ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЛОПАСТНОЙ НАСОС ОТКАЧКИ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ИЗ РЕЗЕРВУАРА

Полезная модель относится к вертикальным лопастным насосам и может быть использована при создании центробежных или шнекоцентробежных насосов для откачки рабочих жидкостей таких, как сжиженный газ, нефть и загрязненные жидкие рабочие среды из резервуаров, емкостей, хранилищ к потребителю.
Известен центробежный вертикальный насос с погруженной в перекачиваемую среду проточной частью, содержащий двигатель, валопровод, образованный одной или несколькими подвесками, проточную часть, образованную крыльчаткой, расположенной в корпусе насоса и корпус подвода и отвод (см. например, патент на полезную модель №78534, МПК F04D 7/04).
Подшипники насоса нагружены осевым усилием от веса вала, лопастных колес и гидравлическими усилиями, действующими на лопастные колеса - что вынуждает применять крупногабаритные дорогостоящие подшипники с высоким коэффициентом работоспособности и снижает ресурс подшипников. Размещение устройств для разгрузки подшипников непосредственно в корпусе насоса или в валопроводе значительно усложнило бы конструкцию самого насоса.
Недостатком известного насоса является то, что подшипники насоса не разгружены от действия осевых сил таких, как гидравлические силы и сила веса вала и лопастных колес, которые снижают ресурс подшипников, особенно в случае, если насос многоступенчатый.
Целью полезной модели является увеличение ресурса работы подшипников без существенного усложнения конструкции насоса.
Поставленная цель достигается тем, что вал выполнен удлиненным за пределы корпуса подвода так, что на нем закреплен диск, охваченный закрепленным на корпусе подвода чашеобразным корпусом диска, по обе стороны диска образованы две полости, разделенные радиальной кольцевой щелью, образованной между диском и корпусом диска, при этом одна из полостей сообщены трубкой с полостью высокого давления насоса, вторая полость сообщена кольцевой торцевой дросселирующей щелью, образованной диском и корпусом диска с полостью корпуса подвода насоса, а вал насоса, на котором закреплен диск установлен в корпусе насоса с возможностью осевого люфта вдоль оси вращения вала.
На чертеже изображен разрез предлагаемого насоса, где:
1 - опорная плита
2 - корпус насоса
3 - подшипник
4 - вал
5 - лопастное колесо
6 -корпус подвода
7 - диск
8 - чашеобразный корпус
9 - крышка
10 - ребра
11 - кольцевое уплотнение
12, 13 - полости
14 - трубка
15 - полость насоса
16 - труба
17 - перекачиваемая среда
18 - торцевая дросселирующая щель
1
Z - торцевой дросселирующий зазор
19 - полость корпуса подвода
20 - резервуар
- удлиненный участок вала
S - результирующая сила
2
3
Z, Z - зазоры
Вертикальный насос откачки рабочей среды содержит опорную плиту 1, на которой закреплен корпус насоса 2, внутри которого на подшипниках 3 установлен вал 4 с закрепленными на валу лопастными колесами 5 или по меньшей мере с одним колесом в виде шнека 5. Размещены лопастные колеса в корпусе насоса, соединенном с корпусом подвода 6 в виде фланца с воронкой.
Вал 4 удлинен на величину  так, что на нем закреплен диск 7, расположенный ниже уровня корпуса подвода 6. Диск 7 охватывается чашеобразным корпусом 8 с крышкой 9, который с помощью ребер 10 жестко закреплен на корпусе подвода 6.
Между диском 7 и чашеобразным корпусом 8 образовано радиальное щелевое уплотнение 11 в виде кольцевого зазора.
1
По обе стороны относительно диска 7 в корпусе 8 образованы две полости 12 и 13, разделенные радиальной кольцевой щелью уплотнения 11. Полость 12 между диском 8 и корпусом соединена с помощью трубки 14 (или нескольких трубок) с полостью высокого давления 15 насоса. Труба 16 соединяет корпус насоса 2 с потребителем. Полость 13 через кольцевую торцевую дросселирующую щель 18 с зазором Z сообщена с полостью 19 корпуса подвода 6.
Опорная плита 1 размещена на горловине (не показана) резервуара 20.
При работе насоса электродвигатель (не показан) вращает вал 4 с лопастным колесом 5 и рабочая среда 17 попадает из резервуара 20 в полость 19 корпуса подвода и далее через колесо 5 в корпусе 2 насоса, откуда по трубе 16 к потребителю.
1
Одновременно из полости 15 по трубке 14 рабочая среда поступает в полость 12 и через щелевое уплотнение 11, а затем через торцевой зазор "Z" попадает в полость 19 корпуса подвода.
2
3
1
1
i
3
При работе насоса вал 4 вместе с подшипником 3 и диском может перемещаться в пределах люфта, ограниченного зазорами Z и Zотносительно корпуса насоса 2, при этом перемещении изменяется торцевой дросселирующий зазор Z: при увеличении зазора Z, давление в полости 13 падает, приближаясь к давлению в полости 19. При этом зазор Z уменьшается, a Z - увеличивается.
2
3
2
3
1
Размеры (диаметра) диска 8, величина зазора в радиальном щелевом уплотнении 11 и зазоров Z и Z путем расчетов подбираются таким образом, чтобы наружное кольцо упорного подшипника всегда было установлено в корпусе насоса с зазорами Z и Z, тогда работа автоматического устройства, в котором имеется диск 8, образующий торцевую щель с зазором Z осуществляется следующим образом:
1
3
При нарушении баланса осевых сил от веса и гидравлических сил, действующих на элементы насоса, такие как вал и шнек, центробежные и осевые лопастные колеса, вал начинает перемещаться в сторону действия возмущающей силы "S" вместе с диском, например, вверх. При этом зазор Z уменьшается, и давление в полости 13 растет, создавая силу, направленную противоположно силе "S". Важно, чтобы наружное кольцо подшипника 3 при этом не уперлось в торец корпуса - то есть должен существовать зазор Z.
1
2
Если направление силы "S", вызвавшей перемещение вала изменяется, и будет направлено вниз - то зазор Z увеличится и давление в полости 13 упадет и вал перестанет опускаться вниз. Теперь важно, чтобы наружное кольцо подшипника не уперлось в корпус - то есть должен остаться зазор Z.
Таким образом, благодаря установке вала в корпусе с возможностью осевого перемещения вместе с диском создаются условия для того, чтобы автоматически устанавливался баланс осевых сил на валу и подшипник был разгружен от действия осевых сил, что способствует продлению срока службы подшипника и, следовательно, насоса.