ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС ДВУСТОРОННЕГО ВХОДА

Полезная модель относится к области насосостроения и может быть использована в насосах двустороннего входа для перекачивания различных жидкостей, в том числе нефтепродуктов.
Известен центробежный насос двустороннего входа, содержащий корпус насоса с крышкой и кронштейнами, вал, установленный в подшипниковых опорах, размещенных на кронштейнах корпуса, центробежное рабочее колесо двустороннего входа, уплотняющие кольца, образующие с рабочим колесом щелевые уплотнения, и уплотнения вала. В качестве стопорных элементов для фиксации защитных втулок на валу в разных вариантах исполнения используются: фигурные шпонки с резьбовыми гайками и стопорными шайбами; размещенные на лыске вала цилиндрические элементы, резьбовые гайки и стопорные шайбы; стопорные кольца и установленные на шпонках стопорные втулки, размещенные между защитными втулками и стопорными кольцами, при этом контактирующие между собой торцы защитных втулок и стопорных втулок выполнены под углом относительно их оси вращения (RU, 95760 U1, F04D 1/00, 16.02.2010).
Недостатком известной конструкции является следующее.
Ввиду того, что материалом, применяемым для изготовления рабочего колеса является чугун, во время работы насоса, в случае контакта его рабочего колеса с уплотняющими кольцами при возникающих от радиальных нагрузок прогибах вала, не исключено искрообразование. Это обуславливает невозможность использования данного типа насоса для перекачивания взрыво- и пожароопасных жидкостей, в том числе нефтепродуктов. Кроме того, применяемые для фиксации рабочего колеса защитные втулки, как правило, выполненные из стали, также не обеспечивают безопасность использования насоса при перекачивании нефтепродуктов. Это связано с тем, что фиксация рабочего колеса защитными втулками обеспечивает относительно небольшой зазор между данными втулками, корпусом насоса и крышкой корпуса, который, как правило, должен быть не более 0,2 мм на сторону. Из-за малой величины зазора не исключена вероятность контакта защитных втулок с корпусными деталями, что также приведет к искрообразованию в рабочей полости насоса во время его работы. Для исключения образования искры необходимо достижение зазора между данными деталями не менее 0,4 мм на сторону. Вместе с тем, увеличение зазора до таких размеров может привести к недостаточной герметизации насоса, что отрицательно повлияет на его работоспособность.
Еще одним недостатком известного насоса является то, что в нем в качестве уплотнений вала используются сальниковые кольца. Для нормальной работы уплотнений такого рода необходимо обеспечить смазку трущихся поверхностей и отвод выделяющегося в результате трения тепла. В этом случае затяжка уплотнения должна осуществляться так, чтобы через него была обеспечена протечка перекачиваемой жидкости в количестве 2-15 л/ч. Затяжка уплотнения для исключения утечек не допускается, так как при этом происходит выгорание смазки уплотнения, что может привести к выходу из строя насоса. Таким образом, из-за низкой герметичности сальникового уплотнения невозможно обеспечить безопасность и экологичность использования насоса при перекачивании нефтепродуктов.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является расширение потребительских свойств центробежного насоса двустороннего входа, позволяющих использовать его для перекачивания нефтепродуктов, за счет снижения утечек перекачиваемой жидкости и исключения возможности искрообразования.
Технический результат достигается тем, что в центробежном насосе двустороннего входа, содержащем корпус насоса с крышкой и кронштейнами, вал, установленный в подшипниковых опорах, размещенных на кронштейнах корпуса, центробежное рабочее колесо двустороннего входа, зафиксированное на валу, уплотняющие кольца, образующие с рабочим колесом щелевые уплотнения, и уплотнения вала, рабочее колесо на валу зафиксировано дроссельными втулками, образующими вместе с корпусом и крышкой корпуса дроссельные щели, соединяющие между собой полости высокого и низкого давления, на цилиндрической поверхности рабочего колеса в зоне возможного контакта его с уплотняющими кольцами установлены защитные кольца, причем дроссельные втулки и защитные кольца выполнены из искробезопасного материала, а уплотнения вала выполнены в виде торцовых уплотнений, при этом полости торцовых уплотнений посредством трубопроводов сообщены с полостью высокого давления.
Кроме того, в подшипниковой опоре со стороны муфтового конца вала установлен радиально-сферический двухрядный подшипник с жидкой смазкой, а с противоположной стороны от муфтового конца или радиально-упорный двухрядный или одинарный сдвоенный подшипник с жидкой смазкой.
Наличие на цилиндрической поверхности рабочего колеса защитных колец, выполненных из искробезопасного материала, исключают, в случае возможного контакта рабочего колеса с уплотняющими кольцами, образование искры.
Фиксация рабочего колеса дроссельными втулками, выполненными из искробезопасного материала, позволяет, не увеличивая величину зазора между втулками и корпусными деталями, в случае возникновения контакта между ними, исключить возможность искрообразования.
Выполнение уплотнений в виде торцовых уплотнений позволяет максимально снизить утечки перекачиваемой жидкости. При этом наличие дроссельных щелей, образованных дроссельными втулками, корпусом и крышкой корпуса и связывающих между собой полости высокого и низкого давления обеспечивают при применении таких уплотнений регулирование давления.
Установка радиально-сферического двухрядного подшипника с жидкой смазкой в подшипниковой опоре со стороны муфтового конца вала и радиально-упорного двухрядного либо одинарного сдвоенного подшипника с жидкой смазкой в подшипниковой опоре с противоположной стороны вала обеспечивает осевую разгрузку вала, предотвращая осевые смещения, приводящие к раскрытию торцового уплотнения и, как следствие, появлению излишних утечек перекачиваемой жидкости.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен разрез центробежного насоса двустороннего входа; на фиг.2 - место А на фиг.1 (развернуто); фиг.3 - место Б на фиг.1.
Центробежный насос двустороннего входа содержит корпус 1 насоса с крышкой 2 и кронштейнами 3, вал 4, установленный в подшипниковых опорах 5 и 6, размещенных на кронштейнах 3 корпуса, центробежное рабочее колесо 7 двустороннего входа, зафиксированное на валу 4, уплотняющие кольца 8, образующие с рабочим колесом 7 щелевые уплотнения 9, рабочее колесо 7 на валу 4 зафиксировано дроссельными втулками 10, образующими вместе с корпусом 1 и крышкой 2 дроссельные щели 11, соединяющие между собой полость 12 высокого и полость 13 низкого давления. На цилиндрической поверхности рабочего колеса 7 в зоне возможного контакта его с уплотняющими кольцами 8 утановлены защитные кольца 14. Дроссельные втулки 10 и защитные кольца 14 выполнены из искробезопасного материала, в качестве которого предпочтительно использовать бронзу или латунь. На валу 4 установлены торцовые уплотнения 15, например одинарные торцевые уплотнения (основное и вспомогательное), к полостям которых через трубопроводы 16 из полости 12 высокого давления обеспечивается подвод затворной жидкости. В подшипниковой опоре 5 установлен радиально-сферический двухрядный подшипник, а в подшипниковой опоре 6 - радиально-упорный двухрядный или одинарный сдвоенный подшипник. При этом смазка подшипников в подшипниковых опорах осуществляется жидкой смазкой.
Работает насос следующим образом.
При запуске насоса от приводного двигателя (на фигурах не показан) вал 4 вместе с рабочим колесом 7 начинает вращаться. В случае возникновения контакта рабочего колеса 7 с уплотняющими кольцами 8, защитные кольца 14, выполненные из искробезопасного материала предотвращают образование искры при возможных прогибах вала 4, возникающих из-за радиальных нагрузок на него. Дроссельные втулки 10, предназначенные для фиксации рабочего колеса 7 на валу 4 обеспечивают необходимый минимальный зазор между данными втулками и корпусом 1 с крышкой 2, составляющий не более 0,2 мм на сторону, обеспечивая, при этом, необходимую герметичность насоса. В случае контакта дроссельных втулок 10 с корпусными деталями, благодаря искробезопасному материалу, из которого они изготовлены, образование искры не произойдет, что обеспечивает безопасность использования насоса.
Торцовые уплотнения 15, даже если и пропускают во внешнюю среду некоторые протечки перекачиваемой жидкости, то количество данных протечек не превышает предельно допустимые значения. Затворная жидкость поступает к торцовым уплотнениям 15 из полости высокого давления 12 по трубопроводам 16 и затем возвращается обратно через дроссельные щели 11, обеспечивая охлаждение торцовых уплотнений 15. Поскольку на ротор действуют осевые нагрузки, особенно они значительны при запуске насоса, подшипники в опорах 5 и 6 воспринимают эти нагрузки без ущерба для торцового уплотнения 15, т.к. допускают минимальное осевое смещение, что не приводит к раскрытию торцового уплотнения. Жидкая смазка подшипников обеспечивает эффективный теплоотвод, повышая, тем самым, надежность и ресурс подшипниковых опор.
Таким образом, заявленная полезная модель, за счет снижения утечек перекачиваемой жидкости и устранения возможности искрообразования в процессе работы центробежного насоса двустороннего входа, обеспечивает применение данного рода насосов для перекачивания нефтепродуктов.