Разгрузочное устройство центробежного насоса

Изобретение относится к области насосостроения. Разгрузочное устройство содержит гидропяту, включающую вертикальную перегородку (ВП) с цилиндрическими выборками и основной и дополнительной парами колец скольжения (КС), в каждой паре одно из КС вращающееся, а другое - неподвижное, стаканы, соединенные между собой, дросселирующую щель между ними и крышкой ВП, гидравлически сообщенную с зоной всасывания последнего рабочего колеса. Гидропята снабжена тарельчатыми пружинами (П), установленными между стенками ВП и вращающимися КС. На участках П выполнены пазы, а на периферии тыльных торцев вращающихся КС - выступы. Пазы на периферийных участках П взаимодействуют с выступами вращающихся КС, а пазы на внутренних участках П - со штифтами на ступице ВП. Вращающиеся КС с зазором установлены в выборках ВП и на них размещены уплотнительные кольца. Контактирующие поверхности КС снабжены клиновидными криволинейными каналами с узкими и углубленными участками на входе и плавно расширяющимися и уменьшающимися по высоте на выходе. Направление наклона каналов КС основной и дополнительной пар - противоположное, а направление наклона каналов вращающегося КС основной пары - обратное направлению вращения вала насоса. Изобретение обеспечивает повышенную надежность и значительный срок службы. 8 ил.

 

Изобретение относится к области насосостроения, а именно к центробежным насосам с разгруженными рабочими колесами. Оно может быть также использовано в центробежных насосах с неразгруженными рабочими колесами взамен гидравлических разгрузок.

Известно разгрузочное устройство центробежного насоса, включающее гидропяту с вращающимся и неподвижным кольцами, подвижную и неподвижную втулки, дросселирующую щель между ними, опорную крышку и отводящую трубку (Паспорт Ясногорского машзавода на центробежные насосы, 1990, с.11, рис.3).

Недостатки устройства:

- значительные объемные утечки жидкости через дросселирующую щель (до 6%);

- гидравлическое уравновешивание осевых сил на переходных режимах и при изменении давления на входе в насосе переходит в механическое уравновешивание. В результате кольца соприкасаются между собой, что приводит к износу, а в конечном итоге - к выходу из строя устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее гидропяту, включающую вертикальную перегородку с цилиндрическими выборками и установленными по обе ее стороны основной и дополнительной парами колец скольжения, причем в каждой паре одно из колец вращающееся, а другое - неподвижное; соединенные друг с другом стаканы, дросселирующую щель между ними и крышкой вертикальной перегородки, зона всасывания последнего рабочего колеса со стороны нагнетания гидравлически соединена с дросселирующей щелью, опорную крышку и отводную трубку (Патент РФ № 2136976, МКИ 6 F 04 D 29/04, 1999).

Существенными недостатками устройства являются:

- неудовлетворительный срок службы колец скольжения, обусловленный тем, что касание их между собой происходит не по всей рабочей поверхности, а только по отдельным их участкам. Это в свою очередь происходит из-за ограниченных технологических возможностей обеспечения параллельности колец скольжения и трудоемкости изготовления деталей и узлов насоса;

- недостаточная надежность работы устройства вследствие ощутимого повышения давления на контактирующих поверхностях колец скольжения, обусловленная значительным износом трущихся поверхностей.

Задачей изобретения является создание устройства, обладающего повышенной надежностью и значительными сроками службы.

Указанная задача решается предлагаемым разгрузочным устройством центробежного насоса, содержащим гидропяту, включающую вертикальную перегородку с цилиндрическими выборками и установленными по обе ее стороны основной и дополнительной парами колец скольжения, причем в каждой паре одно из колец вращающееся, а другое - неподвижное, стаканы, соединенные между собой, дросселирующую щель между ними и крышкой вертикальной перегородки, гидравлически сообщенную с зоной всасывания последнего рабочего колеса насоса со стороны нагнетания, опорную крышку и отводную трубку, в котором согласно изобретению гидропята снабжена тарельчатыми пружинами, установленными между стенками вертикальной перегородки и вращающимися кольцами скольжения, на периферийных и внутренних участках упомянутых пружин выполнены пазы, а на периферии тыльных торцев вращающихся колец скольжения - выступы, причем пазы на периферийных участках пружин взаимодействуют с выступами вращающихся колец скольжения, а пазы на внутренних участках пружин - со штифтами на ступице вертикальной перегородки, вращающиеся кольца скольжения с гарантированным зазором установлены в цилиндрических выборках вертикальной перегородки и на них размещены уплотнительные кольца, причем на первом по ходу движения жидкости кольце основной пары - по внутреннему и наружному его диаметрам, а на втором по ходу движения жидкости кольце дополнительной пары - по его наружному диаметру, контактирующие поверхности колец скольжения снабжены клиновидными криволинейными каналами с узкими и углубленными участками на входе в них жидкости и плавно расширяющимися и уменьшающимися по высоте на выходе из них жидкости, направление наклона каналов колец скольжения основной и дополнительной пар - противоположное, а направление наклона каналов вращающегося кольца скольжения основной пары - обратное направлению вращения вала насоса, при этом полости, расположенные в цилиндрических выборках вертикальной перегородки, сообщены между собой.

На фиг.1 изображен общий вид центробежного насоса, включающего в себя разгрузочное устройство.

На фиг.2 - продольный разрез той части насоса, в которой размещено разгрузочное устройство.

На фиг.3 - тарельчатая пружина.

На фиг.4 - вид на вращающееся кольцо скольжения с тыльной стороны.

На фиг.5 - разрез вращающегося кольца скольжения по Н-Н фиг.4.

На фиг.6 и 7 - трущаяся поверхность колец скольжения соответственно основной и дополнительной пар.

На фиг.8 - картина смыкания каналов колец скольжения основной пары.

Устройство состоит из гидропяты 1 (фиг.2), включающей в себя вертикальную перегородку 2, состоящую из крышки 3 и цилиндрических выборок 4 и 5, и закрепленной на конце вала 6 центробежного насоса со стороны нагнетания. С противоположных сторон вертикальной перегородки 2 установлены две пары колец скольжения, одна из них (со стороны насоса) основная, причем кольцо 7 этой пары неподвижное и находится в выборке стакана 8, а кольцо 9 - вращающееся и поджатое со стороны перегородки 2 тарельчатой пружиной 10. Вторая пара колец скольжения дополнительная. Вращающееся кольцо 11 дополнительной пары установлено в выборке перегородки 2 вместе с тарельчатой пружиной 12, а ее неподвижное кольцо 13 установлено в выборке опорной крышки 14, соединенной с отводной трубкой 15.

Опорная крышка 14, кольца 7, 9, 11, 13 скольжения и тарельчатые пружины 10 и 12 расположены внутри соединенных друг с другом стаканов 8 и 16. Причем стакан 16 и опорная крышка 14 жестко зафиксированы между собой шайбой 17.

Гидропята 1 вместе со стаканами 8 и 16 и опорной крышкой 14 помещена в полость "а" нагнетательного патрубка 18, соединенного с крышкой 19 центробежного насоса. В ступице последнего рабочего колеса 20 выполнены каналы 21, сообщающие зону всасывания "в" этого колеса через дросселирующую щель с полостью "б" (фиг.1).

Вращающиеся кольца 9 и 11 скольжения установлены в цилиндрических выборках 4 и 5 вертикальной перегородки 2 с гарантированным зазором и снабжены уплотнительными кольцами 22 и 23, а их тыльные торцы на периферии имеют выступы 24 (фиг.4 и 5), входящие в зацепление с пазами 25 тарельчатых пружин 10 и 12. На вращающихся кольцах 9, 11 скольжения размещены уплотнительные кольца 22, 23, причем на первом по ходу движения жидкости кольце 7 основной пары - по внутреннему и наружному его диаметрам, а на втором по ходу движения жидкости кольце 11 дополнительной пары - по его наружному диаметру. Вертикальная перегородка 2 имеет штифты 26, входящие в зацепление с внутренними пазами 27 тарельчатых пружин 10, 12. Кроме того, она снабжена каналами 28, сообщающими полости, расположенные в ее цилиндрических выборках 4, 5.

На контактирующих поверхностях колец 7, 9 и 11, 13 скольжения (фиг.6, 7 и 8) выполнены клиновидные криволинейные каналы 29 с узкими и углубленными участками на входе в них жидкости и плавно расширяющимися и уменьшающимися по высоте на выходе из них жидкости. Каждая пара колец 7, 9 и 11, 13 скольжения имеет каналы одного направления. Направление каналов 29 дополнительной пары колец 11, 13 скольжения противоположное направлению каналов 29 основной пары колец 7, 9 скольжения. Направление наклона каналов 29 вращающегося кольца 9 основной пары - обратное направлению вращения вала насоса.

Вместо тарельчатых пружин 10, 12 могут быть использованы витые пружины сжатия, расположенные по периферии колец 7, 9, 11, 13 скольжения.

Работает устройство следующим образом. Перекачиваемая жидкость из полости "в" (фиг.2) последнего рабочего колеса 20 по радиальным каналам направляется в полость "а", далее в полость "г", сообщенную с напорным трубопроводом (на фиг. не показан). Одновременно перекачиваемая жидкость по каналам 21 попадает в полость "ж", из которой она направляется в клиновидные криволинейные каналы 29 колец 7 и 9 основной пары скольжения под действием перепада давления между полостями "ж" и "и". Когда вершинные участки 30 каналов 29 вращающегося колеса 9 скольжения основной пары (фиг.8) подходят к таким же участкам 31 неподвижного кольца 7, между этими участками жидкость защемляется и выносится на их контактирующие поверхности. Это способствует тому, что между последними образуется тонкий слой жидкости, приводящий к жидкостному трению между кольцами скольжения.

Переход жидкости из полости "ж" в полость "и" сопровождается резким падением давления. В дальнейшем жидкость под действием перепада давления из полости "и" направляется в полость "к". Картина перетока жидкости через дополнительную пару колец 11 и 13 скольжения такая же, что и в предыдущем случае. Из полости "к" жидкость по каналу 32 и трубке 15 направляется во всасывающую полость "б" насоса (фиг.1).

Предлагаемое устройство позволяет:

- повысить срок службы благодаря тому, что вращающиеся кольца скольжения выполнены самоустанавливающимися в цилиндрических выборках вертикальной перегородки, что позволило добиться касания трущихся участков по всей рабочей поверхности и, следовательно, снизить удельные давления между кольцами скольжения;

- повысить надежность работы как устройства, так и в целом насосной установки благодаря тому, что кольца скольжения воспринимают только ту часть нагрузки, которую гидравлическая разгрузка не уравновешивает в изменяющемся режиме, а также благодаря тому, что между кольцами скольжения обеспечивается жидкостное трение.

Разгрузочное устройство центробежного насоса, содержащее гидропяту, включающую вертикальную перегородку с цилиндрическими выборками, с установленными по обе ее стороны основной и дополнительной парами колец скольжения, причем в каждой паре одно из колец вращающееся, а другое - неподвижное, стаканы, соединенные между собой, дросселирующую щель между ними и крышкой вертикальной перегородки, гидравлически сообщенную с зоной всасывания последнего рабочего колеса насоса со стороны нагнетания, опорную крышку и отводную трубку, отличающееся тем, что гидропята снабжена тарельчатыми пружинами, установленными между стенками вертикальной перегородки и вращающимися кольцами скольжения, на периферийных и внутренних участках упомянутых пружин выполнены пазы, а на периферии тыльных торцов вращающихся колец скольжения - выступы, причем пазы на периферийных участках пружин взаимодействуют с выступами вращающихся колец скольжения, а пазы на внутренних участках пружин - со штифтами на ступице вертикальной перегородки, вращающиеся кольца скольжения с гарантированным зазором установлены в цилиндрических выборках вертикальной перегородки и на них размещены уплотнительные кольца, причем на первом по ходу движения жидкости кольце основной пары - по внутреннему и наружному его диаметрам, а на втором по ходу движения жидкости кольце дополнительной пары - по его наружному диаметру, контактирующие поверхности колец скольжения снабжены клиновидными криволинейными каналами с узкими и углубленными участками на входе в них жидкости и плавно расширяющимися и уменьшающимися по высоте на выходе из них жидкости, направление наклона каналов колец скольжения основной и дополнительной пар - противоположное, а направление наклона каналов вращающегося кольца скольжения основной пары - обратное направлению вращения вала насоса, при этом полости, расположенные в цилиндрических выборках вертикальной перегородки, сообщены между собой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электромашиностроению и вентиляторостроению, а именно к производству осевых вентиляторов и вентиляторных установок. .

Изобретение относится к погружным многоступенчатым центробежным насосам для добычи нефти из скважин. .

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к конструкции центробежного многоступенчатого насоса, и может быть использовано в системах искусственного поддержания пластового давления (ППД) на нефтяных месторождениях в нефтяной, нефтегазовой, горнодобывающей и других отраслях промышленности, а также для создания гидравлической энергии привода скважинных турбонасосных агрегатов при подъеме из скважины пластовых жидкостей и газожидкостных смесей с повышенным содержанием газа.

Изобретение относится к погружным многоступенчатым центробежным насосам для добычи нефти из скважин. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к узлу упорного подшипника лопаточной машины, преимущественно турбокомпрессора для наддува двигателей внутреннего сгорания (ДВС) или силовым турбинам, а также может быть использовано в других лопаточных машинах.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к многоступенчатым центробежным насосам для закачки воды в пласты на нефтяных промыслах. .

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в турбокомпрессорной технике наддува дизельных двигателей для подшипниковых узлов. .

Изобретение относится к центробежным насосам, в частности пожарным. .

Изобретение относится к способу и устройству для уменьшения или устранения осевого усилия, обычно возникающего в ротационных машинах, таких как центробежные, осевые, турбо- и другие ротационные насосы, компрессоры, моторы, пневматические и гидравлические турбины, турбодвигатели и другие подобные машины.

Изобретение относится к торцовым опорам насосной установки. .

Изобретение относится к скважинным многоступенчатым погружным центробежным насосам

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в узлах трения, работающих в сложных условиях, например в износостойких погружных насосах

Изобретение относится к области насосостроения

Изобретение относится к конструктивным узлам вертикальных лопастных насосов и может быть преимущественно использовано на АЭС в главных циркуляционных насосных агрегатах первого контура теплоносителя ядерной энергетической установки

Изобретение относится к машиностроению, в частности к газоперекачивающим агрегатам, и может быть использовано на компрессорных станциях газопровода в качестве устройства, исключающего утечки масла при заполнении масляной системы и системы уплотнения

Изобретение относится к агрегатам системы наддува поршневых двигателей внутреннего сгорания карбюраторных и дизельных, а именно к системам уплотнений подшипниковых узлов турбонаддувных агрегатов

Насос // 2288375
Изобретение относится к насосам с устройствами пуска (остановки)

Насос // 2288375
Изобретение относится к насосам с устройствами пуска (остановки)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности в погружном электронасосном оборудовании скважин, а также в других отраслях промышленности в приводах машин и механизмов

Изобретение относится к конструктивному элементу, который предназначен для установки на валу силовой лопастной машины и который образует зазор для ограниченного прохода среды потока
Наверх