Центробежный насос для перекачки жидкости с абразивными включениями



Центробежный насос для перекачки жидкости с абразивными включениями
Центробежный насос для перекачки жидкости с абразивными включениями

 


Владельцы патента RU 2490517:

Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" (RU)

Изобретение относится к машиностроению, а именно к центробежным насосам для перекачивания жидкости с абразивными включениями, имеющим гидростатические или гидродинамические подшипники (П), смазываемые и охлаждаемые перекачиваемой жидкостью. Насос содержит П скольжения, рабочие полости которых гидравлически соединены с выходом насоса через устройство для очистки жидкости от абразивных включений. Устройство установлено в выходном патрубке поперек потока. Часть устройства выполнена в виде профилированной детали (ПД), имеющей в поперечном сечении форму клина. К набегающему потоку обращен зауженный конец ПД. Плоскость симметрии поперечного сечения ПД совпадает с вектором скорости жидкости в месте установки устройства. Внутри ПД выполнен продольный канал, гидравлически соединенный с выходным патрубком через заборник. Заборник расположен в плоскости симметрии поперечного сечения вдоль всей тыльной по отношению к набегающему потоку жидкости широкой затупленной стороны ПД, а через концевые участки ПД соединен с рабочими полостями П. Изобретение направлено на создание эффективного устройства для очистки жидкости от абразивных включений, исключающего попадание в отбираемую жидкость примесей, способных вызвать повышенный износ П или перекрыть проходные сечения жиклеров гидростатических П. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники.

Изобретение относится к общему машиностроению, а более конкретно к центробежным насосам, предназначенным для перекачивания жидкости с абразивными включениями, например нефти, и имеющим гидростатические или гидродинамические подшипники, смазываемые перекачиваемой жидкостью.

Предшествующий уровень техники.

Известен шнекоцентробежный насос из патента РФ RU 2062360 по классу МКИ 6 F04D 1/04, дата публикации 20.06.96, содержащий корпус, вал с установленными на валу рабочими колесами, и установленные в корпусе с двух концов вала подшипники скольжения с гидростатическими полостями, которые гидравлически подключены к выходу насоса, конкретно к выходному спиральному коллектору. Для обеспечения работоспособности и ресурса подшипников в указанном насосе, рабочие поверхности подшипников выполнены из износостойкого материала - карбида вольфрама или на основе карбида вольфрама, а гидравлическое подключение подшипников осуществлено к внутренней полости выходного спирального коллектора насоса через его боковую поверхность. При таком подключении обеспечивается сепарирующий эффект, который ограничивает количество и размер посторонних частиц в жидкости, отбираемой на подшипники. Это техническое решение принимаем за аналог предлагаемого изобретения.

Недостаток аналога состоит в том, что сепарирующий эффект, обусловленный движением жидкости по спиральному коллектору насоса, как показывает опыт эксплуатации такого насоса, не исключает возможности попадания в подшипник посторонних частиц, особенно частиц, которые превышают размер жиклирующих отверстий и могут привести к перекрытию жиклеров, нарушению работы подшипника и, как следствие, выходу его и насоса из строя. Это существенно снижает надежность работы подшипника и насоса.

Известен также насос, приведенный в том же патенте, в котором гидростатические полости подшипников гидравлически подключены к выходу насоса через центробежный сепаратор. Сепаратор имеет вход, которым гидравлически подключен к выходу насоса, и два выхода соответственно для очищенной и загрязненной жидкости. Выход сепаратора для чистой жидкости гидравлически подключен к входам в гидростатические полости подшипников. Данное техническое решение принимаем за прототип предлагаемого изобретения.

Прототипу присущи следующие недостатки:

- для отвода из сепаратора загрязненной жидкости требуется дополнительный расход перекачиваемой насосом жидкости, что снижает коэффициент полезного действия насоса;

- на валу насоса требуется установка дополнительных вращающихся деталей (барабана), вследствие чего удлиняется ротор и усложняется конструкция насоса;

- эффективность работы сепаратора существенно зависит от вязкости жидкости - при увеличении вязкости эффективность сепаратора снижается, поэтому при перекачке, например, нефти, вязкость которой в зависимости от температуры может меняться на порядки, работа сепаратора будет нестабильна; при низкой температуре нефти степень ее очистки в сепараторе будет недостаточной.

Раскрытие изобретения.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении надежности работы и ресурса подшипников насоса за счет предотвращения попадания в подшипники посторонних частиц, способных перекрыть жиклеры подшипников и нарушить их работу, и снижения общего количества абразивных частиц в жидкости, отбираемой на подшипники.

Технический результат заключается в создании более эффективного устройства для очистки жидкости от абразивных включений, исключающего попадание в отбираемую жидкость примесей, способных вызвать повышенный износ подшипников или перекрыть проходные сечения жиклеров гидростатических подшипников.

Технический результат достигается тем, что в центробежном насосе для перекачки жидкости с абразивными включениями, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, вал с рабочими колесами, опирающийся на подшипники скольжения, использующие для смазки и охлаждения перекачиваемую жидкость, рабочие полости которых гидравлически соединены с выходом насоса через устройство для очистки жидкости от абразивных включений, которое установлено в выходном патрубке поперек потока жидкости, причем часть устройства, расположенная непосредственно в потоке жидкости, выполнена в виде профилированной детали, имеющей в поперечном сечении форму клина, и сориентирована в выходном патрубке так, что к набегающему потоку обращен зауженный конец указанной детали, а плоскость симметрии ее поперечного сечения совпадает с вектором скорости жидкости в месте установки устройства, при этом внутри профилированной детали выполнен продольный капал, который гидравлически соединен с полостью выходного патрубка через заборник, расположенный в плоскости симметрии поперечного сечения вдоль всей тыльной по отношению к набегающему потоку жидкости, широкой затупленной стороны профилированной детали, а через концевые участки указанной детали соединен с рабочими полостями подшипников скольжения.

Другими отличиями предлагаемого изобретения являются:

- в качестве заборника выполнен ряд отверстий, распложенных вдоль всей тыльной затупленной стороны профилированной детали;

- в качестве заборника выполнена щель, распложенная вдоль всей тыльной затупленной стороны профилированной детали профилированной детали;

- в качестве подшипников скольжения применены гидростатические подшипники;

- в качестве подшипников скольжения применены гидродинамические подшипники;

- угол зауженного конца профилированной детали составляет от 20 до 40 градусов.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 представлен предлагаемый центробежный насос с устройством очистки жидкости от абразивных включений (вид со стороны приводного конца вала);

На фиг.2 представлен разрез А-А по фиг.1 участка выходного патрубка с устройством очистки жидкости от абразивных включений.

На фиг.3 представлено сечение Б-Б по фиг.2, на котором показан профиль поперечного сечения части устройства очистки жидкости от абразивных включений, расположенной в потоке жидкости, и угол γ поворота пластины, обеспечивающий совпадение плоскости симметрии поперечного сечения с вектором скорости набегающего потока жидкости.

Пример реализации изобретения.

Насос содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, вал 4 с рабочим колесом или колесами (не показаны), опирающийся на гидростатические или гидродинамические подшипники (не показаны), трубопроводы 5 и 6 подвода жидкости на гидростатические или гидродинамические подшипники, устройство 7 для очистки жидкости от абразивных включений, установленное внутри выходного патрубка 3 и закрепленное своими концами в его стенках. Часть устройства 7, расположенная непосредственно в потоке перекачиваемой жидкости, выполнена в виде профилированной детали 8, имеющей в поперечном сечении форму клина и сориентирована так, что к набегающему потоку обращен ее зауженный конец, а плоскость симметрии O1-O1 поперечного сечения указанной детали совпадает с вектором скорости жидкости в месте установки устройства. В общем случае указанное совпадение обеспечивается разворотом детали на угол γ 20-40 градусов относительно горизонтальной оси O2-O2 выходного патрубка 3.

Внутри профилированной детали 8 выполнен продольный канал 9, соединенный с полостью В выходного патрубка 3 с помощью отверстий 10 или продольной щели (не показано), выполненных вдоль всей тыльной, по отношению к набегающему потоку, утолщенной стороны профилированной детали 8, и расположенных в плоскости симметрии поперечного сечения этой детали. Концы канала через штуцеры 11 и 12 соединены с трубопроводами 5 и 6, которые в свою очередь соединены с рабочими полостями подшипников.

Работа устройства.

При подаче жидкости насосом часть жидкости из полости В выходного патрубка 3 насоса через отверстия 10, выполненные с тыльной, по отношению к набегающему потоку, стороны расположенной в потоке части профилированной детали 8, попадает в канал 9 профилированной детали 8, из которой по трубопроводам 5 и 6 подается в гидростатические подшипники насоса.

Благодаря клиновидной форме расположенной в потоке части профилированной детали 8 и ее ориентации относительно вектора скорости набегающего потока, набегающий поток разделяется и вместе с содержащимися в нем абразивными частицами отклоняется в обе стороны от своего первоначального направления. В результате с обратной широкой стороны профилированной детали 8, на которой расположены отверстия 10, образуется «зона затенения», в которой отбираемая из основного потока жидкость разворачивается на угол более 180 градусов для попадания в отверстия 10 или в продольную щель. При этом находящиеся в жидкости во взвешенном состоянии частицы будут увлекаться жидкостью, и отклоняться от первоначальной траектории. Однако величина отклонения будет тем меньше, чем больше масса частиц.

Предпочтительная величина угла γ клина - 20÷40 градусов.

Поскольку участок, на котором происходит разворот жидкости, относительно невелик по длине, то крупные, тяжелые частицы, представляющие наибольшую опасность для подшипника, обладающие большей массой и, соответственно, большей инерционностью, не успеют полностью развернуться, и будут унесены потоком в магистраль за насосом. При этом развернуться вместе с жидкостью и попасть в отверстия 10 могут только мелкие частицы, не влияющие на работоспособность подшипника.

Расположение отверстий 10 в этой зоне позволяет исключить попадание в гидростатические или гидродинамические подшипники частиц, способных вызвать повышенный износ или внезапный отказ подшипников.

Для проверки эффективности устройства было проведено математическое моделирование обтекания устройства жидкостью, содержащей частицы. Моделирование проводилось для значений вязкости 0,02125 Пас и 0,255 Пас, при размерах частиц 0,7 мм и 0,5 мм соответственно. Моделирование показало, что в «зоне затенения» образуется область с существенно пониженным содержанием примесей, в первую очередь крупных, а степень очистки достигает 98%.

Промышленная применимость.

Предложенный насос может быть применен для перекачки загрязненных жидкостей, например, нефти, нефтепродуктов или воды.

1. Центробежный насос для перекачки жидкости с абразивными включениями, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, вал с рабочими колесами, опирающийся на подшипники скольжения, использующие для смазки и охлаждения перекачиваемую жидкость, рабочие полости которых гидравлически соединены с выходом насоса через устройство для очистки жидкости от абразивных включений, отличающийся тем, что указанное устройство установлено в выходном патрубке поперек потока жидкости, причем часть устройства, расположенная непосредственно в потоке жидкости, выполнена в виде профилированной детали, имеющей в поперечном сечении форму клина, и сориентирована в выходном патрубке так, что к набегающему потоку обращен зауженный конец указанной детали, а плоскость симметрии ее поперечного сечения совпадает с вектором скорости жидкости в месте установки устройства, при этом внутри профилированной детали выполнен продольный канал, который гидравлически соединен с полостью выходного патрубка через заборник, расположенный в плоскости симметрии поперечного сечения вдоль всей тыльной по отношению к набегающему потоку жидкости, широкой затупленной стороны профилированной детали, а через концевые участки указанной детали соединен с рабочими полостями подшипников скольжения.

2. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что в качестве заборника выполнен ряд отверстий, расположенных вдоль всей тыльной затупленной стороны профилированной детали.

3. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что в качестве заборника выполнена щель, расположенная вдоль всей тыльной затупленной профилированной детали.

4. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что в качестве подшипников скольжения применены гидростатические подшипники.

5. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что в качестве подшипников скольжения применены гидродинамические подшипники.

6. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что угол зауженного конца профилированной детали составляет от 20 до 40°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в сахарной промышленности. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании центробежных насосов, перекачивающих пульпу на горно-обогатительных комбинатах.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям центробежных погружных насосов, предназначенных для перекачивания жидкостей плотностью до 1300 кг/м3 с твердыми включениями, в том числе абразивных.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям центробежных погружных насосов, предназначенных для перекачивания жидкостей плотностью до 1300 кг/м3 с твердыми включениями, в том числе абразивных.

Изобретение относится к рабочему колесу насоса согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к шламовому насосу реактора для одновременного перекачивания твердых веществ, жидкостей, паров и газов. .

Изобретение относится к насосостроению, а точнее к центробежным насосам для перекачки неоднородных текучих сред. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании пульповых центробежных насосов, предназначенных для перекачки рудных пульп на горно-обогатительных комбинатах.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосным агрегатам для перекачивания из дренажных емкостей и приямков жидкостей с твердыми включениями, в том числе агрессивных, пожаровзрывоопасных.

Изобретение относится к газотурбостроению. .

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям центробежных насосов с торцовыми уплотнениями, в которых в качестве запирающей жидкости используется перекачиваемая среда.

Насос // 2435988
Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для перекачки жидкостей различной вязкости и содержащих твердые включения, например нефти. .

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для перекачки жидкостей различной вязкости и содержащих твердые включения, например нефти. .

Изобретение относится к энергомашиностроению. .

Изобретение относится к энергомашиностроению и касается главного циркуляционного насосного агрегата (ГЦНА) преимущественно для энергоблоков АЭС. .

Изобретение относится к области оборудования, предназначенного для зарядки баллонов сжатым воздухом в процессе обслуживания машин, имеющих систему воздушного запуска двигателей, а также воздушных баллонов, входящих в комплект водолазного оборудования.

Изобретение относится к области турбокомпрессоростроения и может быть использовано в системах уплотнения компрессоров природного газа. .

Изобретение относится к дренажным трубам, предназначенным для установки коаксиальным образом внутри вала турбокомпрессора низкого давления и имеющим полую металлическую цилиндрическую часть, длина которой, по существу, равна длине вала, внутри которого установлена указанная труба.

Изобретение относится к области машиностроения и теплотехники и может быть использовано в газотурбинных приводах газоперекачивающих агрегатов для разогрева газоперекачивающих агрегатов. Газоперекачивающий агрегат содержит компрессор, газотурбинный привод, газомасляный теплообменник, контуры системы смазки и охлаждения подшипников газотурбинного привода и контур системы подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного привода, маслобак с установленным в нем нагревателем масла и датчиками контроля температуры масла. Способ включает нагрев масла в маслобаке, подачу его в газомасляный теплообменник для нагрева топливного газа, который при запуске агрегата направляют в камеру сгорания газотурбинного привода, при этом предварительно осуществляют предпусковой нагрев до температур 30°C÷60°C газомасляного теплообменника с помощью установленных и неподвижно закрепленных на всей его внешней поверхности электрических нагревателей и с одновременным использованием нагретого в маслобаке масла, при этом в пусковом режиме в разогретый газомасляный теплообменник с циркулирующим горячим маслом поочередно для нагрева подают холодный пусковой газ, а при переходе на рабочий режим нагревают и основной поток холодного топливного газа, после чего нагретый топливный газ направляют в модуль редуцирования для придания ему необходимых для запуска агрегата температуры и давления и направления его далее в камеру сгорания газотурбинного привода. Изобретение позволяет сократить время запуска при низких температурах окружающей среды и снизить металлоемкость оборудования. 1 ил.
Наверх