Вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат

Полезная модель относится к области насосостроения, а именно, к конструкции центробежного вертикального насоса, которая наиболее эффективно может быть использована в насосах для перекачивания воды, водяных растворов, нефти и нефтепродуктов, а также сходных с ними жидкостей, в том числе загрязненных сточными продуктами и растворами, по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам.
Известен центробежный вертикальный насос, содержащий в спиральном корпусе с подводом и отводом однопоточное рабочее колесо закрытого типа с цилиндрическим щелевым уплотнением на входе, закрепленное на валу, установленном в направляющем опорном подшипнике скольжения с относительным зазором, сальниковое уплотнение, при этом направляющий опорный подшипник скольжения выполнен с увеличенным на 20% относительным зазором и состоящим из двух одинаковых по несущей способности и обеспечению смазывающей жидкостью нижнего и верхнего участков, рабочее колесо снабжено цилиндрическим щелевым уплотнением на выходе и разгрузочными отверстиями, выполненными в основном диске, сальниковое уплотнение расположено в корпусе направляющего опорного подшипника скольжения в верхнем месте выхода вала (Патент RU 92920, опубл. 10.04.2010 г.).
Известен широко используемый в практике перекачивания водных растворов вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат, включающий вертикальный центробежный насос, приводной электродвигатель, соединительную муфту, соединяющую валы насоса и электродвигателя и закрытую защитным ограждением, подводящий трубопровод (Атлас «Динамические насосы». В.В. Малюшенко, Москва, 1984 г., с. 40, лист 18, рис. 57 - насос центробежный типа В).
Однако опыт эксплуатации вышеперечисленных насосов и подобных им показывает несоответствие показателей качества современному уровню требований в части экономичности, надежности и долговечности, невозможность их использования для перекачивания специфических, загрязненных водных растворов и активных химических жидкостей, канализационных и сточных вод, в том числе сточных продуктов металлургии. В частности в известных конструкциях имеется жесткое соединение электродвигатель - насос и при превышении крутящего момента от резкого останова ротора происходит полный выход из строя насосного агрегата.
Конструкция центробежных вертикальных насосов нового поколения должна удовлетворять следующим требованиям:
повышенная надежность;
низкие эксплуатационные расходы;
высокий уровень экономичности.
Технический результат - повышение надежности работы вертикальных одноступенчатых центробежных электронасосных агрегатов.
Для достижения технического результата в вертикальном одноступенчатом центробежном электронасосном агрегате, включающем вертикальный центробежный насос, приводной электродвигатель, соединительную муфту, закрытую защитным ограждением и соединяющую валы насоса и электродвигателя, подводящий трубопровод, соединительная муфта прикреплена к насосу посредством конического стяжного элемента, а приводной конец вала насоса выполнен цилиндрическим и гладким, при этом ротор в составе насоса выполнен двух опорным, одна из опор выполнена в виде подшипника скольжения, установленного в районе ступицы рабочего колеса, а другая опора - в виде блока подшипников качения, установленного перед цилиндрическим концом вала, в рабочем колесе к выполнены отверстия для выравнивания давления и установлены два щелевых уплотнения.
Технический результат достигается принципиально новыми решениями: соединительная муфта не передает осевую нагрузку от насоса к электродвигателю, остаточная осевая сила, возникающая при работе насоса, воспринимается блоком подшипников качения, а давление, воздействующее на основной и покрывающий диск рабочего колеса, выровнено за счет установки щелевых уплотнений и отверстий для выравнивания давления.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 - общий вид агрегата, на фиг. 2 - насос в разрезе.
Вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат состоит из 1 - насос, 2 - электродвигатель, 3 - соединительная муфта, 4 - защитное ограждение соединительной муфты, 5 - подводящий трубопровод, 6 - входной патрубок, 7 - выходной патрубок, 8 - опорная поверхность насоса, 9 - опорная поверхность электродвигателя, 10 - корпус, 11 - крышка, 12 - рабочее колесо, 13 - вал, 14 - конический стяжной элемент, 15 - подшипник скольжения, 16 - концевое уплотнение, 17 - блок подшипников качения, 18 - щелевое уплотнение рабочего колеса, 19 - отверстия для выравнивания давления, 20 - цилиндрический конец вала.
Работа устройства осуществляется таким образом, что передача крутящего момента от электродвигателя 2 к насосу 1 ограничена крутящим моментом, на который рассчитан конический стяжной элемент 14 соединительной муфты 3, закрепленный на гладком цилиндрическом конце вала 20 насоса 1. При превышении крутящего момента, в следствие попадания в проточную часть инородного предмета или иного другого аварийного останова вращения ротора насоса 1, не происходит разрушения элементов насосного агрегата, а происходит проскальзывание конического стяжного элемента 14. Образом, конический стяжной элемент 14, закрепленный на гладком цилиндрическом конце вала 20, выполняет роль «предохранителя» при работе насосного агрегата. Это особенно актуально при перекачке загрязненных механическим мусором жидкостей, или при его (мусоре) случайном попадании в перекачиваемую среду.
Применение двухопорного ротора насоса 1 вместо одноопорного позволяет понизить вибрацию и повысить КПД. При применении предлагаемой схемы, когда одна из опор выполнена в виде подшипника скольжения 15, установленного в районе ступицы рабочего колеса 12, а другая опора - в виде блока подшипников качения 17, установленного перед цилиндрическим концом вала 20, в рабочем колесе 12 выполнены отверстия 19 для выравнивания давления и установлены два щелевых уплотнения 18, снижается амплитуда вынужденных колебаний ротора насоса, в том числе, и при попадании в поток твердых инородных тел. Гидродинамика потока в проточной части становится более ламинарной, так как малые по амплитуде колебания не возмущают поток перекачиваемой среды. При этом появляется возможность уменьшения зазора в щелевых уплотнениях 18 рабочего колеса 12, что ведет к увеличению объемного КПД насоса.
Кроме того, в составе агрегата отсутствует традиционно используемая жесткая фланцевая муфта, что существенно упрощает процедуру центровки насосного агрегата и сокращает время ее проведения. Причем также отпадает необходимость производства приводного электродвигателя со специальным устройством, воспринимающим осевую нагрузку от насоса, что в свою очередь снижает его цену и габариты. А также позволяет отказаться от радиальных и упорных подшипников скольжения электродвигателя, от станции подачи масла на подшипники электродвигателя, при этом электродвигатель переходит на экономичные необслуживаемые подшипники качения, работающие на консистентной смазке.
Таким образом, за счет разработанных в полезной модели конструктивных решений основных узлов и элементов агрегата, достигается повышение надежности и эффективности перекачивания воды, водяных растворов, нефти и нефтепродуктов, а также сходных с ними жидкостей, в том числе загрязненных сточными продуктами и растворами, по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам