МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС СО ВСТРЕЧНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ГРУПП РАБОЧИХ КОЛЕС

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, а именно, к центробежным многоступенчатым насосам со встречным расположением групп рабочих колес, которые применяются для перекачивания различных сред в тепловой и атомной энергетике, водоснабжении, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей промышленности, нефтепроводном транспорте и в других областях промышленности.
Известен многоступенчатый центробежный насос со встречным расположением групп рабочих колес, содержащий низконапорную и высоконапорную группы ступеней, размещенную между последними ступенями этих групп разделительную диафрагму с разгрузочным щелевым уплотнением, гидравлически связанным с выходами из последних ступеней обеих групп, переводную камеру, связывающую выход из низконапорной группы ступеней с входом в высоконапорную группу ступеней и выкидную камеру, связанную с нагнетательным патрубком насоса (патент РФ №89186, 2009 г).
В данном насосе встречное расположение рабочих колес, позволяет уравновесить осевые усилия, возникающие в насосе из-за наличия осевого давления. Вместе с тем, в последней ступени каждой из групп ступеней насоса возникает осевая сила, из-за разности течений рабочей среды (далее - протечки) в, так называемых, «пазухах» у основных дисков рабочих колес - зазорах между основными дисками рабочих колес и соответствующими им стенками направляющих аппаратов. В последней ступени высоконапорной группы протечка входит в «пазуху» у основного диска рабочего колеса с большой закруткой, двигаясь от периферии к центру, увеличивает угловую скорость в «пазухе», снижая в ней давление, а, следовательно, и осевую силу, действующую на ротор в сторону высоконапорной группы. Далее протечка через щелевой зазор разгрузочного щелевого уплотнения входит в «пазуху» у основного диска рабочего колеса последней ступени низконапорной группы без закрутки, причем движение протечки в «пазухе» происходит от центра к периферии, снижая (тормозя) угловую скорость в «пазухе» и, тем самым, повышая давление в ней и, соответственно, осевую силу, действующую на эту группу в сторону низконапорной группы. Таким образом, появляется результирующая осевая сила, действующая на ротор в сторону низконапорной группы, которая равна сумме двух сил: силы, на которую уменьшилась суммарная осевая сила в высоконапорной группе рабочих колес, и силы, на которую увеличилась суммарная осевая сила в низконапорной группе колес. Эта результирующая сила увеличивается с износом (увеличением) щелевого зазора в разгрузочном щелевом уплотнении, т.к. увеличивается объем протекающей через него жидкости и, в связи с этим, возрастает влияние на угловые скорости жидкости в «пазухах» у основных дисков рабочих колес. Возникающие в последних ступенях обоих групп ступеней насоса осевые силы достигают достаточно больших величин, а их результирующая превышает осевую силу, возникающую из-за разности в диаметрах передних уплотнений рабочих колес в первой и в промежуточных ступенях, в 2 - 3 раза при номинальном щелевом зазоре в разгрузочном щелевом уплотнении, и в 6-7 раз при увеличении щелевого зазора в 2 раза.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение осевых сил в последних ступенях высоконапорной и низконапорной групп ступеней насоса, как при номинальном, так и при увеличенном зазоре в разгрузочном щелевом уплотнении.
Технический результат достигается тем, что в многоступенчатом центробежном насосе со встречным расположением групп рабочих колес, содержащем высоконапорную и низконапорную группы ступеней, размещенную между последними ступенями этих групп разделительную диафрагму с разгрузочным щелевым уплотнением, гидравлически связанным с выходами из последних ступеней обеих групп, переводную камеру, связывающую выход из низконапорной группы ступеней с входом в высоконапорную группу ступеней, и выкидную камеру, сообщенную с нагнетательным патрубком, разгрузочное щелевое уплотнение гидравлически связано с переводной и выкидной камерами, при этом связь разгрузочного щелевого уплотнения с переводной и выкидной камерами может быть осуществлена посредством каналов, выполненных в разделительной диафрагме и наружной втулке разгрузочного уплотнения.
Наличие гидравлической связи между разгрузочным щелевым уплотнением и переводной и выкидной камерами позволяет организовать прохождение протечки через уплотнение мимо обеих «пазух» у основных дисков рабочих колес последних ступеней обеих групп, тем самым, исключая влияние протечки в данных «пазухах» на осевые силы. При этом во всех без исключения ступенях происходит идентичное течение в «пазухах» у основных дисков рабочих колес, как по направлению - от центра к периферии, так и по величине. При этом осевые силы, возникающие в обеих группах рабочих колес, одинаковы по величине и противоположны по направлению, а результирующая сила, действующая на ротор, будет равна нулю.
При износе (увеличении зазора) в разгрузочном уплотнении, как и при износе щелевых уплотнений на рабочих колесах, увеличиваются протечки, но при этом картина течения в «пазухах» во всех ступенях насоса остается идентичной, и, следовательно, результирующая осевая сила на роторе будет оставаться равной нулю.
Полезная модель поясняется графически, где на фиг.1 представлен разрез многоступенчатого центробежного насоса.
Многоступенчатый центробежный насос содержит высоконапорную группу 1 ступеней с рабочими колесами 2 и направляющими аппаратами 3 и низконапорную группу 4 ступеней с рабочими колесами 5 и направляющими аппаратами 6. Между последними ступенями групп 1 и 2 размещена разделительная диафрагма 7 с разгрузочным щелевым уплотнением 8. Щелевой зазор 9 уплотнения 8 гидравлически сообщен с выкидной камерой 10 высоконапорной группы 1 и с переводной камерой 11 низконапорной группы 4, посредством каналов 12 и 13, выполненных в диафрагме 7. Каналы 12 и 13 могут быть выполнены в виде отверстий или пазов.
Работа насоса осуществляется следующим образом.
За счет перепада давления между группами колес протечка из выкидной камеры 10, минуя «пазуху» 14, через каналы 12 поступает к разгрузочному уплотнению 8, откуда, минуя «пазуху» 15, через каналы 13 поступает в переводную камеру 11.
Таким образом, протечка через разгрузочное уплотнение, проходя мимо «пазух» 14 и 15 у основных дисков рабочих колес последних ступеней обеих групп 1 и 2, не оказывает на них влияние, а, следовательно, осевых силы, действующие на ротор, не изменяются.
Полезная модель позволяет устранить суммарную осевую силу, действующую на рабочие колеса последних ступеней высоконапорной и низконапорной групп ступеней насоса, как при номинальном щелевом зазоре в разгрузочном уплотнении, так и при его увеличении в результате износа в процессе эксплуатации, что, в свою очередь, повышает надежность работы подшипниковых опор и всего насоса в целом.