Центробежный насос

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано в турбонасосных агрегатах (ТНА) ЖРД верхних ступеней ракет в качестве разгонных блоков многоразового включения и с продолжительным временем работы. Центробежный насос включает корпус (1) насоса, центробежное рабочее колесо (2), диффузорный канал (3) с языком (4) диффузора, подшипниковую опору (5). На периферии спирального одновиткового канала выполнены дополнительные полости (6), (7), перепускные отверстия (8) и перепускной трубопровод (9). При работе насоса жидкость из полости (6) через отверстия (8) сбрасывается через трубопровод (9) в полость (7), что обеспечивает равномерность эпюры давления под рабочим колесом (2). Это исключает «появление» радиальной силы, действующей на подшипниковую опору 5. Изобретение направлено на повышение работоспособности подшипниковой опоры ТНА при длительной работе на различных режимах по оборотам, что достигается значительным уменьшением радиальной силы, действующей на центробежное колесо и, следовательно, на подшипниковую опору. 3 ил.

 

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано в турбонасосных агрегатах (ТНА) ЖРД верхних ступеней ракет в качестве разгонных блоков многоразового включения и с продолжительным временем работы.

Наиболее широко известны спиральные одновитковые отводы центробежных насосов (см., например, книгу Б.В. Овсянникова и Б.И. Боровского «Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, Машиностроение, 1986 г., стр. 140, рис. 310). Данная конструкция спирального одновиткового отвода вполне работоспособна, но имеет один существенный недостаток, заключающийся в том, что при работе возникает значительная радиальная сила, что связано с неравномерностью распределения давления жидкости над колесом. Теоретически рассчитать радиальную силу, особенно при многорежимной работе насоса разгонного блока, весьма сложно. На практике пользуются эмпирическим соотношением (см. книгу Б.В. Овсянникова и Б.И. Боровского «Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, Машиностроение, 1971 г., стр. 520, формула 5.31) или при гидропроливках насоса снимают эпюру давления над колесом. Оказалось, что эпюра давления имеет две ярко выраженные зоны повышенного давления (см. Фиг. 2). Разница давлений между зоной 1 и зоной 2 приводит к возникновению радиальной силы, действующей на колесо и, следовательно, на подшипниковую опору насоса. Известны ТНА одноразового включения и с продолжительностью работы в несколько сот секунд (см. книгу «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей» под общей редакцией профессора Г.Г. Гахуна, Машиностроение, г. Москва, 1989 г., стр. 204, рис. 107-ТНА ЖРД119, патенты РФ №2232300, №2459118). Данные конструкции ТНА вполне работоспособны, т.к. за короткое время работы от действия радиальной силы подшипниковые опоры не разрушаются. Однако при длительной работе ТНА в составе разгонного блока верхних ступеней, особенно на режимах, отличных от номинального, радиальная сила значительно возрастает (см. книгу Б.В. Овсянникова и Б.Н. Боровского «Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, Машиностроение, 1979 г., стр. 328), что приведет к разрушению подшипниковой опоры.

Известна конструкция спирального двухвиткового отвода центробежного насоса, позволяющая создать радиально симметричное течение на выходе из колеса и значительно уменьшить радиальное усилие на колесе не только на номинальном расходе жидкости через насос, но и на расходах, значительно отличающихся от номинального (см. книгу Б.В. Овсянникова и Б.И. Боровского «Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, Машиностроение, 1979 г., стр. 328, рис. 5.18, и авторское свидетельство СССР №1298427, F04D 29/42).

Но данные конструкции имеют следующие недостатки:

а) из-за появления дополнительных поверхностей корпуса, с которыми соприкасается жидкость, перемещающаяся с большой скоростью, падает к.п.д. и напор насоса по сравнению с одновитковым отводом;

б) несмотря на повышение прочности и жесткости корпуса, такой корпус чрезвычайно сложен в изготовлении, а параметры насоса (к.п.д., напор) очень чувствительны к точности изготовления соотношения площадей, что усложняет отработку и доводку центробежного насоса (см. книгу Б.В. Овсянникова и Б.И. Боровского «Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, Машиностроение, 1986 г., стр. 140, рис. 3.11). По авторскому свидетельству №1298427 заявителем было изготовлено 2 экспериментальных корпуса со спиральным двухвитковым отводом. Оказалось, что требование по сохранению к.п.д. и напора невыполнимо из-за сильной чувствительности этих параметров к точности:

- изготовления геометрии отвода;

- соотношения выходных и входных площадей.

Но при этом радиальное усилие на центробежное колесо и, соответственно, на подшипниковую опору удалось значительно снизить.

Известна конструкция центробежного насоса с кольцевым лопаточным диффузором, взятого за прототип изобретения, где равномерно выполнены несколько отводов, обеспечивающих равномерное поле давления над колесом, исключая при этом появление радиальной силы, действующей на колесо и подшипниковую опору (см. книгу Б.В. Овсянникова и Б.И. Боровского «Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, Машиностроение, 1971 г., стр. 203, рис. 3.19). Такая конструкция центробежного насоса вполне работоспособна, но значительно утяжелена по сравнению с одновитковым отводом из-за более тяжелого лопаточного диффузора и появления дополнительного спирального сборника и конического диффузора, увеличивающих вес и габариты центробежного насоса, что неприемлемо для ТНА разгонных блоков - верхних ступеней ракет.

Изобретение решает задачу обеспечения работоспособности путем уменьшения радиальной силы на подшипниковых опорах ТНА разгонных блоков без увеличения веса и габаритов с сохранением простоты конструкции и надежности при длительной работе (более 10000÷45000 сек при 15 и более включениях). Для этого на периферии спирального одновиткового отвода центробежного насоса выполнены две дополнительные полости, гидравлически сообщенные между собой через перепускные отверстия в отводе с внутренней полостью насоса и перепускным трубопроводом, причем дополнительные полости расположены на 90° и 270° соответственно относительно языка диффузора по направлению движения жидкости. При таком исполнении конструкции центробежного насоса выравнивается поле давления жидкости над центробежным колесом, что исключает появление значительной радиальной силы, действующей на подшипниковую опору насоса, с сохранением высоких энергетических параметров (к.п.д. и напор).

Изобретение поясняется чертежами, где представлен центробежный насос с дополнительными полостями и перепускным трубопроводом: на Фиг. 1 - осевое сечение насоса А-А, на Фиг. 2 - распределение давления жидкости в улитке насоса, на Фиг. 3 - насос согласно изобретению. Центробежный насос включает корпус насоса 1, центробежное рабочее колесо 2, диффузный канал 3 с языком диффузора 4, подшипниковую опору 5, дополнительные полости 6 и 7, перепускные отверстия 8 и перепускной трубопровод 9.

При работе центробежного насоса в составе ТНА разгонного блока жидкость повышенного давления из зоны 2 (см. Фиг. 2) дополнительной полости 6 через перепускные отверстия 8 (см. Фиг. 1 и Фиг. 3) сбрасывается через перепускной трубопровод 9 (см. Фиг. 1 и Фиг. 2) в зону 1 (см. Фиг. 2) дополнительной полости 7, что обеспечивает равномерность эпюры давления над рабочим центробежным колесом 2 (см. Фиг. 3). При этом отсутствует радиальная сила, действующая на подшипниковую опору 5.

Использование изобретения позволит исключить появление радиальной силы, действующей на подшипниковую опору, и обеспечит ее работоспособность при длительной работе на различных режимах по оборотам и при многократных включениях двигателя.

Центробежный насос, включающий корпус со спиральным одновитковым отводом, рабочее колесо, диффузорный канал на выходе из насоса с языком диффузора и подшипниковую опору, отличающийся тем, что на периферии спирального одновиткового отвода выполнены две дополнительные полости, гидравлически сообщенные через перепускные отверстия в отводе с внутренней полостью насоса и перепускным трубопроводом между собой, причем дополнительные полости расположены на 90° и 270° соответственно относительно языка диффузора по направлению движения жидкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вентилятору для создания воздушного потока, содержащему корпус, включающий впускной воздуховод, и сопло, соединенное с корпусом. Сопло содержит внутренний проход для приема воздушного потока из корпуса и воздуховыпускное отверстие, через которое воздушный поток испускается из вентилятора.

Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит рабочее колесо вентилятора, имеющее лопатки и охваченное кольцевым картером. Картер содержит средства всасывания воздуха в кольцевом зазоре, образованном между картером и радиально наружными концами лопаток рабочего колеса вентилятора.

Глушитель предназначен для снижения шума выхлопной струи пара. Глушитель состоит из верхней и нижней ступеней.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке сборных роторов компрессоров газоперекачивающих агрегатов. Способ балансировки сборного ротора, при котором предварительно разбивают вал на участки, определяют направление радиальных биений его участков, балансируют вал и насадные элементы ротора.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке сборных роторов компрессоров газоперекачивающих агрегатов. В балансировке сборного ротора центробежного компрессора балансируют вал, а на балансировочной оправке с конической посадочной поверхностью - рабочие колеса, определяя и маркируя на валу и ступицах колес места максимального радиального биения посадочных поверхностей, насаживают колеса на вал с натягом, совмещая промаркированные места на валу и на ступице.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при монтаже сборных роторов газоперекачивающих агрегатов. При сборке ротора балансируют вал и все его элементы, балансируют собранный ротор и крепят его к валам двигателя и компрессора, производят коррекцию монтажных дисбалансов установкой грузиков, их массу определяют исходя из масс частей сборного ротора, дисбалансы которых корректируют в данных плоскостях, величин биений балансировочных поверхностей ротора и удаления места установки грузика от оси вращения.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании и сборке роторов центробежных компрессоров перекачивающих агрегатов. Ротор центробежного компрессора, содержащий вал и установленные на нем элементы, упорный диск, установленный на валу с зазором и взаимодействующий с валом посредством конической поверхности и сопряженной с ней конической втулки, расположенных со стороны бурта вала, прижимное кольцо, установленное с противоположной стороны диска, стопорное кольцо, причем в теле вала (или диска) выполнен канал для сообщения зазора между валом и диском с источником давления, при этом в нем на посадочной поверхности диска со стороны, противоположной бурту, выполнена коническая поверхность, в которую установлен кольцевой конический элемент, взаимодействующий с прижимным кольцом, причем конусность их поверхностей больше, чем конусность втулки со стороны бурта вала, а кольцевой конический элемент имеет торцовую поверхность, взаимодействующую с аналогичной поверхностью упорного диска.

Изобретение относится к области диагностики повреждения деталей машин в процессе их непрерывной эксплуатации и может быть использовано для определения технического состояния машинных агрегатов и обеспечения их безопасной, ресурсосберегающей эксплуатации.

Изобретение относится к шнекоцентробежным насосам и может быть использовано в тех областях машиностроения, где требуется применение насосов, перекачивающих жидкости с содержанием растворенного и свободного газа.

Вибрационно-демпфирующая прокладка (10) предназначена для размещения между платформой (12) лопасти (6) вентилятора и диском (2) вентилятора. Прокладка имеет радиально внешнюю поверхность (18), оснащенную, по меньшей мере, одной пластиной (16a, 16b) в контакте с платформой лопасти вентилятора, и радиально внутреннюю поверхность (20), сформированную верхней по потоку поверхностью (22), обращенной к диску (2), и нижней по потоку поверхностью (24), отделенной от верхней по потоку поверхности уступом (26).

Центробежный компрессор с по меньшей мере одной ступенью, в котором указанная или каждая ступень компрессора содержит крыльчатку с множеством подвижных лопастей, которая установлена в проточной части соответствующей ступени компрессора, причем проточная часть соответствующей ступени компрессора ограничена профилем ступицы и профилем корпуса или покрывного диска.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в центробежных компрессорах. Изобретение направлено на осуществление истечения воздуха путем установки диска, имеющего оптимизированную форму.

Группа изобретений относится к электрическим скважинным насосным установкам. Установка содержит приводимый двигателем насос, имеющий ряд ступеней.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти. Способ изготовления рабочего колеса и направляющего аппарата ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса включает ввод алюминия под поверхность расплава при температуре 1410-1480°С.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано для откачки из скважин пластовой жидкости с высоким содержанием газа. Погружной лопастной мультифазный насос содержит n-число ступеней.

Устройства, системы и способы в соответствии с примерными вариантами выполнения обеспечивают диффузоры, например, в виде части турбомашины 300, с диффузорными лопатками, имеющими S-образные средние линии.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована в погружных многоступенчатых электроцентробежных насосах для добычи нефти. Насос содержит корпус, вал и ступени, состоящие из рабочего колеса и направляющего аппарата, выполненные литьем из чугуна следующего состава, масс.%: углерода - 3,2-3,9, кремния - 0,2-1,0, марганца - 0,5-0,8, хрома - 0,1-0,5, меди - 0,8-1,5, алюминия - 1,7-4,0, титана - не более 0,3, фосфора - не более 0,2, серы - не более 0,02, железо - остальное.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в установках погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти. Погружной многоступенчатый центробежный насос содержит корпус (1), вал (2), ступени (3), состоящие из рабочего колеса (4) и направляющего аппарата (5), выполненные литьем из чугуна следующего состава, масс.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в способах изготовления рабочих колес и направляющих аппаратов ступеней погружных многоступенчатых электроцентробежных насосов для добычи нефти.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в турбонасосных агрегатах ракетной техники. Изобретение направлено на расширение диапазона применения лопастного насоса по расходу жидкости при обеспечении надежного охлаждения подшипника и повышения антикавитационных качеств лопастного насоса.

Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может использоваться в центробежных компрессорах, нагнетателях и насосах. Оно применимо к таким входным устройствам, которые содержат расположенные последовательно по ходу рабочей среды радиально ориентированный переходник с круглого входного сечения на прямоугольное, секцию увеличения ширины сечения в радиальной плоскости, промежуточную камеру и радиально-осевой осесимметричный конфузор, причем переходник в направлении хода рабочей среды расширяется в радиальной плоскости и сужается в меридиональной, секция и камера сужаются в направлении хода рабочей среды в меридиональной плоскости с одинаковым углом, граничное сечение между камерой и конфузором - цилиндрическое, а выпуклый меридиональный обвод конфузора закруглен по радиусу. Площади граничных сечений между переходником, секцией, камерой и конфузором равны (1.1…0.9) площади входного сечения устройства. Радиус выпуклого меридионального обвода конфузора равен (4…1) ширины его выходного сечения. Угол сужения переходника в меридиональной плоскости равен углу сужения секции и камеры в этой плоскости. Угол сужения секции и камеры в меридиональной плоскости определяется по формуле, в которой фигурируют четыре геометрических параметра устройства: площадь граничного сечения между секцией и камерой, ширина этого сечения в радиальной плоскости, ширина и диаметр граничного сечения между камерой и конфузором. Изобретение позволяет уменьшить потери напора в устройстве. 7 ил.

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано в турбонасосных агрегатах ЖРД верхних ступеней ракет в качестве разгонных блоков многоразового включения и с продолжительным временем работы. Центробежный насос включает корпус насоса, центробежное рабочее колесо, диффузорный канал с языком диффузора, подшипниковую опору. На периферии спирального одновиткового канала выполнены дополнительные полости,, перепускные отверстия и перепускной трубопровод. При работе насоса жидкость из полости через отверстия сбрасывается через трубопровод в полость, что обеспечивает равномерность эпюры давления под рабочим колесом. Это исключает «появление» радиальной силы, действующей на подшипниковую опору 5. Изобретение направлено на повышение работоспособности подшипниковой опоры ТНА при длительной работе на различных режимах по оборотам, что достигается значительным уменьшением радиальной силы, действующей на центробежное колесо и, следовательно, на подшипниковую опору. 3 ил.

Наверх