ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Техническое решение, центробежный насос относится к области насосостроения и может использоваться в насосах со встроенными подшипниками.
Известен насос [1], включающий статорную и роторную части. При этом, статорная часть содержит корпус с входным и выходным патрубками, внутри корпуса расположены секции и направляющие аппараты, по бокам корпуса прикреплены входная и напорная крышки. Роторная часть установлена в подшипниках скольжения и представляет собой вал с рабочими колесами, между которыми образованы напорные полости, и устройством гидравлической разгрузки осевой силы, имеющем разгрузочную камеру, соединенную каналом с входным патрубком. При этом, крепление подшипников осуществляется при помощи промежуточных кронштейнов, прикрепленных к крышкам с обеих сторон насоса. При больших габаритах насосов, подшипники могут дополнительно поддерживаться стойками.
Также известен насос [2], фирмы «Зульцер», который конструктивно подобен ранее описанному.
Общим недостатком отмеченных насосов является расположение подшипников скольжения за пределами корпусных деталей, то есть, корпуса и обеих крышек. Такое расположение подшипников увеличивает габариты насоса и его массу. Кроме того, увеличивается расстояние между опорами подшипников скольжения, что отрицательно сказывается на прогиб вала, на работе уплотнений и самих подшипников. Кроме того, для работы насоса необходим подвод смазывающей и охлаждающей жидкости или автономное устройство, обеспечивающее смазку и охлаждение подшипников.
Для устранения перечисленных выше негативных явлений, поставлена задача, создать центробежный насос со встроенными подшипниками скольжения.
Заявляемое техническое решение, также, как и известное включает статорную и роторную части, 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 роторная часть, установлена в подшипниках скольжения, представляющая собой вал с рабочими колесами, после которых образованы напорные полости, и устройством гидравлической разгрузки осевой силы, имеющем разгрузочную камеру, соединенную каналом с входным патрубком.
В отличие от известного, в заявляемом центробежном насосе, подшипники скольжения расположены в крышках или в сопрягаемых деталях с крышками. Вал имеет радиальные отверстия, расположенные под подшипниками скольжения и под одним из рабочих колес, соединенные общим осевым отверстием в вале. В одном из рабочих колес, в основном диске, выполнены отверстия под углом к оси вала, одна сторона отверстий соединена с радиальным пазом на тыльной стороне этого диска, а другая сторона отверстий, выходит в кольцевую канавку, выполненную в ступице диска. Радиальный зазор подшипника скольжения, во входной крышке одной стороной гидравлически соединен с кольцевой щелью и входной полостью насоса, другая же сторона радиального зазора соединена с полостью насоса дополнительными каналами, выполненными во входной крышке. Радиальный зазор подшипника, расположенного в напорной крышке, с обеих сторон гидравлически связан каналами с разгрузочной камерой.
Указанные отличительные признаки новы, необходимы и достаточны для выполнения поставленной задачи, а именно:
- подшипники скольжения расположены в крышках или в сопрягаемых деталях с крышками. Это позволяет уменьшить расстояние между подшипниками. Тем самым уменьшается прогиб вала, а значит уменьшаются перекосы в уплотнениях и внутреннего кольца подшипника по отношению к наружному кольцу, что приводит к нормальной работе подшипника, а значит и насоса;
- вал имеет радиальные отверстия, расположенные под подшипниками скольжения. Наличие и такое расположение радиальных отверстий обеспечивает подачу смазывающей и охлаждающей жидкости непосредственно в радиальную щель подшипников;
- вал имеет радиальные отверстия под одним из рабочих колес. Наличие радиальных отверстий в вале под одним из рабочих колес, обеспечивает переток жидкости в осевое отверстие с полости насоса и создает центробежную сипу при вращении вала;
- радиальные отверстия, расположены под подшипниками и рабочим колесом. Такое расположение позволило наиболее просто выполнить смазку и охлаждение подшипников;
- в одном из рабочих колес в основном диске выполнены отверстия под углом к оси вала. Такие отверстия при вращении колеса улучшают отделение от жидкости твердых частиц, путем прижатия их к одной из стенок отверстия и под действием центробежной силы, выводят их в зону нагнетания;
- одна сторона отверстий соединена с радиальными пазами на тыльной стороне диска. Наличие пазов способствует улучшению удаления твердых частиц;
- другая сторона отверстий, выходит в кольцевую канавку, выполненную в ступице диска. Наличие кольцевой канавки не требует углового привязывания рабочего колеса по отношению к
валу. Кроме того, при работе насоса в канавке постоянно находится жидкость, которая переходит в радиальное отверстие вала;
- радиальный зазор подшипника скольжения, во входной крышке одной стороной гидравлически соединен с кольцевой щелью и входной полостью насоса. Таким образом одна половина подшипника смазывается и охлаждается;
- другая сторона радиального зазора соединена с полостью насоса дополнительными каналами, выполненными во входной крышке. Это значит, что другая сторона также смазывается и охлаждается;
- радиальный зазор подшипника, расположенного в напорной крышке, с обеих сторон гидравлически связан каналами с разгрузочной камерой. Таким образом, как и ранее описанный подшипник, так и этот, смазывается и охлаждается перекачиваемой жидкостью, которая расходится в противоположные стороны:
Перечисленные выше признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи. Все отличительные признаки состоят в причинно - следственной связи с полученным результатом и дают возможность достичь должного технического уровня - создать насос со встроенными подшипниками скольжения, с обеспечением их работоспособности.
Заявляемое техническое решение, центробежный насос, поясняется чертежами.
На фиг.1 схематически изображен общий вид насоса
На фиг.2 изображено место I. На фиг.3 изображено место II.
На фиг.4 изображено место III.
Центробежный насос, включает статорную и роторную части. Статорная часть содержит корпус 1 с входным и напорным патрубками 2, 3. Внутри корпуса 1 расположены секции 4 и направляющие аппараты 5. По бокам корпуса прикреплены входная и напорная крышки 6, 7.
Роторная часть, установлена в подшипниках 8, 9 скольжения и представляет собой вал 10 с рабочими колесами 11 после которых образованы напорные полости 12, и устройством 13, гидравлической разгрузки осевой силы, имеющем разгрузочную камеру 14, соединенную каналом 15 с входным патрубком 2. Подшипники 8, 9 скольжения расположены в крышках 2, 3 или в сопрягаемых деталях с крышками. Вал имеет радиальные отверстия 16, 17, расположенные под подшипниками 8, 9. Кроме того, вал 10, под одним из рабочих колес 11, имеет радиальные отверстия 18. Радиальные отверстия 16, 17 и 18 соединены общим осевым отверстием 19 в вале 10. В одном из рабочих колес 11 в основном диске 20, под углом к оси вала 10 выполнены отверстия 21. Одна сторона отверстий 21 соединена с радиальными пазами 22 на тыльной стороне основного диска 20, а другая сторона отверстий 21, выходит в кольцевую канавку 23, выполненную в ступице основного диска 20. Радиальный зазор 24, подшипника 8 скольжения, во входной крышке 6 одной стороной гидравлически соединен с кольцевой канавкой 25 и входной полостью 26 насоса. Другая сторона радиального зазора 24 соединена с полостью 26 дополнительными каналами 27, выполненными во входной крышке 6. Радиальный зазор 28 подшипника 9, расположенного в напорной крышке 7, с обеих сторон гидравлически связан каналами 29 с разгрузочной камерой 14.
Центробежный насос работает следующим образом.
Через входной патрубок 2 рабочая жидкость поступает на рабочее колесо 11 первой ступени. Далее, по направляющему аппарату 5, жидкость подается на рабочее колесо второй ступени и т.д. Жидкость, вышедшая из последней ступени насоса направляется в напорный патрубок 3. По ходу движения жидкости, после каждой ступени ее давление увеличивается. Таким образом, в каждой последующей ступени напорной полости 12 давление жидкости будет больше чем в предыдущей ступени. Поэтому, часть перекачиваемой жидкости, через отверстия 21,
выполненные под углом к оси вала 10 в диске 20 в одном из колес, кольцевую канавку 23 и радиальные отверстия 18, поступает в осевое отверстие 19, разделяясь на две части. При этом, жидкость под действием центробежной силы и давления, созданного рабочим колесом, сепарируется, то есть, чистая жидкость под давлением поступает в отверстие 21, выполненное под углом, а механические включения по пазу 22, отводятся в напорную полость. В случае попадания механических включений в отверстие 21, они под действием центробежной силы, направляются к периферии рабочего колеса 11. Таким образом, к подшипникам 8, 9 поступает чистая жидкость. Далее, через отверстие внутреннего кольца подшипника, расположенного во входной крышке 6, жидкость попадает в радиальный зазор 24 подшипника 8. В зазоре 24 жидкость также разделяется на две части. Одна часть жидкости, под действием давления, смазывая и охлаждая часть подшипника 8, поступает в кольцевую щель 25 и далее - в полость 26 насоса. Другая часть жидкости, смазывает оставшуюся часть подшипника 8 и отводится в полость 26 насоса через дополнительные каналы 27.
Перекачиваемая жидкость, поступающая на подшипник 9, расположенный в напорной крышке 7, подается в радиальный зазор 28 и разделяется на две части. При этом, жидкость, вышедшая из подшипника 9, по каналам 29 поступает в разгрузочную камеру 14 и далее во входной патрубок 2.
Таким образом, наличие осевых и радиальных отверстий в вале и разность давлений на входе в насос и по всему пути прохождения жидкости, позволяет обеспечить смазывание и охлаждение подшипников скольжения в рабочем режиме.
Заявляемое решение является полезным в конструкции центробежных насосов, технически обоснованным и практически выполнимым.
Источники информации:
1. Михайлов АН., Малюшенко В.В. Лопастные насосы, Машиностроение, 1977 г., с.244, рис.133.
2. Степанов А.И. Центробежные насосы М., 1960 г., Гос. научно-техн. изд-во машиностроительной литературы, с.398, фиг.17.13. - прототип.