работы насосов ряда и эффективности перекачивания химически агрессивных жидких сред.