Турбонасосный многоступенчатый агрегат

 

Изобретение относится к области насосостроения, а именно к турбонасосным агрегатам, снабженным средствами для уменьшения колебаний валов. Агрегат содержит корпус с передней крышкой и всасывающим патрубком, установленные в корпусе на подшипниках два коаксиально расположенных вала с кольцевой полостью между ними, на каждом из валов установлено рабочее колесо и приводная турбина. В передней крышке выполнены радиальные дросселирующие отверстия и цилиндрическая расточка, образующая с наружной поверхностью внутреннего и торцевой поверхностью наружного валов кольцевую камеру. Камера сообщена с областью всасывания агрегата посредством упомянутых дросселирующих отверстий. Полость между валами с одной стороны сообщена с выходом турбины, а с другой - с кольцевой камерой. Изобретение направлено на повышение надежности и уменьшение габаритов путем усиления демпфирования колебаний валов. 2 ил.

Изобретение относится к области насосостроения, а именно к турбонасосным агрегатам, снабженным средствами для уменьшения колебаний валов.

Известен турбонасосный многоступенчатый агрегат, содержащий корпус с передней крышкой и всасывающим патрубком, установленные в корпусе на подшипниках два коаксиально расположенные вала с кольцевой полостью между ними, на каждом из которых установлено рабочее колесо (см. патент Великобритании №775547, кл. 110(1), 1953).

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, увеличенные габариты и вес. Отсутствие средства для уменьшения колебаний валов, возникающих во время работы из-за наличия вибраций конструкции и пульсаций в покое перекачиваемого компонента, приводит к снижению надежности валов в работе. Для увеличения прочности валов приходится увеличивать их диаметральные размеры и толщину цилиндрической части, особенно наружного вала. При этом растут диаметральные размеры установленных на валах роторных деталей, а вместе с ними и диаметральные размеры корпусов. Это приводит к росту габаритов и веса агрегатов.

Задача изобретения - повышение надежности работы и уменьшение габаритов и веса агрегата.

Технический результат достигается тем, что в турбонасосном многоступенчатом агрегате, содержащем корпус с передней крышкой и всасывающим патрубком и установленные в корпусе на подшипниках два коаксиально расположенные вала с кольцевой полостью между ними, на каждом из которых установлено рабочее колесо, в передней крышке корпуса выполнены радиальные дросселирующие отверстия и цилиндрическая расточка, образующая с наружной поверхностью внутреннего вала и торцевой поверхностью наружного вала кольцевую камеру, сообщенную с областью всасывания агрегата посредством упомянутых дросселирующих отверстий, а полость между валами с одной стороны сообщена с выходом турбины, установленной на наружном валу, а с другой стороны с кольцевой камерой.

На чертежах представлен турбонасосный многоступенчатый агрегат, где на фиг.1 представлены его ступени низкого давления; на фиг.2 - ступени высокого давления и турбины. Для получения чертежа в более крупном масштабе с размещением в оговоренном формате агрегат разделен по линии А на две части, совмещение которых по линиям А представляет весь агрегат.

Турбонасосный многоступенчатый агрегат содержит корпус 1 с передней крышкой и всасывающим патрубком 3, установленные на подшипниках 4, 5, 6, 7 два коаксиально расположенные вала 8, 9 с кольцевой полостью 10 между ними, на каждом из которых установлено рабочее колесо 11 и 12 и приводная турбина 13 и 14 соответственно. В передней крышке 2 выполнены радиальные дросселирующие отверстия 15 и цилиндрическая расточка 16, образующая с наружной поверхностью внутреннего вала 8 и торцевой поверхностью наружного вала 9 кольцевую камеру 17, сообщенную с областью всасывания патрубка 3 посредством дросселирующих отверстий 15. Полость 10 между валами 8 и 9 сообщена с одной стороны с полостью 18 на выходе из турбины 13, установленной на наружном валу 9, а с другой стороны сообщена с кольцевой камерой 17. Турбина 14 привода внутреннего вала 9 расположена в дополнительном корпусе 19. Между торцом наружного вала 9 и торцом ступицы рабочего колеса 12 образован торцевой зазор.

Агрегат работает следующим образом. На турбину 14 подается рабочее тело (газ, жидкость) от постороннего источника, и она приводит во вращение вал 8 с рабочим колесом второй ступени 12, например, шнекоцентробежным. Прокачиваемая колесом 12 жидкость вращает турбину 13 с валом 9 и рабочим колесом 11, например, шнекоцентробежным. Поток Б транспортируемой и сжимаемой жидкости проходит через все ступени агрегата и турбину 13. Часть потока Б из полости 18 поступает в полость 10 между валами 8 и 9, образуя поток жидкости В, поступающий в полость 17, откуда через дросселирующие отверстия 15, где срабатывается часть напора, сливается во всасывающий патрубок 3.

Поступившая в полость 10 жидкость создает между валами 8, 9 демпфирующую подушку, способствующую уменьшению колебаний валов. Демпфирующие способности потока В можно регулировать за счет изменения проходных сечений отверстий 15 (количество, диаметр), влияющих на количество перепускаемой по каналу 10 жидкости и давление в полости 10. Устранение (уменьшение) колебаний валов 8, 9 позволяет уменьшить их диаметр и толщину, что соответственно позволяет уменьшить габариты и вес всего агрегата. Отсутствие (уменьшение) колебаний валов повышает их надежность в работе. Эти факторы и обеспечивают достижение поставленной цели.

Опытные образцы агрегатов изготовлены и испытаны и подтверждают заявленные преимущества.

Формула изобретения

Турбонасосный многоступенчатый агрегат, содержащий корпус с передней крышкой и всасывающим патрубком, установленные в корпусе на подшипниках два коаксиально расположенных вала с кольцевой полостью между ними, на каждом из которых установлены рабочее колесо и приводная турбина, отличающийся тем, что в передней крышке корпуса выполнены радиальные дросселирующие отверстия и цилиндрическая расточка, образующая с наружной поверхностью внутреннего и торцевой поверхностью наружного валов кольцевую камеру, сообщенную с областью всасывания агрегата посредством упомянутых дросселирующих отверстий, а полость между валами с одной стороны сообщена с выходом турбины, установленной на наружном валу, а с другой - с кольцевой камерой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2