МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ГЕРМЕТИЧНЫЙ НАСОС
MULTI-STAGE GLANDLESS PUMP

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в многоступенчатых центробежных насосах.
Известны многоступенчатые центробежные насосы (патент РФ №45165 на полезную модель, МПК F04D 3/02, 2004 г.), в которых рабочие колеса установлены на валу, имеющем большой прогиб из-за его большой протяженности и небольшого диаметра. Увеличить значительно диаметр вала и соответственно его жесткость невозможно, т.к. условия входа перекачиваемой среды в рабочие колеса ухудшаются с увеличением втулки рабочего колеса на входе. Тонкий вал приводит к большим прогибам в центре межопорного расстояния и на конце ротора двигателя. При ревизии и техобслуживании таких насосов усложняется их сборка-разборка, а в случае необходимости обеспечения точности взаимного расположения подшипниковых узлов относительно друг друга (что важно для малошумных насосов) усложняется конструкция насосов. Кроме того, консольное расположение двигателя, дающее максимальные нагрузки на вал и увеличивающее прогиб вала в межопорном пространстве, потребует увеличения размеров щелевых уплотнений рабочих колес, что увеличит объемные потери насоса и снизит его КПД.
Известны также насосы (патент РФ №63002 на полезную модель, МПК F04D 3/02, 2006 г.), которые имеют сложную конструкцию и не удобны в обслуживании при сборке-разборке и эксплуатации.
Предлагаемое изобретение позволяет избежать недостатков, имеющих место в известных насосах, и достичь следующих технических результатов: повысить КПД насоса, улучшить его виброакустические характеристики, условия обслуживания, ремонтнопригодности, обеспечить простоту и удобство сборки-разборки.
Для достижения указанных технических результатов в многоступенчатом герметичном насосе, содержащем корпус со всасывающим и напорным трактами, вал с установленными на нем двумя группами рабочих колес, ротором электродвигателя и пятой, а также опоры скольжения и направляющие аппараты, согласно изобретению корпус насоса выполнен в виде трехслойной трубчатой конструкции, состоящей из концентрично установленных наружной, внутренней и средней труб, образующих разделенные стенкой всасывающий и напорный тракты, а также кольцевую полость, сообщенную с обеими группами рабочих колес, расположенных по разные стороны от электродвигателя, установленного в центральной части насоса, причем в напорном тракте и/или кольцевой полости установлены гасители, выполненные в виде многоканальной системы, состоящей из каналов с входными конфузорными участками не более 30° и выходными диффузорными участками не более 8÷10°, а статор электродвигателя и опоры скольжения установлены в полости внутренней трубы.
Кроме того, в предлагаемом насосе вал насоса выполнен ступенчатым с утолщенной центральной частью, на 30÷45% большей консольных частей вала.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид насоса в разрезе, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1, на фиг.3 - развертка по Б-Б фиг.2.
Многоступенчатый герметичный насос содержит корпус 1 со всасывающим 2 и напорным 3 трактами, вал 4 с установленными на нем двумя группами рабочих колес 5, ротором 6 электродвигателя 7 и пятой 8, а также опоры скольжения 9 и направляющие аппараты 10. Корпус состоит из наружной 10, внутренней 12 и средней 13 труб, которые образуют всасывающий 2 и напорный 3 тракты, разделенные стенкой 14, и кольцевую полость 15. Последняя сообщена с обеими группами рабочих колес, расположенных по разные стороны от электродвигателя, установленного в центральной части насоса. В напорном тракте и кольцевой полости устанавливаются гасители. Они могут быть установлены или только в напорном тракте, или только в кольцевой полости, или одновременно в напорном тракте и кольцевой полости. Гасители выполнены в виде многоканальной системы, состоящей из каналов 16, образованных лопатками 17. Каналы имеют входные конфузорные участки не более 30° и выходные диффузорные участки не более 8÷10°. При этом протяженность каналов соизмерима с протяженностью цилиндрических участков напорного тракта к кольцевой полости, в которые они помещены. Статор 18 электродвигателя 7 и опоры скольжения 9 установлены в полости внутренней трубы 12.
Многоступенчатый герметичный насос работает следующим образом. Перекачиваемая среда (жидкость) из трубопровода (не показан) поступает на вход насоса. Далее через всасывающий тракт 2 жидкость поступает на вход рабочего колеса 5 первой ступени нижней группы колес и через направляющие аппараты 10, рабочие колеса второй и третьей ступеней - в кольцевую полость 15. Затем, перемещаясь по кольцевой полости и одновременно охлаждая статор 18 электродвигателя 7, поток жидкости через ступени рабочих колес 5 верхней группы и направляющие аппараты 10 поступает в напорный тракт 3 и далее - к выходу насоса и к потребителю.
Радиальные силы воспринимаются опорами скольжения 9, а осевая сила - пятой 8.
Насос многорежимный работает в диапазоне подач Q, равном 0,1Q÷1Q, и напоров Н, равном 0,1Н÷1H.
Кольцевая полость обеспечивает оптимальный перевод потока от нижней группы рабочих колес к верхней группе рабочих колес с минимальными потерями, охлаждая статор электродвигателя. Поскольку охлаждение электродвигателя производится рабочим потоком и не требует дополнительной воды для охлаждения, коэффициент полезного действия насоса повышается.
Выполнение гасителей многоканальными позволяет за счет деления подачи на части и протяженности каналов выровнять поток, уменьшить процесс вихреобразования и улучшить виброшумовые характеристики насоса, несмотря на то что он работает в широком диапазоне подач и напоров. Кроме того, многочисленные лопатки гасителей позволяют создать жесткую малорезонансную конструкцию насоса.
Жесткость вала значительно увеличивается за счет того, что диаметр центральной части вала, на которой установлен ротор электродвигателя, можно значительно увеличить. Основными силами, действующими на вал, являются силы, возникающие со стороны электродвигателя, в то время как гидравлические радиальные силы, действующие на вал, за счет установки направляющих аппаратов практически отсутствуют. Прогибы на концах вала уменьшаются на порядок. Кроме того, за счет меньших диаметров валов на консолях улучшаются условия всасывания жидкости рабочими колесами.
Конструкция насоса выполнена симметричной, позволяющей совместить центр масс с центром амортизации. Она проста и удобна при обслуживании, ремонте, сборке-разборке.