разгрузочное устройство центробежного насоса

Формула изобретения

Разгрузочное устройство центробежного насоса, включающее гидропяту с основными вращающимся и неподвижным кольцами, подвижную и неподвижную втулки, дросселирующую щель между ними, опорную крышку и отводную трубку, отличающееся тем, что неподвижная втулка выполнена с кольцевой канавкой, обращенной к дросселирующей щели, в которой установлены упругие разрезные фрикционные кольца, контактирующие с подвижной втулкой, и упругий элемент, воздействующий на эти кольца, и расположена совместно с подвижной втулкой со стороны нагнетания, гидропята снабжена дополнительными вращающимся и неподвижным кольцами, причем вращающееся кольцо установлено в расточке вертикальной перегородки гидропяты, а неподвижное кольцо - в опорной крышке, основные кольца установлены с постоянным зазором, а дополнительные - в контакте друг с другом, зона всасывания последнего рабочего колеса со стороны нагнетания гидравлически соединена с дросселирующей щелью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в центробежных насосах для разгрузки от осевой силы.

Известно разгрузочное устройство центробежного насоса, включающее разгрузочный барабан, расположенный за последним рабочим колесом, и неподвижную втулку, между которыми имеется кольцевая щель с зазором 0,2 - 0,3 мм на сторону, через которую происходит дросселирование жидкости [1].

Недостатками устройства являются:

- неудовлетворительные показатели уравновешивания осевых сил ввиду того, что расчеты барабана и щели выполняются для определенного режима, а в процессе работы этот режим постоянно меняется;

- большой объем утечек жидкости через кольцевую щель, обусловленный размерами щели и давлением нагнетания;

- значительные продольные габаритные размеры насоса, напрямую связанные с продольными размерами барабана.

Известно также разгрузочное устройство, включающее корпус с выступом из металлического и эластичного колец, образующих с вращающимся диском торцовую дросселирующую щель [2].

Недостатки устройства:

- значительный объем перетока жидкости через щель в полость приемного патрубка;

- технологическая сложность изготовления эластичного кольца с характеристикой, удовлетворяющей изменяющемуся давлению насоса;

- значительные осевые силы, действующие на упорный подшипник во время запуска насоса и при резких изменениях в нем давления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является разгрузочное устройство, включающее гидропяту с основными вращающимся и неподвижным кольцами, подвижную и неподвижную втулки, дросселирующую щель между ними, опорную крышку и отводную трубку [3].

Существенными недостатками данного устройства являются:

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

- неполное уравновешивание осевых сил при переходе на другой режим, особенно при изменении давления на входе.

Задачей изобретения является снижение объемных утечек через дросселирующую щель, достижение устойчивой работы при переходе на другой режим и при изменении давления на входе.

Указанная задача решается описываемым устройством, включающим гидропяту с основными вращающимся и неподвижным кольцами, подвижную и неподвижную втулки, дросселирующую щель между ними, опорную крышку и отводную трубку.

Новым является то, что неподвижная втулка выполнена с кольцевой канавкой, обращенной к дросселирующей щели, в которой размещены упругие разрезные фрикционные кольца, контактирующие с подвижной втулкой, и упругий элемент, воздействующий на эти кольца, и расположена совместно с подвижной втулкой со стороны нагнетания; гидропята снабжена дополнительными вращающимся и неподвижным кольцами, причем вращающееся кольцо установлено в расточке вертикальной перегородки гидропяты, а неподвижное кольцо - в опорной крышке, основные кольца установлены с постоянным зазором, а дополнительные - контактируют друг с другом; зона всасывания последнего рабочего колеса со стороны нагнетания гидравлически соединена с дросселирующей щелью.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

На фиг. 2 - узел I фиг. 1 крупным планом.

На фиг. 3 - узел II фиг. 1 крупным планом.

Устройство состоит из гидропяты 1 (фиг. 1), включающей вертикальную перегородку 2 и подвижную втулку 3, закрепленной на конце вала 4 центробежного насоса со стороны нагнетания. С противоположных сторон вертикальной перегородки 2 гидропяты 1 находятся две пары колец, одна из них со стороны насоса (основная), причем кольцо 5 неподвижное и установлено в выборке направляющего аппарата 6, а кольцо 7 подвижное и находится в расточке вертикальной перегородки 2. Кольца установлены с постоянным зазором . Вторая пара колец 8 и 9 дополнительные, одно из них 8 подвижное и установлено в расточке вертикальной перегородки 2 гидропяты 1, другое 9 - неподвижное - в выборке опорной крышки 10. Кольца контактируют друг с другом.

С наружной стороны гидропяты 1 установлена неподвижная втулка 11, которая вместе с подвижной втулкой 3 образует дросселирующую щель 12 (фиг. 2). Неподвижная втулка 11 выполнена с кольцевой канавкой 13, обращенной к дросселирующей щели 12, в которой установлены упругие разрезные фрикционные кольца 14, контактирующие с подвижной втулкой 3. Разрезы колец расположены в шахматном порядке. Кольца снаружи охватывает упругий элемент 15 и поджимает их к подвижной втулке 3. Неподвижная втулка 11 поджата к направляющему аппарату 6 насоса опорной крышкой 10. Последняя соединена с отводной трубкой 16. Зона всасывания последнего рабочего колеса 17 со стороны нагнетания соединена с дросселирующей щелью с помощью каналов "к". Разгрузочное устройство находится внутри нагнетательного патрубка 18, соединенного с крышкой 19 насоса. Неподвижная втулка 11 и подвижная втулка 3 расположены со стороны нагнетания.

Работает устройство следующим образом.

Перекачиваемая среда (жидкость) из полости "а" приемной части 20 направляющего аппарата насоса попадает в полость "в" последнего рабочего колеса 17, из которого, проходя его канал "г" выбрасывается в спиральный канал "д". Далее жидкость двигается по радиальным каналам "ж" выкидной части 6 направляющего аппарата и оттуда по каналам "п" нагнетательного патрубка 18 выходит в полость "л", соединенной с напорным трубопроводом (на фиг. не показан).

Одновременно с вышеописанным перекачиваемая среда из полости "в" по каналам "к" попадает в полость "м", в результате чего происходит уравновешивание последнего рабочего колеса 17 от осевых сил. Далее жидкость попадает в полость "н", где ее движение затормаживается дросселирующей щелью 12 и разрезными фрикционными кольцами 14. При этом жидкость оказывает давление на площадь "s" (фиг. 3) гидропяты и уравновешивает осевую силу, возникающую, от всех рабочих колес, кроме последнего, а также прижимает вращающееся кольцо 8 к неподвижному кольцу 9 с усилием, которое приходится на площадь "s", сверх уравновешенной величины. При повышении давления в полости "н" доля осевой нагрузки на неподвижное кольцо 9 повышается.

В случае резкого изменения давления подпора общее давление на площадь "s" недостаточно для уравновешивания осевой нагрузки. В результате этого вращающееся кольцо 7 гидропяты прижимается к неподвижному кольцу 5, которая и воспринимает на себя долю неуравновешенной нагрузки. При восстановлении давления подпора вращающееся кольцо 7 с гидропятой возвращаются в исходное положение.

Имеющиеся незначительные утечки жидкости через дросселирующую щель 12, пройдя каналы "о", попадают в полость "р", из которой по отводной трубке 16 возвращаются на прием насоса.

Благодаря установке в зоне дросселирующей щели разрезных фрикционных колец, поджимаемых упругим элементом, и расположение подвижной и неподвижной втулок со стороны нагнетания насоса резко снижается переток жидкости из полости "н" (высокого давления) в полость "р" (низкого давления), достигается как бы двойное уплотнение, что приводит к уменьшению объемных утечек через дросселирующую щель с 6% по прототипу до 0,5% согласно предлагаемому устройству.

Повышение устойчивой работы на всех режимах обеспечивается дополнительными кольцами гидропяты и постоянным зазором между основными кольцами. Причем дополнительные кольца гидропяты постоянно воспринимают осевые нагрузки, а основные кольца подключаются к этой функции только в случае резкого изменения режима работы. Кроме того основные кольца создают сопротивление движению жидкости и способствуют снижению объемных утечек.

Использованная информация.

1. А.с. N 1195065, МКИ 6 F 04 D 29/04, опуб. 1985

2. А.с. N 1603068, МКИ 6 F 04 D 29/04, опуб. 1990

3. Паспорт Ясногорского машзавода на центробежные насосы, 1990, стр. 11, рис. 3.