НАСОС ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ

Техническое решение относится к насосам необъемного вытеснения с вращательным движением рабочего органа и может быть использовано в области машиностроения при проектировании и изготовлении насосов центробежных многоступенчатых для перекачивания больших объемов жидкости.
Известны насосы (В.А.Марцинковский, П.Н.Ворона, «Насосы атомных электростанций», М., Энергоатомиздат, 1987, стр.60, рис.2.24, стр.62, рис. 2.26, стр.66. рис.2.30, стр.55, рис.2.19 - аналог), которые содержат статорную и роторную части. Статорная часть имеет общий или наборной корпус с крышками подвода и нагнетания, имеющие входной и выходной патрубки, кроме того, корпус включает секции, внутри которых расположены направляющие аппараты. Роторная часть, содержит вал с рабочими колесами. Перед каждым рабочим колесом в статорных деталях и сзади каждого рабочего колеса в направляющих аппаратах установлено по уплотнительному кольцу (материал уплотнительных колец - бронза, чугун СЧ20, нержавеющая сталь 30Х13, П.Н.Пак, А.Я.Белоусов, С.П.Пак, «Насосное оборудование атомных станций», М, Энергоиздат, 2003, стр.130-131.) Внутри передних уплотнительных колец находятся горловины рабочих колес, а внутри задних уплотнительных колец находятся хвостовики ступиц рабочих колес. Между уплотнительными кольцами и наружными поверхностями горловин рабочих колес существует кольцевой зазор, величина которого составляет 0,22…0,26 мм. Величина кольцевого зазора между уплотнительными кольцами и наружными поверхностями хвостовиков ступиц рабочих колес составляет 0,18…0,22 мм. Такие величины зазоров рассчитаны на нормальную работу насоса без прогиба вала, а так же обеспечивают работу насоса в нештатных ситуациях с возникновением минимально-допустимого прогиба вала. Вал подбирают так, чтобы он был достаточно жесткий и с установленными на него рабочими колесами не имел прогиба. Это значит, что вращающиеся поверхности горловин и ступиц хвостовиков рабочих колес не будут контактировать с внутренними поверхностями уплотнительных колец.
3
При работе насоса центробежного многоступенчатого большое количество перекачиваемой жидкости проходит через кольцевые щели, особенно через передние. Количество проходящей жидкости через передние кольцевые щели в четыре раза больше, от количества проходящей жидкости через задние кольцевые щели. Так, в насосе центробежном ЦНС 180-1900 с 15 ступенями при использовании передних и задних уплотнительных колец из стандартных материалов (бронза, чугун, сталь), с указанными ранее зазорами, при диаметре 95 мм количество проходящей жидкости составило 13 м/час. Такое количество жидкости отрицательно влияет на работу и КПД насоса (КПД=0,7).
Для устранения указанных недостатков поставлена задача создания насоса центробежного многоступенчатого путем применения новых материалов и усовершенствования проточной части насоса.
Для решения поставленной задачи в насосе центробежном многоступенчатом, содержащем статорную часть, имеющую общий или наборной корпус с крышками подвода и нагнетания, последние снабжены входным и выходным патрубками, кроме того, корпус включает секции, внутри которых расположены направляющие аппараты и роторную часть, включающая вал с рабочими колесами, причем перед каждым рабочим колесом в статорных деталях и сзади каждого рабочего колеса в направляющих аппаратах установлено по уплотнительному переднему и, соответственно, заднему кольцу, при этом внутри передних уплотнительных колец находятся горловины рабочих колес, а внутри задних уплотнительных колец находятся хвостовики ступиц рабочих колес, согласно техническому решению задние уплотнительные кольца в направляющих аппаратах выполнены из материала на основе фенольно-углепластикового соединения.
Отличительные признаки технического решения является существенными, взаимосвязаны между собой, необходимы и достаточны для достижения технического результата, а именно:
- задние уплотнительные кольца в направляющих аппаратах выполнены из материала на основе фенольно-углепластикового соединения;
Применение материала на основе фенольно-углепластикового соединения для уплотнительных колец, позволяет их использовать не только, как уплотнительные кольца для устранения большого перетекания жидкости, а как промежуточные скользящие подшипники, имеющие малый коэффициент трения, при механическом контакте из-за минимально-допустимого прогиба вала. Причем, применение вышеуказанного материала позволяет уменьшить зазор до величины 0,05 мм, созданный уплотнительными кольцами и хвостовиками ступиц рабочих колес. Таким образом, вал получил дополнительные промежуточные места для его поддержания. При этом, уменьшились площади сечений кольцевых щелей. Это значит, что уменьшилось количество проходящей жидкости через эти щели.
Приведенные изменения способствуют на уменьшение диаметра вала. С уменьшением диаметра вала, (при постоянной величине проходного сечения горловины рабочего колеса и сохранении зазоров 0,22…0,26 мм) уменьшается диаметр наружных поверхностей горловин на каждом рабочем колесе, а так же уменьшается внутренний диаметр уплотнительных колец. Таким образом, полученные площади сечений кольцевых щелей уменьшились, а значит, уменьшилось количество проходящей жидкости через эти щели. Как результат повысилось КПД, а значит улучшилась работа насоса. Кроме того, уменьшение количества проходящей жидкости через щели, способствует уменьшению размывания этих щелей, как следствие увеличивается срок службы насоса.
Отличительный признак полезной модели находится в причинно-следственной связи с техническим результатом и позволяет выполнить поставленную задачу по созданию насоса центробежного многоступенчатого с улучшенной его работой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг 1 изображен общий вид насоса центробежного многоступенчатого.
На фиг. 2 изображено выносное место 1.
Насос центробежный многоступенчатый включает статорную часть, имеющую общий или наборной корпус 1 с крышками 2, 3 подвода и нагнетания, последние снабжены входным и выходным патрубками 4, 5, кроме того, корпус включает секции 6. Внутри секций 6 расположены направляющие аппараты 7. Внутри корпуса 1 расположена роторная часть, включающая вал 8 с рабочими колесами 9. Перед каждым рабочим колесом 9 в статорных деталях и сзади каждого рабочего колеса 9 в направляющих аппаратах 7 установлено по уплотнительному переднему и, соответственно, заднему кольцу 10, 11. Внутри передних уплотнительных колец 10 находятся горловины рабочих колес 9, а внутри задних уплотнительных колец 11 находятся хвостовики ступиц рабочих колес 9. Задние уплотнительные кольца 11 в направляющих аппаратах 7 выполнены из материала на основе фенольно-углепластикового соединения.
Насос центробежный многоступенчатый работает следующим образом. Во входной патрубок 4 подавали жидкость, которая подхватывалась рабочим колесом 9 первой ступени и направлялась в каналы направляющего аппарата 7 этой ступени. С направляющего аппарата 7 жидкость уходила к рабочему колесу 9 второй ступени. Пройдя все ступени, жидкость уходила в выходной патрубок 5.
При схождении жидкости с рабочих колес 9 незначительная часть жидкости уходила в полости, образованные рабочими колесами 9 и направляющими аппаратами 7. Далее жидкость проходила через кольцевые щели, созданные задними уплотнительными кольцами 11 и хвостовиками ступиц рабочих колес, и поступала на вход рабочих колес 9 следующих ступеней.
Так же незначительная часть жидкости после схождения с рабочих колес 9 направлялась к щелям, созданных уплотнительными кольцами 10 и горловинами рабочих колес 9 этих ступеней. Далее жидкость поступала на вход в рабочие колеса.
В процессе прохождения жидкости через кольцевые щели под действием центробежной силы и давления, возникают радиальные гидродинамические силы, которые удерживают и центрирует вал в кольцевых щелях. К тому же при больших скоростях вала, последний стремится занять идеальное положение, то есть совместить свою ось вращения с геометрической.
Пример 1.
3
Брали насос центробежный ЦНС 180-1900 с 15 ступенями. Вал изготовляли из стали 40ХФА. Задние уплотнительные кольца устанавливали из материала на основе фенольно-углепластикового соединения. Зазор между задними уплотнительными кольцами и наружными поверхностями хвостовиков ступиц рабочих колес уменьшали до величины 0,05 мм. Диаметр вала уменьшали до 70 мм. При этом количество проходящей жидкости составило 8 м/час. КПД насоса повысился до 0,73.
Пример 2.
3
Брали тот же насос, но вал устанавливали из стали 14Х17Н2. Задние уплотнительные кольца устанавливали из материала на основе фенольно-углепластикового соединения. Зазор между задними уплотнительными кольцами и наружными поверхностями хвостовиков ступиц рабочих колес составил 0,05 мм. Диаметр вала уменьшили до 50 мм. При этом количество проходящей жидкости составило 5,8 м/час. КПД насоса повысился до 0,75.
Как видно из приведенных примеров поставленная задача решена, повысился КПД, а значит, улучшилась работа насоса.
Описанный насос центробежный многоступенчатый является новым и отличается от известных применением новых материалов, что позволило усовершенствовать его конструкцию. Кроме того, техническое решение направлено на продление работоспособности насоса и увеличение между ремонтного периода.
Данный насос центробежный многоступенчатый может изготовляться на стандартном оборудовании стандартным инструментом.