ЛОПАСТНОЙ НАСОС
IMPELLER PUMP

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в турбонасосных агрегатах ракетной техники.
Для высокооборотных турбонасосных агрегатов, применяемых в ракетной технике, требуют решения следующие задачи: охлаждение подшипниковых опор и обеспечение высокой всасывающей способности насосов.
В турбонасосных агрегатах консольного типа один из насосов расположен между турбиной и другим насосом. В боковом подводящем жидкость устройстве установлены подшипниковая опора и импеллер (гидрозатвор), входящий в систему разделения полостей насосов (см. рис.40, стр.93, «Проектирование и расчет уплотнений высокооборотных валов», М.В.Краев, г.Красноярск, 1978 г.).
Известен лопастной насос с боковым подводом жидкости (патент №2412378, Россия), в котором охлаждение подшипника и повышение всасывающей способности насоса осуществлено путем установки винтового насоса между лопастным колесом и подшипником.
В этой конструкции насоса жидкость, за счет разрежения перед винтовым насосом, через отверстия в кольцевом коллекторе входного патрубка поступает в полость подшипника, проходит через подшипник, охлаждая его, и затем поступает в винтовой насос, где происходит повышение давления и необходимая закрутка этой жидкости, обеспечивающие повышение всасывающей способности насоса.
Известен также лопастной насос разработки «КБхиммаш им. A.M.Исаева - филиала ФГУП «ГКНПЦ им. М.В.Хруничева», представленный на Фиг.1, взятый за прототип изобретения, содержащий боковой входной патрубок 1 для подвода рабочей жидкости, кольцевой входной коллектор 2, вал 3, проходящий через коллектор, установленные на валу последовательно: лопастное колесо 4, винтовой насос 5, подшипник 6, импеллер 7 и отверстия 8, выполненные во входном коллекторе для сообщения полости входного коллектора с полостями 9 и 10 подшипника и импеллера.
Данная разработка имеет ограничения по области применения. Это связано с тем, что в высокооборотных турбонасосных агрегатах для обеспечения работоспособности подшипника (необходимого коэффициента быстроходности) применяются малогабаритные шариковые подшипники с массивным сепаратором, которые имеют повышенное гидравлическое сопротивление. Это ограничивает расход и напор винтового насоса, что приводит к ограничению как охлаждающей способности подшипника, так и антикавитационных свойств лопастного насоса.
Изобретение направлено на расширение области применения известного решения по прототипу и повышение экономичности насоса.
Для этого в лопастном насосе, содержащем боковой входной патрубок для подвода рабочей жидкости, кольцевой входной коллектор, вал, проходящий через входной коллектор, установленные на валу последовательно: лопастное колесо, винтовой насос, подшипник и импеллер, отверстия, выполненные в отличие от прототипа по направлению течения охлаждающей подшипник жидкости, дополнительно выполнены: над камерой импеллера камера высокого восстановленного давления, между подшипником и импеллером камера смешения, при этом камера высокого восстановленного давления сообщена с полостью импеллера тангенциальными диффузорными отверстиями, и с камерой смешения радиальными конфузорными отверстиями - форсунками, а камера смешения, кроме того, сообщена имеющимися отверстиями с входным коллектором и зазором по валу с полостями подшипника и импеллера.
С периферии напор, созданный импеллером, включающий в себя статическую и динамическую составляющие, через диффузорные отверстия переводится в камеру высокого восстановленного давления, затем из этой камеры жидкость поступает, через конфузорные отверстия, в камеру смешения, в которой происходит смешение ее с жидкостью, поступающей в эту камеру из кольцевого входного коллектора, в результате чего повышается давление жидкости перед подшипником и, как следствие, по обеим сторонам винтового насоса. Таким образом, повышаются антикавитационные качества винтового насоса и его эффективность, за счет чего повышается всасывающая способность лопастного насоса. Полезное использование напора импеллера повышает экономичность насоса.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 приведена схема лопастного насоса по прототипу, на Фиг.2 - схема лопастного насоса по изобретению, на Фиг.3 - сечение А-А, на Фиг.4 - сечение Б-Б.
Лопастной насос согласно изобретению (Фиг.2) содержит боковой входной патрубок 1 для подвода рабочей жидкости, кольцевой входной коллектор 2, вал 3, проходящий через входной коллектор, установленные на валу последовательно: лопастное колесо 4, винтовой насос 5, подшипник 6, импеллер 7, отверстия 8, выполненные во входном коллекторе для соединения полости коллектора с полостями 9 и 10 подшипника и импеллера.
В отличие от прототипа, в лопастном насосе дополнительно выполнены: над камерой импеллера камера высокого восстановленного давления 11, между подшипником 6 и импеллером 7 камера смешения 12, при этом камера высокого восстановленного давления 11 сообщена с полостью 10 импеллера тангенциальными диффузорными отверстиями 13 и с камерой смешения 12 радиальными конфузорными отверстиями - форсунками 14, а камера смешения 12, кроме того, сообщена имеющимися отверстиями 8 с входным коллектором и зазором 15 по валу с полостями 9 и 10 подшипника и импеллера.
При работе лопастного насоса рабочая жидкость по входному патрубку 1 поступает в кольцевой коллектор 2 и далее на вход лопастного колеса 4, одновременно с этим часть жидкости по отверстиям 8 поступает в камеру смешения 12, после чего поток разделяется на две части, одна часть идет в полость 9 подшипника 6, а вторая часть в полость 10 импеллера 7 где, за счет напора импеллера, происходит повышение давления жидкости. Из полости 10 жидкость, через диффузорные отверстия 13, переводящие скоростной напор жидкости в статическое давление, поступает в камеру восстановленного давления 11, из камеры 11 жидкость, через конфузорные отверстия - форсунки 14 - поступает в камеру смешения 12, где происходит повышение давления жидкости. Это повышенное давление жидкости обеспечивает надежное охлаждение подшипника 6 и повышенное давление на входе в винтовой насос 5.
Использование изобретения позволяет расширить область применения насоса по прототипу и повысить всасывающую способность лопастного насоса.