Центробежный насос
Изобретение относится к центробежным насосам, предназначенным для перекачивания жидкости с абразивными включениями, например нефти, и имеющим гидростатические подшипники (ГП), смазываемые перекачиваемой жидкостью. Центробежный насос содержит корпус с выходным патрубком (ВП), вал с рабочими колесами, который установлен в опорных узлах. Опорные узлы включают ГП, рабочие полости которых соединены с ВП центробежного насоса через устройство для очистки жидкости. Устройство установлено в верхней части ВП, соединено с ним через ряд отверстий и состоит из корпуса с крышкой. Внутренний объем корпуса разделен перегородкой на входную полость и накопительную камеру (НК). Входная полость соединена с нижней стороны с полостью насоса через отверстия в ВП, и с НК через зазор между перегородкой и крышкой. НК в верхней части имеет отверстия, через которые она гидравлически сообщена с ГП и имеет установленные у отверстий дефлекторы. Дефлекторы соединены с оболочкой над отверстиями и по бокам отверстий. Нижняя кромка дефлекторов расположена ниже уровня отверстий и перегородки. Изобретение направлено на повышение надежности работы и ресурса ГП насоса за счет предотвращения попадания в ГП посторонних частиц. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к общему машиностроению, а более конкретно к центробежным насосам, предназначенным для перекачивания жидкости с абразивными включениями, например нефти, и имеющим гидростатические подшипники, смазываемые перекачиваемой жидкостью.
Известен шнекоцентробежный насос, содержащий корпус, вал с установленными на валу рабочими колесами, и установленные в корпусе с двух концов вала подшипники скольжения с гидростатическими полостями, которые гидравлически подключены к выходу насоса, конкретно к выходному спиральному коллектору (RU 2062360 С1, 20.06.1996). Для обеспечения работоспособности и ресурса подшипников в указанном насосе, рабочие поверхности подшипников выполнены из износостойкого материала - карбида вольфрама или на основе карбида вольфрама, а гидравлическое подключение подшипников осуществлено к внутренней полости выходного спирального коллектора насоса через его боковую поверхность. При таком подключении обеспечивается сепарирующий эффект, который ограничивает количество и размер посторонних частиц в жидкости, отбираемой на подшипники.
Недостаток аналога состоит в том, что сепарирующий эффект, обусловленный движением жидкости по спиральному коллектору насоса, как показывает опыт эксплуатации такого насоса, не исключает возможности попадания в подшипник посторонних частиц, особенно частиц, которые превышают размер жиклирующих отверстий и могут привести к перекрытию жиклеров, нарушению работы подшипника и, как следствие, выходу его и насоса из строя. Это существенно снижает надежность работы подшипника и насоса.
Наиболее близким к изобретению является приведенный в том же патенте центробежный насос, содержащий корпус с выходным патрубком, вал с рабочими колесами, который установлен в опорных узлах, включающих гидростатические подшипники, рабочие полости которых соединены с выходным патрубком центробежного насоса через устройство для очистки жидкости (RU 2062360 С1, 20.06.1996). В известном насосе гидростатические полости подшипников гидравлически подключены к выходу насоса через центробежный сепаратор. Сепаратор имеет вход, которым гидравлически подключен к выходу насоса, и два выхода соответственно для очищенной и загрязненной жидкости. Выход сепаратора для чистой жидкости гидравлически подключен к входам в гидростатические полости подшипников.
Известному насосу присущи следующие недостатки:
- для отвода из сепаратора загрязненной жидкости требуется дополнительный расход перекачиваемой насосом жидкости, что снижает коэффициент полезного действия насоса;
- на валу насоса требуется установка дополнительных вращающихся деталей (барабана), вследствие чего удлиняется ротор и усложняется конструкция насоса;
- эффективность работы сепаратора существенно зависит от вязкости жидкости - при увеличении вязкости эффективность сепаратора снижается, поэтому при перекачке, например нефти, вязкость которой в зависимости от температуры может меняться на порядки, работа сепаратора будет нестабильна; при низкой температуре нефти степень ее очистки в сепараторе будет недостаточной.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении надежности работы и ресурса подшипников насоса за счет предотвращения попадания в подшипники посторонних частиц, способных перекрыть жиклеры подшипников и нарушить их работу, и снижения общего количества абразивных частиц в жидкости, отбираемой на подшипники.
Получаемый технический результат заключается в создании насоса, в котором максимально эффективно осуществляется очистка от посторонних частиц рабочей жидкости, отбираемой с выхода насоса на подшипники.
Для достижения указанного технического результата в центробежном насосе, содержащем корпус с выходным патрубком, вал с рабочими колесами, который установлен в опорных узлах, включающих гидростатические подшипники, рабочие полости которых соединены с выходным патрубком центробежного насоса через устройство для очистки жидкости, согласно изобретению устройство для очистки жидкости установлено в верхней части выходного патрубка, соединено с ним через ряд отверстий и состоит из корпуса с крышкой, внутренний объем которого разделен перегородкой на входную полость и накопительную камеру, причем входная полость соединена с нижней стороны с полостью насоса через отверстия в выходном патрубке, и с накопительной камерой через зазор между перегородкой и крышкой, накопительная камера в верхней части имеет отверстия, через которые она гидравлически сообщена с гидростатическими подшипниками и имеет установленные у отверстий дефлекторы, которые соединены с оболочкой над отверстиями и по бокам отверстий, а нижняя кромка дефлекторов расположена ниже уровня отверстий и перегородки.
Накопительная камера центробежного насоса может быть выполнена съемной.
На фиг.1 представлена схема центробежного насоса с сифоном и гидростатическим подшипником в разрезе перпендикулярно оси насоса; на фиг.2 - вид по стрелке А на отверстия в верхней части стенки выходного патрубка; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, конструктивная схема шнекоцентробежного насоса с гидростатическими подшипниками, на которые подача рабочей жидкости осуществляется через сифон, расположенный на выходном патрубке насоса; на фиг.4 - узел В на фиг.3, гидростатический подшипник с жиклером и гидростатической камерой; на фиг.5 - схематичный чертеж сифона со съемной накопительной камерой.
Насос содержит корпус 1, выходной патрубок 2, вал 3, опирающийся на гидростатические подшипники 4 и 5, сифон, образованный корпусом устройства 6 для очистки жидкости, перегородкой 7, дефлектором 8 и крышкой 9. Входная полость 10 устройства 6 для очистки жидкости соединяется с выходом из насоса через отверстия 11, выполненные в верхней части выходного патрубка 2. Перегородка 7 образует совместно с корпусом устройства 6 накопительную камеру 12 и отделяет накопительную камеру от входной полости 10 устройства 6. При этом форма и расположение перегородки 7 обеспечивает переменное проходное сечение входной полости устройства 6, сужающееся от входа к выходу. Между перегородкой 7 и крышкой 9 имеется зазор для прохода жидкости в накопительную камеру 12 из входной полости 10 устройства 6. Накопительная камера 12 соединяется с гидростатическими подшипниками 4 и 5 трубопроводом 13 через отверстия 14 в корпусе устройства 6 для очистки жидкости. Отверстия 14 отделены от накопительной камеры 12 дефлектором 8, который обеспечивает подвод жидкости к отверстиям снизу. Подшипники 4, 5 имеют гидростатические полости 15 и жиклеры 16.
Накопительная камера 12 может быть выполнена съемной для удобства ее очистки. В этом случае, как показано на фиг.5, накопительная камера 12 выполняется в виде усеченного тонкостенного сосуда с незамкнутой цилиндрической оболочкой 17. С боковой открытой стороны и снизу оболочки 17 приварена перегородка 7. На цилиндрической оболочке в верхней части выполнены отверстия 14 для гидравлического соединения с подшипниками 4, 5. С внутренней стороны оболочки 17 у отверстий 14 установлены дефлекторы 8, которые соединены с оболочкой 17 над отверстиями 14 и по бокам отверстий 14, а нижняя кромка дефлекторов 8 располагается ниже уровня отверстий 14 и перегородки 7. Накопительная камера закрепляется в корпусе устройства 6 для очистки жидкости с помощью крышки 9.
Насос работает следующим образом. При подаче жидкости насосом часть жидкости с выхода насоса через отверстия 11 в патрубке 2 отбирается от основного расхода и поступает во входную полость 10 устройства 6 для очистки жидкости. Благодаря расположению отверстий 11 в верхней части выходного патрубка 2 обеспечивается минимальный захват посторонних крупных частиц, так как вследствие сепарационного эффекта в насосе основная доля посторонних частиц будет находиться на большем радиусе корпуса, а на выходе насоса соответственно в нижней части патрубка 2. Восходящее направление движения жидкости с малой скоростью во входной полости 10 дополнительно снижает возможность уноса посторонних частиц потоком. Поступающий в накопительную камеру 12 поток, перетекая через перегородку 7, вначале движется по нисходящему направлению, а затем благодаря наличию дефлектора 8 поворачивает и приобретает восходящее направление по пути к отверстиям 14 (на фиг.1 движение жидкости показано стрелками). Заданный поворот потока жидкости и малая скорость его движения обеспечивают эффективное осаждение остальных захваченных потоком частиц в накопительной камере 12 и исключение их попадания в жиклеры 16 подшипников 4, 5. Тем самым повышается надежность и ресурс подшипников 4, 5 и насоса, в том числе и предназначенного для перекачки загрязненных жидкостей, например, нефти и воды.
1. Центробежный насос, содержащий корпус с выходным патрубком, вал с рабочими колесами, который установлен в опорных узлах, включающих гидростатические подшипники, рабочие полости которых соединены с выходным патрубком центробежного насоса через устройство для очистки жидкости, отличающийся тем, что устройство для очистки жидкости установлено в верхней части выходного патрубка, соединено с ним через ряд отверстий и состоит из корпуса с крышкой, внутренний объем которого разделен перегородкой на входную полость и накопительную камеру, причем входная полость соединена с нижней стороны с полостью насоса через отверстия в выходном патрубке и с накопительной камерой через зазор между перегородкой и крышкой, накопительная камера в верхней части имеет отверстия, через которые она гидравлически сообщена с гидростатическими подшипниками и имеет установленные у отверстий дефлекторы, которые соединены с оболочкой над отверстиями и по бокам отверстий, а нижняя кромка дефлекторов расположена ниже уровня отверстий и перегородки.
2. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что накопительная камера выполнена съемной.
