Спосіб розвантаження осьової сили багатоступінчастого секційного насоса

Власники патенту RU 2623634:

Закрите акціонерне товариство "АНОД - НН" (RU)

Винахід відноситься до насособудування і стосується способу розвантаження осьової сили в секційних багатоступеневих насосах. Спосіб полягає в тому, що розвантаження осьової сили багатоступінчастого секційного насоса здійснюється за допомогою розвантажувального пристрою, встановленого на валу за робочим колесом останнього ступеня, на яке діє різниця тисків середовища перед розвантажувальним пристроєм і за ним. Розвантажувальний пристрій виконують у вигляді торцевого ущільнення, вторинне ущільнення якого виконано з розрахунковим діаметром, що забезпечує урівноваження осьових сил. Винахід направлено на збільшення ККД насоса за рахунок зниження об'ємних втрат шляхом забезпечення розвантаження без втрати частини споживаної потужності насоса на освіту «паразитного» витрати робочого середовища через нього. 2 мул.

Заявляється винахід відноситься до насособудування, може бути використано в якості способу розвантаження осьової сили в секційних багатоступеневих насосах і направлено на збільшення його ККД за рахунок зниження об'ємних втрат в насосі.

Відомий спосіб розвантаження осьової сили багатоступінчастого секційного насоса, який полягає в тому, що за робочим колесом останнього ступеня на валу встановлено розвантажувальний пристрій, виконане у вигляді обертового розвантажувального диска (гідропяти), що утворює торцевої зазор з нерухомим диском, встановленим в корпусі насоса, величина якого автоматично регулюється в залежності від режиму роботи насоса. Через наявність різниці тисків перед диском і за ним на диск діє сила, яка при відповідних розрахункових розмірах розвантажувального диска може повністю врівноважити ротор насоса (див. Ломакін А.А. «Відцентрові і осьові насоси», видання друге, пров. І доп . М. Машинобудування, 1966, с.78).

Недоліком даного способу розвантаження осьової сили є наявність торцевого зазору, через який здійснюється «паразитний» витрата перекачується, що становить 4-7% від загальної витрати середовища насоса, що становить значну частину об'ємних втрат в насосі. Малий зазор в розвантажувальному диску, який не виключає контакту з нерухомими частинами пристрою, є причиною численних відмов і пошкоджень насосів.

Також відомий спосіб розвантаження осьової сили багатоступінчастого секційного насоса, найбільш близький до способу, описуваного в заявляється винахід, який полягає в тому, що за робочим колесом останнього ступеня на валу встановлено розвантажувальний пристрій, виконане у вигляді обертового розвантажувального барабана. Розвантажувальний барабан обертається відносно нерухомого циліндра, встановленого в корпусі насоса, з мінімальним радіальним зазором. Під впливом різниці тисків перед барабаном і за ним на барабан діє зусилля, що врівноважують осьову силу, створювану робочими колесами. Розміри барабана визначаються розрахунковим шляхом, щоб забезпечити урівноваження сил для номінального режиму роботи насоса. На інших режимах роботи насоса залишилася неврівноважена осьова сила ротора сприймається осьовим підшипником.

Недоліком даного способу розвантаження осьової сили при роботі насоса є наявність «паразитного» витрати рідини через радіальний зазор між барабаном і циліндром, який становить 7-10% від загальної витрати насоса, що становить значну частину об'ємних втрат в насосі (див. Ломакін А. А. «Відцентрові і осьові насоси», видання друге, пров. і доп. М. Машинобудування, 1966, с. 78).

Обидва способи розвантаження осьової сили мають однаковий принцип дії і однакові недоліки - наявність об'ємних втрат в насосі. Таким чином, частина споживаної потужності насоса втрачається на освіту цього «паразитного» витрати перекачується. Гідропята і розвантажувальний барабан представляють собою пристрої одного типу, що розрізняються лише конструктивним виконанням.

Метою винаходу є спосіб розвантаження осьової сили багатоступінчастого секційного насоса розвантажувальним пристроєм без втрати частини споживаної потужності насоса на освіту «паразитного» витрати робочого середовища через нього.

Завдання вирішується таким чином, що у відомому способі розвантаження осьової сили багатоступінчастого секційного насоса за допомогою розвантажувального пристрою, встановленого на валу за робочим колесом останнього ступеня, розвантажувальний пристрій виконано у вигляді торцевого ущільнення. Суть винаходу полягає в тому, що через наявність різниці тисків перед ущільненням торця і за ним на обертову частину торцевого ущільнення діє сила, яка при відповідних його розрахункових розмірах може повністю врівноважити ротор насоса в номінальному його режимі роботи. Однак оскільки протікання через торцеве ущільнення відсутні, відсутня «паразитний» витрата і пов'язані з ним об'ємні втрати, отже, ККД насоса зростає.

Суть запропонованого способу розвантаження осьової сили пояснюється кресленнями, на фіг. 1 наведено секційний насос з розвантаженням осьової сили за допомогою розвантажувального пристрою, виконаного у вигляді торцевого ущільнення, на фіг. 2 - виносний елемент А фіг. 1.

Насос працює наступним чином:

Ротор насоса, що складається з вала 1 до встановлених на ньому нерозвантаженими робочими колесами 2, обертається в радіальному 3 і в радіально-наполегливому 4 підшипниках. Під час роботи насоса внаслідок дії тиску перекачується на нерівні за площею бічні поверхні робочих коліс 2 виникає осьове зусилля, яке прагне змістити ротор насоса в бік всмоктування. Для врівноваження осьового зусилля, що діє на ротор з боку робочих коліс, встановлено розвантажувальний пристрій, виконане у вигляді торцевого ущільнення 5. В утвореної порожнини 6 перед розвантажувальним ущільненням торця створюється тиск напору. У порожнині 7 за розвантажувальним ущільненням торця 5, яке з'єднується трубопроводом 8 зі всмоктування насоса, створюється тиск всмоктування.

Під дією створеного перепаду тисків перекачується на торцевому ущільненні створюється осьова сила, що врівноважує осьову силу, що діє на ротор з боку робочих коліс всіх ступенів.

При визначенні розрахунковим шляхом розмірів торцевого ущільнення і його виконання, зокрема - діаметра розташування вторинного ущільнення 9 (див. Фіг. 2), забезпечується урівноваження осьових сил при номінальному режимі роботи насоса. На інших режимах роботи насоса залишилася неврівноважена осьова сила ротора сприймається радіально-наполегливим підшипником 4 насоса. На відміну від прототипу при пропонованому способі розвантаження осьової сили відсутній «паразитний» витрата робочого середовища через торцеве ущільнення, отже, ККД насоса вище на 5-10%.

Виконаний дослідний зразок заявника підтвердив виконання поставленого завдання.

Спосіб розвантаження осьової сили багатоступінчастого секційного насоса, що полягає в тому, що розвантаження осьової сили багатоступінчастого секційного насоса здійснюється за допомогою розвантажувального пристрою, встановленого на валу за робочим колесом останнього ступеня, на яке діє різниця тисків середовища перед розвантажувальним пристроєм і за ним, що відрізняється тим, що зниження об'ємних втрат насоса здійснюється за рахунок виконання розвантажувального пристрою у вигляді торцевого ущільнення, вторинне ущільнення якого виконано з ра парних діаметром, що забезпечує урівноваження осьових сил.