НАСОС

Полезная модель относится к области производства насосов и может найти применение при создании гидравлических машин, насосов, вентиляторов, компрессоров, а также для перекачки многофазных сред при добыче нефти и газа.
Известен насос, содержащий входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, который состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу, а каждая секция содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастное колесо, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции (RU 57389, 2006)
Недостаток известного технического решения связан с проявлением высоких вибрационных нагрузок, действующих на ротор при перекачке газожидкостных смесей.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является насос, содержащий обойму с входным и выходным каналами и с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из установленных последовательно одна за другой на приводном валу секций, каждая из которых содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастные колеса, межлопастные каналы которых выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции, а в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов (RU 185434, 2018).
Недостатком известного технического решения является наличие ограничений по скорости вращения ротора и мощности насоса, что связано с проявлением вибрационных нагрузок, действующих на ротор.
Технической проблемой, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение мощности насоса при перекачке газожидкостных смесей и расширение диапазона скорости вращения ротора.
Указанная проблема решается тем, что в насосе, содержащем обойму с входным и выходным каналами и с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из установленных последовательно одна за другой на приводном валу секций, каждая из которых содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастные колеса, межлопастные каналы которых выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции, в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов, согласно полезной модели, разделительные диски выполнены в виде подшипников, при этом внутренние кольца подшипников установлены на приводном валу, а внешние кольца контактируют с обоймой.
В вариантах реализации насоса подшипники могут быть выполнены в виде подшипников качения или в виде подшипников скольжения.
Достигаемый технический результат заключается в снижении вибрационных нагрузок, действующих на ротор, за счет равномерного распределения давления, действующего на диски, с обеспечением дополнительных радиальных опор для ротора.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на фиг. 1 - представлена схема заявляемого насоса, на фиг. 2 - схема двухсекционного ротора, установленного на приводном валу, на фиг. 3 показан приводной вал, на фиг. 4 - лопастное колесо, на фиг. 5 представлен разделительный диск, на фиг. 6 - две спиральные шпонки, на фиг. 7 - промежуточная втулка, на фиг. 8 представлена схема варианта насоса с подшипниками качения, на фиг. 9 представлена схема варианта насоса с подшипниками скольжения.
Насос содержит входной 1 и выходной 2 каналы в обойме 3, в которой выполнены канавки 4 в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал 5 с установленным на нем ротором 6. Ротор 6 состоит из секций 7, последовательно одна за другой установленных на приводном валу 5. На фиг. 2 показан двухсекционный ротор 6, установленный на приводном валу 5. На приводном валу 5 выполнена спиральная канавка 8 под шпоночное соединение. Каждая секция 7 содержит установленные на приводном валу 5 лопастные колеса 9, межлопастные каналы 10 которых выполнены с возможностью сообщения через канавки 4 винтовой нарезки в обойме 3 с межлопастными каналами колеса 9 в последующей секции 7. В представленном примере каждая секция 7 содержит двадцать два лопастных колеса 9. В секции ротора 7 каждое последующее лопастное колесо 9 установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса 9, с образованием многозаходных винтовых каналов 11 в секции 7 ротора 6. Позиционирование каждого лопастного колеса 9 на приводном валу 5 обеспечивается за счет спиральной шпонки 12, установленной на приводном валу 5 в спиральной канавке 8. Канавка 8 на валу 5 под винтовую шпонку 12 имеет винтовую нарезку противоположного направления, по отношению к нарезке в обойме 3 под винтовые канавки 4. Каждая секция 7 содержит разделительный диск 13. Разделительные диски 13 выполнены в виде подшипников, при этом внутреннее кольцо 14 каждого подшипника установлено на приводном валу 5, а внешнее кольцо 15 подшипника контактирует с обоймой 3. Подшипники служат радиальной опорой для ротора, при этом достигается снижение вибрационных нагрузок, действующих на ротор. Подшипники могут быть выполнены в виде подшипников качения (как показано на фигуре 8) или подшипников скольжения (как показано на фигуре 9). Между разделительными дисками 13 и секциями ротора 7 установлены промежуточные втулки 16. Зазор, образующийся за счет втулки 16, обеспечивает равномерное распределение давления по периметру лопастного колеса, в том числе при перекачке газожидкостных смесей.
Насос работает следующим образом.
При вращении ротора 6 и, соответственно, лопастных колес 9 в жидкости, заполняющей все межлопастные каналы 10, развиваются центробежные силы. Эти силы вызывают непрерывное движение жидкости (газа или газожидкостной смеси) из межлопастных каналов 10 в винтовые канавки 4 обоймы 3, в направлении от центра ротора 6 к его периферии. Ввиду неразрывности течения жидкость непрерывно втекает в межлопастные каналы 10 из винтовых канавок 4. Таким образом, в каждой секции 7 насоса формируется вихревое течение, обеспечивающее передачу энергии от каждого лопастного колеса 9 потоку жидкости. Жидкость с повышенной энергией выносится вихревым потоком в спиральные канавки 4 обоймы 3 и вытесняется далее из насоса через выходной канал 2. Разделительные диски 13 препятствуют обратному течению жидкости из области высокого давления в область низкого давления. Ввиду неразрывности течения через входной канал 1 в насос непрерывно поступает жидкость (газа или газожидкостная смесь).
Разделительные диски 13 выполнены в виде подшипников. Через внутреннее кольцо 14 подшипника и через внешнее кольцо 15 радиальные нагрузки передаются с вала 5 на обойму 3. Подшипник служит радиальной опорой для ротора 6, при этом достигается снижение вибрационных нагрузок, действующих на ротор 6. Подшипник может быть выполнен в виде подшипника качения (как показано на фигуре 8) или подшипника скольжения (как показано на фигуре 9). В зазоре, образованном за счет втулки 16, выравнивается давление по всему периметру лопастного колеса, что, в свою очередь, способствует снижению вибрационных нагрузок на ротор 6.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение вибрационных нагрузок, действующих на ротор, в том числе при перекачке газожидкостных смесей, когда плотность перекачиваемой среды может меняться в импульсном режиме, провоцируя проявление дополнительных радиальных нагрузок.
С применением заявляемой полезной модели обеспечивается повышение скорости вращения ротора и повышение мощности насоса, с расширением области практического применения насоса в широком диапазоне скорости вращения ротора.