ШНЕКОЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС
CENTRIFUGAL SCREW PUMP

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для перекачки жидкостей различной вязкости и содержащих твердые включения, например нефти.
Известны насосы, например шнекоцентробежный насос по патенту РФ №2062360, МПК F04D 1/04, 20.06.1996, сущность которого заключается в том, что в насосе применены гидростатические подшипники скольжения с камерами, которые подключены к выходу насоса, и подшипники покрыты материалом на основе карбида бора.
Известен также шнекоцентробежный насос по патенту РФ №2331795, МПК F04D 9/04, 10.12.2007, в котором для улучшения кавитационных характеристик насосов перед центробежным колесом устанавливается осевое колесо - шнек переменного шага со специально профилированными лопатками, с уменьшающейся площадью к выходу из шнека, а к гидростатическим подшипникам жидкость подводится через гидроциклон, в котором происходит очистка жидкости от твердых включений, а грязная жидкость сбрасывается во всасывающий патрубок насоса. На консоли вала установлена гидростатическая пята с дросселирующими зазорами.
Это техническое решение, которое по решаемой задаче и техническому результату является наиболее близким к предлагаемому изобретению, имеет ряд недостатков: сложность конструкции, снижение объемного КПД насоса, так как в гидроциклоне только 10-15% жидкости очищается, остальная сбрасывается с нагнетания на всас насоса, дисковые потери в гидропяте также снижают КПД насоса.
Задачей настоящего изобретения является создание шнекоцентробежного насоса, обладающего повышенной долговечностью подшипников, повышенным значением КПД насоса при применении более простой конструкции подшипников скольжения, смазываемого очищенной перекачиваемой жидкостью.
Поставленная задача решается тем, что в шнекоцентробежном насосе, состоящем из корпуса, ротора с установленным на валу рабочим колесом двустороннего входа с полостью во втулке, установленными перед входом в рабочее колесо шнеками постоянного или переменного шага лопаток, с подшипниками скольжения, состоящими из втулки, установленной в корпусе и рубашки, закрепленной на валу, согласно изобретению полость во втулке рабочего колеса соединена отверстиями с каналами рабочего колеса, в валу выполнено отверстие, которое соединено с полостью рабочего колеса для подвода жидкости к подшипникам и с полостями подшипников при помощи отверстий, при этом втулка и/или рубашка на валу имеет микронеровности, например в виде сферических лунок.
Для достижения максимального высокого КПД ротор выполнен с торцовым уплотнением с обеих сторон. За счет этого ротор насоса разгружен от осевых сил, и упорный гидродинамический подшипник выполнен минимального диаметра.
В отличие от насоса пат. №2331795, у которого шнек помещен в гладкую втулку и диаметр шнека на входе в рабочее колесо меньше диаметра шнека на входе, в предлагаемой конструкции применен шнек постоянного диаметра, что существенно упрощает процесс сборки-разборки и упрощает конструкцию насоса. Шнек может быть как постоянного, так и переменного шага.
На чертеже показан разрез насоса. Насос состоит из ротора 1, корпуса 2, рабочего колеса 3 двустороннего входа, имеющего полость 4, которая при помощи отверстий 5, число которых совпадает с числом лопаток колеса 3, соединена с каналом 6 рабочего колеса 3. В валу насоса выполнено сверление 7, которое при помощи отверстий 8 соединено с полостью 4. Подшипники 9 и 10 насоса состоят из неподвижной втулки, выполненной из стали с твердым покрытием и чистотой поверхности свыше 1,6 Rz, и вращающейся на валу рубашки 11. Поверхности втулки и/или рубашки 11 имеют регулярные микронеровности, например сферические лунки. На роторе 1 установлены упорные пяты 12, которые образуют с торцом неподвижной втулки рабочий зазор δ, обеспечивая суммарный осевой разбег ротора 1, равный 2δ . На концах ротора 1 установлены торцовые уплотнения 13. Камеры торцовых уплотнений 13 соединены со всасом насоса отверстиями 14.
Насос работает следующим образом. Перед пуском при выпуске воздуха все полости, каналы и отверстия 4-7 заполняются рабочей жидкостью. При достижении номинальных оборотов возникает перепад давлений между рабочим колесом 3 и всасыванием, обеспечивающий поток жидкости и подвод ее к опорным и упорным подшипникам 9, 10.
Технический результат достигается за счет того, что в канале 6 рабочего колеса 3 скорость жидкости существенно выше, чем на входе в отверстия 5, твердые частицы вследствие сил вязкости и большего удельного веса «проскакивают» мимо отверстий 5. Случайные частицы, попадающие в полость 4, вследствие скорости, равной нулю, будут сосредоточиваться на большем диаметре, и выбрасываться обратно в рабочее колесо 3. Таким образом, к подшипникам 9, 10 будет подводиться чистая жидкость. Микронеровности на втулке и/или на рубашке 11 вала, выполненные в виде, например, сферических лунок, обеспечивают отсутствие при повторном пуске «сухого трения» и обеспечивают увеличение рабочего зазора в подшипнике за счет возникновения сферических вихрей. Вследствие уравновешенности ротора 1 от осевых сил, случайные осевые силы - незначительны, что позволяет выполнить гидростатическую разгрузку на меньшем диаметре или установить осевые упорные подшипники скольжения. Такое техническое решение позволяют снизить потери трения, повысить КПД насоса и существенно увеличить межремонтный пробег насоса.