Центробежный насос

 

1. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания и рабочее колесо, установленное на валу с возможностью осевого перемещения, имеющее ведущий и ведомый диски с цилиндрическими опорными поясками , образующие с корпусом задисковые пазухи, установленные в цилиндрических гидростатических подшипниках, выполненных с камерами, сообщенными с полостью нагнетания, и снабженные кольцевыми выступами , расположенными на равных диаметрах , а в корпусе выполнены ответные кольцевые выступы, размещенные с зазорами относительно выступов дисков, при этом поверхностями выступов дисков, корпуса и подшипников образованы разгрузочные камеры, а в ведущем диске выполнены разсрузочные отверстия, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения независимой установки колеса в осевом и радиальном направлениях , в ведомом диске выполнены отверстия, выступы расположены на минимальном диаметре задисковых, пазух, разгрузочные камеры сообщены посредством отверстий в дисках с полостью всасывания, а колесо установлено на валу посредством зубчатой муфты. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем улучшения гидродинамики потока на входе в колесо и снижения дискового трения, он дополнительно снабжен обтекателями, установленными с внутренней стороны дисков напротив отверстий.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1139896 A

4

/ л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К А BTQPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

22

17 18 19

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3660767/25-06 (22) 04.10.83 (46) 15.02.85. Бюл. № 6 (72) С. С. Герасименко, А. В. Наганов, С. М. Аспидов и В. С. Пономаренко (71) Институт ядерной энергетики АН БССР (53) 621.671(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 302499, кл. F 04 D 29/04, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 836391, кл. F 04 D 29/04, 1979. (54) (57) 1. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания и рабочее колесо, установленное на валу с возможностью осевого перемещения, имеющее ведущий и ведомый диски с цилиндрическими опорными поясками, образующие с корпусом задисковые пазухи, установленные в цилиндрических гидростатических подшипниках, выполненных с камерами, сообщенными с полостью нагнетания, и снабженные кольцевыми выступами, расположенными на равных диаметрах, а в корпусе выполнены ответные кольцевые выступы, размещенные с зазорами относительно выступов дисков, при этом поверхностями выступов дисков, корпуса и подшипников образованы разгрузочные камеры, а в ведущем диске выполнены разгрузочные отверстия, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения независимой установки колеса в осевом и радиальном направлениях, в ведомом диске выполнены отверстия, выступы расположены на минимальном диаметре задисковых, пазух, разгрузочные камеры сообщены посредством отверстий в дисках с полостью всасывания, а колесо установлено на валу посредством зубчатой муфты.

Ф

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем улуч- фу щения гидродинамики потока на входе в Ц Ф колесо и снижения дискового трения, он С дополнительно снабжен обтекателями, установленными с внутренней стороны дисков напротив отверстий.

1139896

Изобретение относится к насосостроению, в частности к средствам разгрузки колес центробежных насосов от действующих осевых и радиальных сил, и может быть использовано для создания насосов, в особенности, быстроходных и высоконапорных.

Известен центробежный насос, в корпусе которого расположено подвижное в осевом направлении рабочее колесо, снабженное цилиндрическими опорами, расположенными по обе его стороны, торцы которых по минимальному их диаметру снабжены кольцевыми выступами, образующими с соответствующими торцами колеса кольцевые разгрузочные камеры (1) .

В известном насосе обеспечивается осевая устойчивость колеса, но не предусмотрена разгрузка колеса от действия радиальных сил, что приводит к возникновению вибраций колеса, повышает износ трущих- 20 ся пар и снижает надежность работы насоса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является центробежный насос, содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания и рабочее колесо, установленное на валу с возможностью осевого перемещения, имеющее ведущий и ведомый диски с цилиндрическими опорными поясками, образующие с корпусом задисковые 30 пазухи, установленные в цилиндрических гидростатических подшипниках, выполненных с камерами, сообщенными с полостью нагнетания, и снабженные кольцевыми выступами, расположенными на равных диаметрах, а в корпусе выполнены ответные кольцевые выступы, размещенные с зазорами относительно выступов дисков, при этом поверхностями выступов, дисков, корпуса и подшипников образованы разгрузочные камеры, а в ведущем диске выполнены 40 разгрузочные отверстия (2).

Недостатком данного насоса является низкая надежность из-за невозможности обеспечения независимой установки колеса в осевом и радиальном направлениях.

Цель изобретения — повышение надеж4 ности путем обеспечения независимой уста- новки колеса в осевом и радиальном направлениях.

Указанная цель достигается тем, что в центробежном насосе, содержащем корпус с полостями всасывания и нагнетания и ра-! бочее колесо, установленное на валу с возможностью осевого перемещения, имеющее ведущий и ведомый диски с цилиндрическими опорными поясками, образующие с корпусом задисковые пазухи, установлен- 55 ные в цилиндрических гидростатических подшипниках, выполненных с камерами, сообщенными с полостью нагнетания, и снабженные кольцевыми выступами, расположенными на равных диаметрах, а в корпусе выполнены ответные кольцевые выступы, размещенные с зазорами относительно выступов дисков, при этом. поверхностями выступов дисков, корпуса и подшипников образрваны разгрузочные камеры, а в ведущем диске выполнены разгрузочные отверстия, в ведомом диске выполнены отверстия, выступы расположены на минимальном диаметре задисковых пазух, разгрузочные камеры сообщены посредством отверстий в дисках с полостью всасывания, а колесо установлено на валу посредством зубчатой муфты.

С целью повышения КПД путем улучшения гидродинамики потока на входе в колесо и снижения дискового трения насос может быть дополнительно снабжен обтекателями, установленными с внутренней стороны дисков напротив отверстий.

На чертеже схематически изображен центробежный насос, продольный разрез.

Центробежный насос содержит корпус

1 с полостями 2 и 3 соответственно всасывания и нагнетания и рабочее колесо 4, установленное на валу 5 с возможностью осевого перемещения, имеющее. ведущий и ведомый диски 6 и 7 с цилиндрическими опорными поясками 8, образующие с корпусом 1 задисковые пазухи 9, установленные в цилиндрических гидростатических подшипниках 10, выполненных с камерами 11, сообщенными с полостью 3 нагнетания, и снабженные кольцевыми выступами 12, расположенными на равных диаметрах, а в корпусе 1 выполнены ответные кольцевые выступы 13, размещенные с зазорами 14 относительно выступов 13 дисков

6 и 7. Поверхностями выступов 12 и 13, дисков 6 и 7, корпуса 1 и подшипников 10 образованы разгрузочные камеры 15. В ведущем диске 6 выполнены разгрузочные отверстия 16, а в ведомом диске 7 выполнены отверстия 17. Выступы 12 и 13 расположены на минимальном диаметре задисковых пазух 9, а разгрузочные камеры 15 сообщены посредством отверстий 16 и 17 в дисках 6 и 7 с полостью 2 всасывания.

Насос снабжен обтекателями 18, установленными с внутренней стороны дисков 6 и 7 напротив отверстий 16 и 17. Рабочее колесо 4 установлено на валу 5 посредством зубчатой муфты, для чего на валу 5 и ведущем диске 6 выполнены зубчатые нарезки 19 и 20 соответственно. Камеры 11 подшипников 10 сообщены с полостью 3 нагнетания посредством трубопроводов 21, но возможно сообщение с помощью каналов, выполненных в корпусе 1. Обтекатель

18, расположенный с внутренней стороны ведущего диска 6 напротив отверстий 16, может быть установлен на валу 5 привода

1139896

30

40

ВНИИПИ Заказ 32/2б Тираж 58б Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (на чертеже не показан) . Кинематическая связь вала 5 с ведущим диском 6 может быть выполнена с помощью других известных устройств, обеспечивающих передачу крутящего момента и возможность радиаль5 ного осевого смещения рабочего колеса 4 относительно вала 5 привода и перекос их осей. Подшипники 10 и кольцевые выступы 13 могут быть выполнены из антифрикционного материала и снабжены конструктивными элементами, например специаль- l0 но спрофилированными поверхностями или фрезеровками, повышающими несущую способность. Подшипники 10 установлены на опорных поясках 8 дисков 6 и 7 с зазорами

22. Суммарная величина зазоров 14 не должна превышать 0,3 мм, так как при увеличении суммарного зазора свыше 0,3 мм возможно возникновение режима автоколебаний за счет увеличения неуравновешенной гидравлической силы со стороны пазухи 9, протечка через зазор 14 которой умень- 20 шится, свыше несущей способности гидростатической пяты, образованной выступами

12 и 13, с другой стороны рабочего колеса

4, которая уменьшается при увеличении зазора 14.

Описываемый насос работает следующим образом.

При запуске насоса и раскрутке рабочего колеса 4 подшипник 10 и кольцевые выступы 13 корпуса 1 работают в режиме подшипников скольжения. При этом относительные скорости движения достаточно малы, а нагрузки на опорные поверхности определяются практически только весом рабочего колеса 4.

По мере набора оборотов и появления давления жидкости в полости 3 нагнетания насоса жидкость по трубопроводам 21 поступает в камеры 11 подшипников 10, перепад давления в зазорах 22 увеличивается, рабочее колесо 4 всплывает в подшипниках 10 и самоустанавливается в радиальном направлении. Причем чем больше число оборотов рабочего колеса 4, тем жестче становятся гидростатические подшипники 10. Выполнение подшипников 10 гидростатическими с подачей питания из полости

3 нагнетания насоса позволяет автоматически повышать несущую способность подшипников 10 с.ростом числа оборотов рабочего колеса 4, т.е. автоматически уравновешивать действующие на колесо 4 радиальные силы. Появление перепада давления между полостями 2 и 3 нагнетания и всасывания насоса вызывает протечку жидкости через пазухи 9.

Увеличенная протечка через пазуху 9, зазор 14 между выступами 12 и 13 которой больше, вызывает появление гидравлической осевой силы, направленной в сторону этой пазухи 9. Эта сила смещает рабочее колесо 4, зазоры 14 между выступами 12 и 13 с обеих сторон выравниваются и рабочее колесо 4 самоустанавливается в осевом направлении. Неуравновешенные осевые силы воспринимаются жидкостью, протекающей по зазорам 14 между выступами

12 и 13, работающими в режиме гидропяты, причем чем больше число оборотов рабочего колеса, тем выше несущая способность такой пяты. При этом кольцевые выступы

12 и 13 выполняют одновременно две функции: гидростатической пяты с подачей жидкости от наружного диаметра и регулятора протечки жидкости через соответствующую пазуху 9 корпуса 1.

Протекающая через зазоры 22 и 14 жидкость поступает в полость 2 всасывания насоса через камеры 15 и отверстия 16 и 17 в дисках 6 и 7 и обтекателями 18 направляется вдоль внутренних поверхностей дисков

6 и 7, что уменьшает влияние этой жидкости на основной поток и уменьшает толщину пограничного слоя, снижая дисковые потери. Сообщение разгрузочных камер 15 с полостью 2 всасывания посредством отверстий 16 и 17 позволяет увеличить перепад давления в рабочих зазорах 22 гидростатических подшипников 10 и в зазорах 14 выступов 12 и 13, что повышает их несущую способность и позволяет обеспечить независимость самоустановки рабочего колеса 4 в осевом и радиальном направлениях.

Описанные гидравлические эффекты вызывают смещение рабочего колеса 4 относительно вала 5 привода, которые компенсируются зубчатыми нарезками 19 и 20 на валу 5 привода и на ведущем диске 6, образующими зубчатую муфту, передающую только крутящий момент и обеспечивающую возможность смещения рабочего колеса 4 относительно вала 5 привода в осевом и радиальном направлении и допускающую перекос осей рабочего колеса 4 и вала 5, т.е. кинематическая связь рабочего колеса 4 с валом 5 привода позволяет разгрузить опоры вала 5 привода и обеспечить самоустановку рабочего колеса 4 относительно корпуса 1.

Таким образом, обеспечивается самоустановка рабочего колеса 4 насоса за счет автоматического уравновешивания действующих на колесо 4 сил, причем с ростом числа оборотов рабочего колеса 4 жесткость самоустановки возрастает.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность работы насоса и его

КПД.