Центробежный насос



Центробежный насос
Центробежный насос
Центробежный насос
Центробежный насос
Центробежный насос
Центробежный насос
Центробежный насос

 


Владельцы патента RU 2513534:

Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро машиностроения" (RU)

Изобретение относится к насосостроению и может быть преимущественно использовано в ядерных энергетических установках на атомных электростанциях. Центробежный насос содержит щелевое уплотнение. Уплотнение включает плавающее кольцо 3, закрепленное в корпусе 2 насоса с помощью крышки 4. Крышка 4 прижимает плавающее кольцо 3 к корпусу 2 с усилием, достаточным для обжатия уплотнительных колец 6, установленных в проточках на торцовых поверхностях кольца 3, и создающим на последних силу трения, которая не превышает гидродинамическую силу в щелевом уплотнении, возникающую при работе насоса. В крышке 4 выполнены отверстия, создающие демпфирующий эффект при резких смещениях кольца 3. В результате облегчается процесс сборки центробежного насоса, повышается его КПД при сохранении показателей надежности и ресурса работы насоса и жесткости вала. 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к насосам необъемного вытеснения с вращательным движением рабочих органов, более конкретно - к конструктивным узлам центробежных лопастных насосов. Изобретение может быть преимущественно использовано при изготовлении насосов, в частности центробежных насосов, применяемых в ядерных энергетических установках на атомных электростанциях.

В конструкциях центробежных насосов традиционно роторный элемент насоса выставляется в радиальном направлении с помощью разнообразных приспособлений относительно статорного, регулируя таким образом величину зазора в щелевых уплотнениях рабочих колес (патент RU, №2357105, F04D 29/046, опубл. 27.05.2009).

Недостатками таких конструкций являются увеличенные габариты насоса в связи с необходимостью размещения системы выставки, сложность его сборки и сложность получения высокого КПД насоса в связи со сравнительно большими величинами выставляемых зазоров. Кроме того, данная выставка в многоступенчатых конструкциях насосов не гарантирует отсутствие задиров в щелевых уплотнениях рабочих колес при работе насоса.

Известны также конструкции насосов, где в качестве щелевых уплотнений рабочих колес применяются плавающие кольца, которые обеспечивают равномерный минимальный зазор в щелевых уплотнениях и, вообще говоря, позволяют не выставлять ротор насоса относительно статора (патент RU, №2020282, F04D 29/08, опубл. 30.09.2004), а кроме того, такая конструкция в сочетании с правильным выбором материала плавающих колец позволяет гарантировать отсутствие задиров в щелевых уплотнениях рабочих колес при пусках насоса.

Недостатками такой конструкции являются низкие надежность и ресурс работы из-за износа плавающих колец по торцовым контактным поверхностям, где возникают значительные силы трения, а кроме того, неизбежное снижение жесткости вала (и, соответственно, критической частоты его вращения) в связи с потерей жесткости его опор в щелевых уплотнениях рабочих колес.

Задача, решаемая изобретением, состоит в облегчении процесса сборки центробежного насоса и повышении его КПД при сохранении показателей надежности и ресурса работы насоса и жесткости вала.

При осуществлении предлагаемого изобретения могут быть получены следующие технические результаты:

- получение гарантированного минимального зазора в щелевом уплотнении центробежного насоса;

- исключение задевания ротора и статора;

- предотвращение износа плавающего кольца;

- повышение КПД проточной части;

- исключение необходимости выставки ротора относительно статора при сборке центробежного насоса;

- исключение повреждения торцовых поверхностей плавающего кольца;

- исключение возникновения задиров при пуске насоса. Как решение поставленной задачи, позволяющее достигнуть эффекта с указанными характеристиками, предлагается конструкция центробежного насоса без системы выставки ротора относительно статора с узлом щелевого уплотнения вала, содержащим плавающее кольцо, установленное с зазором в корпусе насоса и минимальным гарантированным зазором относительно рабочего колеса и имеющее торцовый контакт с корпусом насоса, отличающаяся от прототипа следующим.

Плавающее кольцо закреплено в корпусе насоса с помощью крышки, прижимающей плавающее кольцо к корпусу насоса с усилием, достаточным для обжатия уплотнительных колец, установленных в проточках на торцовых поверхностях плавающего кольца, и создающим на торцовых поверхностях плавающего кольца силу трения, не превышающую гидродинамическую силу в щелевом уплотнении, возникающую при работе насоса, при этом в крышке выполнены отверстия, создающие демпфирующий эффект при резких смещениях плавающего кольца.

В частном случае плавающее кольцо может быть выполнено с заплечиком, продолжающим внутреннюю поверхность кольца и выступающим в осевом направлении за его торцовую поверхность, с проточкой под уплотнительное кольцо.

В корпусе насоса (статорной части насоса) со стороны его внутренней поверхности выполнены две кольцевые проточки, представляющие собой монотонно сужающиеся ступени. Причем проточка с меньшим диаметром образует с внутренней поверхностью корпуса бурт, в который упирается в осевом направлении устанавливаемое в данную проточку плавающее кольцо, а со второй проточкой с большим диаметром - бурт, в который упирается устанавливаемая в данную проточку крышка.

На торцовых поверхностях плавающего кольца выполнены проточки, предназначенные для установки уплотнительных колец, например резиновых. Одна из торцовых поверхностей предназначена для сопряжения в осевом направлении через уплотнительное кольцо с буртом меньшей проточки в корпусе насоса, а другая - для сопряжения в осевом направлении через уплотнительные кольца с торцовой поверхностью крышки, осуществляя давление в осевом направлении на плавающее кольцо с помощью винтов, которыми она прикреплена к корпусу насоса, прижимая плавающее кольцо к корпусу и ограничивая таким образом его осевое перемещение.

Кроме того, со стороны установки в корпус на плавающем кольце выполнен заплечик, продолжающий внутреннюю поверхность кольца и выступающий в осевом направлении за его торцовую поверхность с проточкой под уплотнительные кольца. Данный заплечик увеличивает геометрическую протяженность щелевого уплотнения, а значит и опоры вала, повышая, таким образом, его жесткость.

Размеры плавающего кольца выбраны таким образом, чтобы при размещении его в радиальном направлении между корпусом и рабочим колесом между наружной поверхностью плавающего кольца и сопрягаемой поверхностью корпуса и внутренней поверхностью плавающего кольца и сопрягаемой поверхностью рабочего колеса образовать гарантированные зазоры, которые обеспечивают свободное перемещение плавающего кольца в радиальном направлении под воздействием гидродинамических сил в пределах данных зазоров, причем зазор с сопрягаемой поверхностью колеса выбирается минимальным для обеспечения высокого КПД насоса.

На наружной поверхности плавающего кольца выполнено углубление, в которое запрессован штифт, а на сопрягаемой поверхности корпуса выполнен паз, в который штифт входит с небольшим зазором, ограничивая угловые перемещения плавающего кольца относительно корпуса.

Уплотнительные кольца, которые установлены в проточках на торцовых поверхностях плавающего кольца, изолируют от протечек камеру, которую образуют корпус, крышка и уплотнительное кольцо. При этом степень поджатия крышкой плавающего кольца к корпусу и соответственно степень обжатия уплотнительных колец в проточках на торцовых поверхностях плавающего кольца выбирается таким образом, чтобы, с одной стороны, действующие на него гидродинамические силы превышали силу трения на торцовых поверхностях обжатых уплотнительных колец, обеспечивая таким образом самоцентрирование плавающего кольца, а с другой стороны отсутствовали перетечки уплотняемой среды через данные уплотнительные кольца.

В крышке выполнены отверстия, через которые происходит дросселирование жидкости, небольшой размер которых позволяет создать демпфирующий эффект и сохраняет объем жидкости в камере при резком изменении ее геометрии, вызванной смещением плавающего кольца, таким образом сохраняя жесткость опоры ротора в щелевом уплотнении.

В частном случае целесообразно плавающее кольцо изготавливать из материала, обладающего антизадирными свойствами с материалом колеса.

Заявляемое изобретение (в частном случае реализации) поясняется следующими чертежами:

фиг.1 - общий вид щелевого уплотнения рабочего колеса (осевой разрез в месте крепления крышки);

фиг.2 - общий вид щелевого уплотнения рабочего колеса (фиксация плавающего кольца);

фиг.3 - кольцевая проточка корпуса;

фиг.4 - паз фиксации плавающего кольца;

фиг.5 - плавающее кольцо (осевой разрез);

фиг.6 - крышка (осевой разрез с дросселирующим отверстием);

фиг.7 - крышка (осевой разрез с отверстием крепления крышки).

Представлен центробежный насос, с узлом щелевого уплотнения вала, в корпусе 2 (фиг.1) которого выполнены, в частности, две кольцевые проточки, представляющие собой монотонно сужающиеся ступени. Причем проточка с меньшим диаметром образует с внутренней поверхностью корпуса 2 бурт 9 (фиг.3), предназначенный для сопряжения с торцовой поверхностью 15 (фиг.5) плавающего кольца 3 (фиг.1), а с второй проточкой с большим диаметром - бурт 10 (фиг.3), предназначенный для сопряжения с торцовой поверхностью 18 (фиг.6) крышки 4. На бурте 10 выполнены резьбовые отверстия 11 (фиг.3), предназначенные для вворачивания в них винтов 5 (фиг.1), предназначенных для прикрепления крышки 4 к корпусу 2. На внутренней поверхности корпуса 2 между буртами 9 и 10 выполнен паз 12 (фиг.3, 4), предназначенный для сопряжения со штифтом 7, установленном в углублении 17 (фиг.5) плавающего кольца 3.

На торцовых поверхностях 15 и 16 (фиг.5) плавающего кольца 3 выполнены проточки 13 и 14, предназначенные для установки уплотнительных колец 6 (фиг.1). Продолжение внутренней поверхности плавающего кольца 3 образует заплечик 20 (фиг.5), выступающий за торцовую поверхность 15.

В крышке 4 выполнены отверстия 8 (фиг.2, 6), предназначенные для дросселирования жидкости в камере, образованной корпусом 2, плавающим кольцом 3 и крышкой 4 (фиг.1), и отверстия 19 (фиг.7), предназначенные для установки в них винтов 5 (фиг.1).

Для исключения возможности появления задиров при пуске насоса целесообразно плавающее кольцо 3 изготавливать из материала, обладающего антизадирными свойствами с материалом колеса.

После изготовления элементов центробежного насоса плавающее кольцо 3 с установленными в его проточках 13 и 14 уплотнительными кольцами 6, например резиновьми, а в углублении 17 штифтом 7 (фиг.2, 5), устанавливают в кольцевой проточке корпуса 2 между буртами 9 и 10 (при этом кольцевая проточка охватывает наружную поверхность плавающего кольца), торцевой поверхностью 15 плавающее кольцо 3 в сторону бурта 9 корпуса 2, размещая при этом штифт 7 с небольшим зазором в пазу 12 корпуса 2. Затем в кольцевую проточку с большим диаметром в корпусе 2 устанавливают крышку 4 торцевой поверхностью 18 в сторону бурта 10 корпуса 2 (при этом кольцевая проточка охватывает наружную поверхность крышки). Вворачивая винты 5 через отверстия 19 в крышке 4 в резьбовые отверстия 11 в корпусе 2, крышку 4 перемещают в осевом направлении до упора торцовой поверхностью 18 крышки 4 в бурт 10 корпуса 2. При этом торцовой поверхностью 18 крышки 4 осуществляют давление в осевом направлении через уплотнительные кольца 6 на плавающее кольцо 3, прижимая его через уплотнительное кольцо со стороны торцовой поверхности 15 к бурту 9 корпуса 2.

В процессе эксплуатации гидродинамическая сила, возникающая в щелевом уплотнении, воздействует на плавающее кольцо 3, выравнивая давление в зазоре между его внутренней поверхностью и рабочим колесом 1 и обеспечивая равномерность данного зазора (самоцентрирование плавающего кольца), и, соответственно, исключение задевания ротора и статора. При этом неравномерность зазора в щелевом уплотнении насоса, вызванная отсутствием системы выставки в радиальном направлении ротора относительно статора насоса, переходит в неравномерность зазора между наружной поверхностью плавающего кольца 3 и корпусом 2, не влияющую на работу насоса. Камера, образованная корпусом 2, плавающим кольцом 3 и крышкой 4 и изолированная от протечек уплотнительными кольцами 6, связана через отверстия 8 в крышке 4 с полостью за рабочим колесом 1, давление в которой больше давления перед щелевым уплотнением. Небольшой размер данных отверстий 8 позволяет создать демпфирующий эффект и сохраняет объем жидкости в камере при резком изменении ее геометрии, таким образом сохраняя жесткость опоры ротора в щелевом уплотнении. Так как контакт плавающего кольца 3 с корпусом 2 и крышкой 4 осуществляется через уплотнительные кольца 6, то возникающие при работе насоса по торцовым контактным поверхностям плавающего кольца 3 силы трения будут восприниматься уплотнительными кольцами 6, предотвращая износ плавающего кольца 3 и обеспечивая надежность и долговечность уплотнения.

1. Центробежный насос, содержащий узел щелевого уплотнения вала, включающий плавающее кольцо, установленное с зазором в корпусе насоса и минимальным гарантированным зазором относительно рабочего колеса и имеющее торцовый контакт с корпусом насоса, отличающийся тем, что плавающее кольцо закреплено в корпусе насоса с помощью крышки, прижимающей плавающее кольцо к корпусу насоса с усилием, достаточным для обжатия уплотнительных колец, установленных в проточках на торцовых поверхностях плавающего кольца, и создающим на торцовых поверхностях плавающего кольца силу трения, не превышающую гидродинамическую силу в щелевом уплотнении, возникающую при работе насоса, при этом в крышке выполнены отверстия, создающие демпфирующий эффект при резких смещениях плавающего кольца.

2. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что плавающее кольцо выполнено с заплечиком, продолжающим внутреннюю поверхность кольца и выступающим в осевом направлении за его торцовую поверхность.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к динамическим насосам, а конкретнее - к средству контроля и автоматизации регулировочных устройств для ограничения рециркуляции жидкости и уменьшения износа от взаимодействия вращающегося и невращающегося элементов в динамических насосах, особенно в насосах, работающих с суспензиями, причем данные насосы содержат или могут содержать регулируемые элементы компенсации износа, выполняющие роль противоутечных устройств.

Изобретение относится к устройству для уплотнения рабочего колеса центробежных насосов для жидких сред, посредством которого зазор между корпусом 1 насоса и, по меньшей мере, одним рабочим колесом 4 постоянно уплотнен от массопередачи с напорной стороны 3 колеса 2 к его всасывающей стороне 4.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в центробежных насосах для перекачки маловязких жидкостей. .

Изобретение относится к конструкции щелевых уплотнений шнекоцентробежных насосов и может быть использовано в насосостроении. .

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосным и дождевальным установкам. .

Изобретение относится к рабочим колесам центробежных насосов. .

Изобретение относится к вертикальным центробежным насосам, создающим подпор перед магистральными насосами, для транспортировки нефти. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях центробежных насосов. .

Изобретение относится к двигателестроению и касается водяного насоса, работающего в составе систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания, преимущественно автомобильных.

Изобретение касается насоса для откачки сточных вод с частицами твердых веществ. Насос имеет расположенное в корпусе насоса рабочее колесо (8). Рабочее колесо (8) уплотнено относительно неподвижной части корпуса насоса. Уплотнение имеет расположенное со стороны рабочего колеса (8) уплотнительное кольцо (24), которое входит в зацепление с расположенным со стороны корпуса вторым уплотнительным кольцом (26). Для отвода частиц твердых веществ из рабочего колеса (8) расположенное со стороны корпуса уплотнительное кольцо (26) имеет, по меньшей мере, одну выемку (28). Изобретение направлено на уменьшение шума, вызванного вращением колеса, и защиту уплотнения от частиц твердых веществ. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к областям машиностроения, где требуется применение насосов, перекачивающих криогенные жидкости, например, такие как жидкий водород. В шнекоцентробежном насосе на переднем бурте центробежного колеса последовательно установлены два плавающих кольца 7 и 8 щелевых уплотнений, между плавающими кольцами 7, 8 в корпусе 4 насоса установлена распорная фигурная втулка 9, имеющая внутреннюю и наружную полости 10 и 11, соединенные отверстиями 12. Полость 11 соединена с коллектором 15, а полость коллектора 15 - отверстиями 16 с полостью 17 входа насоса. Изобретение решает задачу создания высокооборотных шнекоцентробежных насосов с высокими экономическими и антикавитационными показателями для перекачки криогенных жидкостей. 1 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению. Уплотнительное устройство (200) для центробежного компрессора содержит статор (220), имеющий гнездо (230) для уплотнения, уплотнение (223), расположенное в указанном гнезде (230) и имеющее истираемую часть (225), проходящую вдоль внутренней периферии, ротор (210), имеющий зубцы (215), выполненные с возможностью вращения в пределах указанной внутренней периферии уплотнения (223) и создания образованных истиранием канавок (227) в истираемой части (225), и первую пружину (240), расположенную между статором (220) и уплотнением (210) и выполненную с обеспечением содействия осевому перемещению уплотнения (223) относительно указанного гнезда (230). Изобретение позволяет уменьшить протечки между статорным уплотнением и ротором роторного узла. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к устройствам и способам для создания истираемых выступов в установке, содержащей вращающуюся и неподвижную части. Неподвижная часть (48) имеет участок с гладкой поверхностью. Вращающаяся часть (32) выполнена с возможностью вращения относительно неподвижной части (48) и обращена непосредственно к указанному участку неподвижной части (48). На указанном участке неподвижной части (48), обращенном непосредственно к вращающейся части (32), образованы выступы (72), выполненные из истираемого материала, который не обладает рабочими свойствами при температурах выше 1000°C. По меньшей мере один из выступов (72) является криволинейным. Изобретения направлены на создание устройств и способов для создания истираемого материала на установках, не работающих в условиях высоких температур и не требующих редких дорогостоящих материалов. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

Вентилятор, содержащий наружный кожух, имеющий вход для воздуха и выход для воздуха, а также корпус крыльчатки, расположенный в кожухе. Крыльчатка заключена в корпус и создает воздушный поток в канале, который продолжается через корпус крыльчатки от входа для воздуха к выходу для воздуха. Двигатель, приводящий в действие крыльчатку, расположен в кожухе двигателя, соединенном с корпусом крыльчатки. Между корпусом крыльчатки и гнездом установлено вспененное кольцевое уплотнение для предотвращения утечки воздуха между корпусом крыльчатки и кожухом. Между корпусом крыльчатки и гнездом предусмотрено множество упругих опор для уменьшения нагрузки на кольцевое уплотнение. Изобретение направлено на повышение безопасности и создание воздухонепроницаемого уплотнения между корпусом крыльчатки и основанием. 15 з. п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к центробежным насосам с консольно установленным рабочим колесом для перекачивания жидкостей, содержащих твердые вещества, в частности сточных вод. Центробежный насос содержит корпус (1) с отверстием (7) входа и отверстием (8) выхода среды и рабочее колесо (2), расположенное на приводимом во вращение валу. Корпус (1) включает область (4) всасывания на передней стороне колеса (2), обращенной к отверстию (7) входа, и область (5) нагнетания, расположенную по периметру рабочего колеса 2, и пространство (6) позади колеса (2), выполненное на стороне, отдаленной от отверстия (7). Конструктивный зазор (3), ведущий к пространству (6), полностью уплотнен от перекачиваемой жидкости относительно зоны потока при помощи уплотнительного элемента (9), скользящего вдоль износоустойчивой поверхности (10) скольжения колеса (2). Подвод и отвод воздуха из пространства (6) осуществляется за счет его соединения с областью (5) нагнетания. Изобретения направлены на предотвращение переплетения волокон в жгуты и заклинивания загрязнений в области зазора пространства позади рабочего колеса. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх