КОРПУС ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
CENTRIFUGAL PUMP HOUSING

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при проектировании и изготовлении насосов для перекачивания нефтепродуктов.
Известен секционный насос типа ЦНС [1], корпус которого включает входную и выходную крышки, между которыми размещены секции с прокладками. Секции и крышки скреплены шпильками. Внутри секций установлены направляющие аппараты. При этом секции между собой имеют гладкие поверхности прилегания. Уплотняются они при помощи кольцевой прокладки, которая обжимается с двух сторон прилегающими поверхностями секций. С внутренней стороны прокладка поджимается наружной цилиндрической поверхностью направляющего аппарата. Таким образом, прокладка обжимается тремя поверхностями трех деталей.
Известен питательный насос [2], в котором корпус состоит с наружного и внутреннего корпуса. Внутренний корпус состоит из секций. Секции расположены вблизи выходной крышки, имеют выступы и впадины, а секции, расположенные возле выходной крышки, имеют фланцы. То есть секции имеют две разновидности: фланцевые и бесфланцевые, но обе конструкции имеют чашеобразный вид с внутренней стороны.
Также известен многоступенчатый насос серии ЦНС [3], в котором корпус представляет собой набор секций с разъемами, с входной и выходной крышками. Секции и крышки соединены стяжными шпильками.
Как в ранее перечисленных насосах, так и в последнем насосе секции выполнены чашеобразно, то есть с большим углублением. При этом борт чаши имеет значительно большую толщину, чем дно чаши. К тому же дно чаши по центру выполнено с большим отверстием.
Изготовление сектора такой конструкции технологически весьма затруднительно, так как выполнить заготовку для секции из поковки давлением и обжатием сложно и трудоемко. Для выполнения сектора необходимо уменьшить борт и увеличить толщину дна. Но это конструктивно неприемлемо.
Если выполнить секцию из двух частей, борта и дна, и сварить их, то более тонкая часть деформируется. Секцию необходимо термообработать. Швы зачистить и просветить рентгеном. В случае наличия раковин или непроваров дефекты удаляют путем резания. Вырезанные места снова заваривают и снова зачищают и просвечивают. При необнаружении новых дефектов секцию снова механически обрабатывают, доводя до заданных размеров.
Если же секцию изготовлять из цельного куска металла, к примеру из листа или круга, то львиная доля металла уйдет в стружку. Это снижает коэффициент использования материала.
При работе насоса корпус деформируется, так как при давлении борт секции (чаши) работает, как консоль. Свободная ее часть отклоняется наружу, а часть, соединенная с дном чаши, снаружи фактически не изгибается, а если и изгибается, то значительно меньше, чем свободная часть. Изгиб прямо пропорционально зависит от величины высоты борта.
Таким образом, между смежными уплотняющими поверхностями образуется клиновидная кольцевая щель с расширением ее наружу.
Указанный конструктивный недостаток влечет снижение надежности работы насоса. Такое уплотнение не предотвратит протекание жидкости, а создаст очаг для дальнейшей разгерметизации насоса.
Указанные конструктивные и технологические недостатки привели к изменениям конструкции секции.
Для устранения указанных недостатков поставлена задача создать корпус центробежного насоса, секции которого имели бы надежную конструкцию уплотнения и упрощенную технологию изготовления.
Для решения поставленной задачи предложен корпус центробежного насоса, который также включает входную и выходную крышки, между которыми установлены секции с прокладками и скреплены указанные детали общими шпильками.
В отличие от известного технического решения, в заявляемом корпусе центробежного насоса секции выполнены в виде дисков, между которыми размещена(ы) проставка(и) в виде кольца, при этом в местах их прилегания диски имеют по выступу с каждой стороны, а кольцо(а) выполнено(ы) со впадиной с каждой стороны. К тому же входная и выходная крышки имеют впадины, идентичные впадинам кольца, и прилегающими сторонами крышки соединены с дисками, кроме того, диск, установленный между входной крышкой и кольцом, имеет внутреннюю часть в форме продольно срезанного тора, с воронкообразной впадиной и ломаными внутренней и наружной поверхностями. Кроме этого, наружная круговая поверхность колец и дисков снабжена не менее чем двумя ушами с резьбовыми отверстиями.
Все отличительные признаки заявляемого насоса имеют положительные свойства, влияющие на достижение технического результата, а именно:
- секции выполнены в виде дисков. Такая конструкция дисков обеспечивает технологическое изготовление из поковок или вырезанием, к примеру, плазмой с листа;
- между секциями размещена(ы) проставка(и) в виде кольца. Это позволяет проставку в виде кольца изготовлять с наименьшими трудозатратами из трубы;
- диски имеют по выступу с каждой стороны, а кольцо(а) выполнено(ы) со впадиной с каждой стороны. Выступы и впадины как простейшие элементы конструкции технологически выполнимы точением. Кроме того, применение прокладок между рабочими поверхностями выступов и впадин обеспечивает герметичность между секциями и проставками;
- входная и выходная крышки имеют впадины, идентичные впадинам кольца. Такое решение позволяет, не меняя размеров, изготовлять сборочные единицы, что очень удобно при изготовлении и контроле;
- крышки соединены с дисками прилегающими сторонами. Это значит, что во всех корпусах насосов типа НДМс возле входной и выходной крышки расположено по диску;
- диск, установленный между входной крышкой и кольцом, имеет внутреннюю часть в форме продольно срезанного тора с воронкообразной впадиной. Такая конструкция диска позволяет удерживать в насосе гильзу предвключенного колеса, а воронкообразная впадина тора выполнена для направления потока жидкости со входного патрубка на предвключенное колесо. Одновременно она предотвращает попадание рабочей жидкости в направляющий аппарат, минуя предвключенное колесо и рабочее колесо первой ступени, а наружная часть тора с направляющим аппаратом создают канал для рабочей жидкости после выхода ее с рабочего колеса;
- диск имеет ломаные внутреннюю и наружную поверхности. Что, по сравнению с диском с овальными формами, позволяет уменьшить трудозатраты при его изготовлении;
- наружная круговая поверхность колец и дисков снабжена не менее чем двумя ушами с резьбовыми отверстиями. Уши с резьбовыми отверстиями позволяют, при ревизии насоса, рассоединять диски и кольца при помощи болтов.
Таким образом, все отличительные признаки необходимы и достаточны для достижения технического результата и находятся с ним в причинно-следственной зависимости. Это значит, что корпус, который включает секции, выполнен в виде дисков с выступами. Между дисками расположены проставки в виде колец со впадинами. По сторонам этого набора закреплены входная и выходная крышки.
Во всех вышеуказанных деталях подсоединительные размеры идентичны. Диск, расположенный между входной крышкой и кольцом, также имеет унифицированные размеры.
Такая унификация позволяет серийно выпускать насосы разной подачи и разной производительности путем увеличения или уменьшения количества дисков и колец.
Таким образом, данное техническое решение позволило выполнить поставленную задачу, а именно: упростить конструкцию секций, снизить трудозатраты на его изготовление и создать работоспособный корпус насоса с надежным уплотнением.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид насоса с местными вырывами.
На фиг.2 изображено в увеличенном виде соединение выступ-впадина.
На указанных чертежах изображен корпус центробежного насоса, включающий входную и выходную крышки 1, 2. Между крышками 1, 2 установлены секции в виде дисков 3, диск 4 с воронкообразной впадиной и проставка(и) в виде кольца 5. Диски 3, 4 с обеих сторон имеют выступы 6, а кольца 5 с обеих сторон имеют впадины 7. Между прилегающими поверхностями выступов 6 и впадин 7 расположено по прокладке 8. Кроме того, входная и выходная крышки 1, 2 имеют такие же впадины 7. К тому же впадина 7 крышки 1, через прокладку 8, соприкасается с выступом 6 диска 4, а крышка 2 впадиной 7 (не показано) через прокладку 8 соприкасается с выступом 6 диска 3. На внешней поверхности дисков 3, 4 и колец 5 имеются уши 9 с резьбовыми отверстиями 10. Крышки 1, 2, диски 3, 4, кольца 5 и прокладки 8 между ними обжаты шпильками 11 с гайками 12.
Корпус центробежного насоса собирается следующим образом.
Во впадину 7 крышки 1 укладывают прокладку 8 и поджимают выступом 6 диска 4. Далее, с учетом количества ступеней насоса, ставят одно или несколько колец 5 и диски 3. Во впадины колец 5 укладывают прокладки 8 и выступами 6 дисков 3 уплотняют разъемы. По завершению сборки корпуса насоса укладывают прокладку во впадину 7 выходной крышки 2 и подсоединяют ее к набранным дискам и кольцам. После этого проводят обжатие всех набранных деталей шпильками 11 с гайками 12.
Корпус центробежного насоса работает так.
При работе насоса корпус насоса находится под внутренним давлением перекачиваемой среды. Уплотнение соединений осуществляется прокладками 8, обжатыми плоскостями дисковых выступов 6 и кольцевыми впадинами 7, а также плоскостями дисковых выступов 6 и впадин 7, крышек 1, 2. Каким бы большим ни было внутреннее давление, то диск 3 не реагирует на него, форма и размеры диска 3 не изменяются. Кольцо(а) 5, при большом внутреннем давлении, не увеличивается в диаметре, а если и увеличивается, то равномерно. При этом из-за малой ширины кольцо(а) 5 не деформируется, то есть между плоскостями прилегания выступов 6 дисков 3, 4 и плоскостями впадин 7 кольца 5 не возникает искривлений, и плоскости впадин 7 кольца 5 остаются параллельны между собой и параллельны плоскостям прилегания дисков 3, 4.
В случае увеличения кольца(ец) 5 в диаметре происходит перемещение плоскостей прилегания кольца(ец) по отношению к плоскостям прилегания выступов 6 диска 3, 4. Но и в этом случае форма плоскостей прилегания кольца не изменяется, а перемещение происходит параллельно противоположным плоскостям дисков.
Как результат, заявляемая конструкция корпуса центробежного насоса удерживает высокое давление в корпусе и является новой, полезной и своевременной в насосостроении.
Данное техническое решение направлено на улучшение конструкции, технологии изготовления и повышение надежности при эксплуатации. Оно перспективно и отражает новое направление в изготовлении центробежных насосов. Учитывая высокую унификацию деталей корпуса, насос займет достойное место в насосостроении.
Источники информации
1. Михайлов А.Н. и Малюшенко В.В. Лопастные насосы. М., «Машиностроение», 1977, 287 с., стр. 237, рис. 128.
2. Михайлов А.Н. и Малюшенко В.В. Лопастные насосы. М., «Машиностроение», 1977, 287 с., стр. 244, рис. 133.
3. Михайлов А.Н. и Малюшенко В.В. Лопастные насосы. М., «Машиностроение», 1977, 287 с., стр. 256, рис. 140 - прототип.