ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ МНОГОСЕКЦИОННЫЙ НАСОС

Заявляемое техническое решение относится к машиностроению и может использоваться в многосекционных насосах
Известен центробежный насос [1], содержащий статорную и роторную часта, при этом статорная часть содержит корпус с входным и напорным патрубками, внутри корпуса расположены секции и направляющие аппараты. По бокам корпуса прикреплены входная и напорная крышки, а роторна часть, установленная в подшипниках скольжения, представляет собой вал с рабочими колесами, после которых образованы напорные полости, и устройством гидравлической разгрузки осевой силы, имеющим разгрузочную камеру, соединенную каналам с входным патрубком.
В указанном насосе подшипники скольжения расположены в крышках или сопрягаемых деталях с крышками. Вал имеет радиальные отверстия, выполненные под подшипниками скольжения и под одним из рабочих колес, соединяя кольцевой зазор в подшипниках с напорной полостью осевым отверстием, выполненным в этом валу.
Недостаток указанного насоса заключается в том, что подшипник скольжения расположен за устройством разгрузки осевой силы, к примеру, за гидропятой. Такое расположение подшипника скольжения увеличивает расстояние между опорами, а значит, увеличивается прогиб всей роторной части насоса. Кроме того, увеличивается габарит насоса.
Положительным в этом известном техническом решении есть то, что смазка подшипников скольжения осуществляется через радиальные и осевое отверстия, выполненные в валу.
Также известно техническое решение [2], насос центробежный, включающий статорную часть с цельного и/или наборного корпуса с входной и напорной крышками, секции, внутри которых размещены направляющие аппараты, и роторную часть, содержащую вал с рабочими
колесами и устройство гидравлической разгрузки осевой силы в виде гидропяты или барабана. Роторная часть установлена в подшипниках скольжения, связывающих статорную и роторную части насоса. В данном насосе оба подшипника установлены внутри статорной части, а устройство гидравлической разгрузки осевой силы, размещено с внешней стороны одного из подшипников. Таким же образом расположены подшипники и в насосах, ротор которых оснащен предвключенным колесом.
Такое расположение подшипников скольжения и устройства разгрузки осевой силы значительно уменьшает расстояние между опорами, что с одной стороны уменьшает прогиб ротора, а с другой - уменьшает габарит и вес центробежного насоса.
Недостатком данного технического решения является то, что не указано каким обрезом обеспечивается подача жидкости на гидропяту, которой выполняется разгрузка осевой силы, источником последней являются нестационарные гидродинамические возмущения потока проточной части. Особенно они велики и нестандартны в период пуска и остановки, в переходных и неоптимальных режимах работы, а также при малых подачах. Недостача жидкости, подаваемой через подшипники скольжения на гидропяту, приводит к осевому смещению ротора в сторону всасывания и, как следствие, диск с большим усилием прижимается к подушке. Поверхности диска и подушки нагреваются до больших температур за малый промежуток времени работы насоса и свариваются.
Для устранения указанных недостатков поставлена задача, создать центробежный многосекционный насос с собственной системой смазки путем усовершенствования системы подачи перекачиваемой жидкости на рабочие органы гидропяты.
Для осуществления поставленной задачи, предложен центробежный многосекционный насос, так же, как и известный, содержащий статорную
часть, имеющую общий и/или наборной корпус с входной и напорной крышками, секции, в средине которых расположены направляющие аппараты и роторную часть, выполненную в виде вала с рабочими колесами, после которых образованы напорные полости и устройство разгрузки осевой силы в виде гидропяты, установленной снаружи подшипников скольжения, связывающих статорную и роторную части, к тому же, гидропята расположена в напорной крышке или в сопрягаемой детали с крышкой и имеет, также, как и подшипники скольжения, радиальный зазор, образованный ступицей разгрузочного диска и статорной частые этой крышки или сопрягаемой с крышкой деталью, кроме того, гидропята имеет рабочие поверхности, принадлежащие разгрузочному диску и подушке статорной части, при том, последними образована торцовая дросселирующая щель. В валу выполнены осевое и радиальные отверстия, сообщающиеся между собой.
В отличие от известного, в заявляемом насосе, ступица разгрузочного диска и/или статорная часть имеет кольцевую канавку, гидравлически соединенную с напорной полостью одного из рабочих колес через осевое и радиальные отверстия, расположенные, соответственно, под ступицей разгрузочного диска и напорной полостью, при этом, ступица разгрузочного диска и статорная часть изготовлены таким обрезом, что радиальный зазор между ними, больший, чем радиальный зазор рядом установленного подшипника скольжения, размещенного в напорной крышке, кроме того, радиальный зазор подшипника гидравлически связан с рабочими органами гидропяты через радиальный зазор между ступицей разгрузочного диска и статорной частью.
Отличительные признаки заявляемого центробежного многосекционного насоса имеют ряд положительных качеств, которые влияют на технический результат, а именно:
- ступица разгрузочного диска и/или статорная часть имеет кольцевую канавку. Наличие кольцевой канавки в ступице обеспечивает постоянную подачу рабочей жидкости в полость гидропяты и на ее рабочие органы;
- кольцевая канавка гидравлически соединена с напорной полостью одного из рабочих колес через осевое и радиальные отверстия. Таким образом, гидропята дополнительно обеспечивается жидкостью, поступающей через осевое и радиальные отверстия;
- радиальные отверстия выполнены под ступицей разгрузочного диска и напорной полостью. Такое размещение отверстий, конструктивно наиболее приемлемо и технически выполнимо;
- ступица разгрузочного диска и статорная часть изготовлены таким образом, что радиальный зазор между ними, больший, чем радиальный зазор рядом установленного подшипника скольжения. Это позволяет жидкости, вышедшей из кольцевой канавки, не препятствовать движению жидкости, вышедшей из радиального зазора подшипника скольжения;
- радиальный зазор в подшипнике скольжения гидравлически связан с рабочими органами гидропяты через радиальный зазор между ступицей разгрузочного диска и статорной частью. Таким образом, гидропята обеспечивается достаточным количеством жидкости, необходимой для нормальной работы, разгружая насос от создаваемой осевой силы в разных режимах.
Перечисленные выше отличительные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи.
Вое отличительные признаки находятся в причинно - следственной связи с получаемым результатом и позволяют на высоком техническом уровне создать конструкцию центробежного многосекционного насоса, в котором напорная полость, отверстия в валу, кольцевая проточка, радиальные зазоры и торцевая дросселирующая щель гидравлически
соединены за снег перепада давлении за дросселирующей щелью, последней ступенью и напорной полостью любой ступени. Это значит, что давление жидкости на последней ступени самое высокое, а жидкости поступающей в кольцевую канавку с напорной полости любой ступени - меньше, при этом обе жидкости направляются к дросселирующей щели, где давление за ее пределами - минимальное. Таким обрезом, обеспечивается смазка подшипника скольжения и работа устройства разгрузки осевой силы ротора.
Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором показан центробежный многосекционный насос с местами, относящимися к технической сути.
Центробежный многосекционный насос содержит статорную и роторную часта. Статорная часть включает общий и/или наборной корпус 1, с входной и напорной крышками 2, 3, имеющими по патрубку 4, 5, секции 6, с направляющими аппаратами 7. Роторная часть выполнена в виде ваш 8 с рабочими колесами 9, после которых образованы напорные полости 10 и устройство разгрузки осевой силы в виде гидропяты с ее рабочими органами: диском 11 и подушной 12. Последними образована торцовая дросселирующая щель 13. Гидропята расположена снаружи подшипников скольжения 14 (подшипник скольжения, расположенный во всасывающей части насоса - не показан), связывающих статорную и роторную части. При этом, гидропята размещена в напорной крышке 3 или в сопрягаемой с крынкой 3 детали и имеет радиальный зазор 15, а подшипник скольжения 14 имеет радиальный зазор 16. Радиальный зазор 15 гипропяты, созданный ступицей диска 11 и статорной частью напорной крышки 3, снабжен кольцевой канавкой 17, выполненной в ступице и/или в статорной части. Кольцевая канавка 17 гидравлически соединена с напорной полостью 10 одного из рабочих колес 9, через осевое 18 и радиальные отверстия 19, 20, выполненные в валу 8 под ступицей диска 11 и напорной полостью 10.
Центробежный многосекционный насос работает следующим образом Через входной патрубок 4 жидкость поступает на рабочее колесо 9 первой ступени. Далее жидкость движется по каналам направляющего аппарата 7 на рабочее колесо 9 второй ступени и т.д. С последней ступени основная часть жидкости под давлением направляется в выходной патрубок 5 напорной крышки 3. Незначительная часть жидкости через радиальный зазор 16 подшипника скольжения 14 поступает в радиальный зазор 15 и далее на выход с гидропяты через торцевую дросселирующую щель 13. В процессе прохождения жидкости через радиальный зазор 16, подшипник скольжения 14 смазывается и охлаждается. Для стабильной работы гидропяты в радиальный зазор 15 дополнительно подается жидкость с напорной полости 10 через радиальные 19, 20, осевое 18, отверстия и кольцевую канавку 17. Таким обрезом, жидкость, вышедшая с радиального зазора 16 и жидкость, вышедшая с радиального отверстия 20 в кольцевой канавке 17, смешивается. С учетом потерь на сопротивление, жидкости имеют примерно одинаковое давление, но суммарное их давление всегда больше, чем давление жидкости за пределами дросселирующей щели 13. Вследствие этого жидкость направляется в радиальный зазор 15 и успокаивается. В количественном отношении, смешанной жидкости достаточно для поступления ее на рабочие органы гидропяты, как в оптимальном режиме, так и в нештатной ситуации, вызванной пусками, остановами и нарушением эксплуатации насоса.
Данное техническое решение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики центробежного многосекционного насоса, выводя его на более высокий уровень качества.
Насос с предложенным усовершенствованием технически выполним на стандартном металлорежущем оборудовании.