Турбонасос

Полезная модель относится к насосостроению, в частности к насосным агрегатам с приводными устройствами, и может быть использована преимущественно в центробежных насосах, совмещенных с турбинным пневматическим приводом. Насосные установки или системы, включающие насос и приводное устройство насоса, широко применяются на практике и описаны в литературе (Политехнический словарь, М., "Советская энциклопедия, 1976, с. 515). В большинстве случаев в таких агрегатах используют лопастные насосы с пневматическим, гидравлическим или электрическим приводом. В практике шахтного водоотлива широко применяются турбонасосы, состоящие из пневматического турбинного привода, соединенного с центробежным насосом. Турбонасор" подключают к сети сжатого воздуха. Учитывая сложные условия эксплуатации; значительную загрязненность перекачиваемой среды твердыми включениями, к турбонасосам шахтного водоотлива предъявляются требования высокой ремонтопригодности, возможности быстрой замены вышедших из строя насоса или турбинного привода. В качестве прототипа выбран забойный турбонасос Н-ІМ (Забойный турбонасос типа Н-ІМ. Паспорт и краткая инструкция по уходу и эксплуатации). Турбонасос состоит из общего корпуса литой конструкции, в котором выполнены турбинная проточная часть и насосная проточная часть. В турбинной проточной части корпуса расположен ротор турбины, а в насосной проточной части - рабочее колесо насоса. Ротор турбины и рабочее колесо насоса жестко закреплены на полом валу, который установлен в корпусе с возможностью вращения. Возможность вращения полого вала обеспечивается его установкой в подшипниковых узлах на неподвижной оси, закрепленной в корпусе турбонасоса. Турбинная проточная часть корпуса выполнена с устройством подвода сжатого воздуха на лопатки ротора турбины и выхлопным каналом для отвода отработанного воздуха. Насосная проточная часть имеет всасывающий раструб и отводной канал, который соединяют с водонапорным шлангом. Турбонасос работает следующим образом. После подключения турбонасоса к сети сжатого воздуха последний поступает в турбинную проточную часть корпуса, воздействует на лопатки ротора турбины, приводит во вращение ротор турбины и выбрасывается в атмосферу через выхлопной канал. Таким образом происходит преобразование энергии сжатого воздуха в механическую энергию вращения ротора турбины. Вращение ротора турбины передается рабочему колесу центробежного насоса через полый вал, на котором закреплены ротор турбины и рабочее колесо насоса. Вращение рабочего колеса насоса обеспечивает перекачивание среды через всасывающий раструб в отводной канал. Общими признаками заявляемой полезной модели и прототипа являются корпус с турбинной проточной частью и насосной проточной частью корпуса, ротор турбины, расположенный в турбинной проточной части корпуса, рабочее колесо насоса, расположенное в насосной проточной части корпуса, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения, на котором жестко закреплены ротор турбины и рабочее колесо насоса, средства для пропускания сжатого воздуха через турбинную проточную часть корпуса, средства для подвода и отвода перекачиваемой среды, соединенные с насосной проточной частью корпуса. Турбонасос H-IM имеет низкий уровень ремонтопригодности, так как конструкция турбонасоса требует применения специальных приспособлений при выполнении сборочно-разборочных работ, связанных с заменой вышедших из строя деталей и узлов турбонасоса, и не обеспечивает многовариантности агрегатирования в турбонасосе турбинной и насосной проточной частей корпуса при выполнении ремонтных работ. В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования турбонасоса, в котором за счет конструктивных особенностей его выполнения обеспечивается возможность многовариантного агрегатирования в турбонасосе различных типоразмеров турбинного и насосного узлов, исключается необходимость в специальных приспособлениях при выполнении сборочно-разборочных работ и тем самым повышается уровень ремонтопригодности турбонасоса. Поставленная задача решается тем, что в турбонасосе, содержащем корпус с турбинной проточной частью и насосной проточной частью корпуса, ротор турбины, расположенный в турбинной проточной части корпуса, рабочее колесо насоса, расположенное' в насосной проточной части корпуса, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения, на котором жестко закреплены ротор турбины и рабочее колесо насоса, согласно·полезной модели, корпус турбонасоса выполнен разъемным с возможностью разъединения турбинной и насосной проточной частей корпуса и содержит узел разъемного соединения указанных частей корпуса, который выполнен унифицированным для различных типоразмеров турбинной и насосной проточной частей корпуса. Перечисленные признаки составляют сущность заявляемой полезной модели. Целесообразно выполнить узел разъемного соединения в виде симметричного относительно оси вала фланцевого соединения с центрирующими поверхностями и стяжными шпильками, расположенными концентрично относительно оси вала по периферийной части корпуса турбонасоса. Выполнение корпуса насоса разъемным, с возможностью разделения турбинной и насосной проточных частей корпуса, с унифицированным узлом разъемного соединения для различных типоразмеров турбинной и насосной проточной частей корпуса, а также другие признаки, составляющие сущность полезной модели, обеспечивают возможность многовариантного агрегатирования в турбонасосе различных типоразмеров турбинного и насосного узлов, подбора необходимых типоразмеров указанных узлов из числа имеющихся в распоряжении и агрегатирования их в турбонасосе с учетом параметров проточных частей, приемлемых для заданных условий эксплуатации, без применения специальных приспособлений при выполнении сборочноразборочных работ, то есть достигаемый технический результат находится в причинно-следственной связи с признаками, составляющими сущность заявляемой полезной модели. На чертеже изображен продольный разрез турбонасоса. Турбонасос содержит разъемный корпус, состоящий из турбинной части 1 и насосной части 2. В турбинной части 1 корпуса выполнена турбинная проточная часть 3, а в насосной части 2 - насосная проточная часть 4. В турбинной проточной части 3 расположен ротор турбины 5, а в насосной проточной части 2 - рабочее колесо 6 насоса, В турбинной части 1 корпуса турбонасоса установлен с возможностью вращения полый вал 7. Возможность вращения вала 7 обеспечена его установкой на оси 8 при помощи подшипниковых узлов 9 и 10, Ось 8 неподвижно закреплена в турбинной части 1 корпуса турбонасоса. Ротор турбины 5 и рабочее колесо 6 насоса жестко закреплены на противоположных концах полого вала 7. Узел соединения разъемных частей корпуса выполнен фланцевого типа, содержит опорный буртик 11 на турбинной части 1 корпуса, опорную площадку 12 на насосной части 2 корпуса, а также сопрягаемые посадочные поверхности для центровки сборки, выполненные по типу "вал-отверстие", причем вал 13 выполнен на турбинной части 1 корпуса, а отверстие 14 выполнено в насосной части 2 корпуса. Узел соединения также содержит стяжные шпильки 15, которые расположены концентрично относительно оси полого вала 7 по периферийной части корпуса турбонасоса. Все элементы соединения разъемных частей корпуса выполнены и расположены симметрично относительно оси полого вала 7, образуя симметричное относительно оси указанного вала фланцевое соединение турбинной части 1 и насосной части 2 корпуса турбонасоса. Веб элементы фланцевого соединения и их размеры выполнены унифицированными для различных типоразмеров турбинной и насосной частей корпуса. Турбонасос подключают к сети сжатого воздуха. Сжатый воздух поступает в турбинную проточную часть 3 корпуса, воздействует на лопатки ротора турбины 5, приводит во вращение ротор турбины 5 и выбрасывается в атмосферу. Вращение ротора турбины 5 передается рабочему колесу насоса 6 через полый вал 7. Вращением рабочего колеса насос 6 обеспечивает перекачивание среды через всасывающий раструб в напорную магистраль. Предлагаемая конструкция турбонасоса позволяет быстро, без применения специальных приспособлений выполнить сборочно-разборочные- работы по замене вышедших из строя узлов турбонасоса, обеспечивает возможность многовариантного агрегатирования в турбонасосе различных типоразмеров турбинного и насосного узлов, что повышает уровень ремонтопригодности турбонасоса, а также дает возможность расширить рабочую зону турбонасоса по подаче и напору за счет варьирования рабочими характеристиками проточных частей турбины и насоса.