Насос відцентровий двостороннього входу

Корисна модель відноситься до галузі насособудування і може бути використаний в конструкціях відцентрових насосах двостороннього входу для перекачування рідин. Відомий відцентровий насос двостороннього входу [1, стор.60], що містить корпус з нерухомо встановленими ущільнюючими кільцями, кришку і ротор в складі валу та встановленого на ньому робочого колеса двостороннього входу. Між ущільнюючими кільцями і робочим колесом є торцеві щілини, а з обох боків корпуса насоса встановлені підшипники, що сприймають радіальне навантаження, і підшипниковий вузол в складі двох спарених радіально-упорних підшипників, що утримують ротор від зміщення під дією неврівноважених осьових сил. Вказаний підшипниковий вузол значно ускладнює конструкцію насоса і повністю не вирішує проблему самоврівноважування ротора, оскільки діапазон застосування радіально-упорних підшипників обмежений частотою обертання і характером їх навантаження. Найбільше впливає на осьову силу частота обертання ротора в робочому режимі і в перехідних режимах „пуск-зупинка". В насосах зазначеного типу точно відрегулювати відстань між ущільнюючими кільцями корпуса і робочим колесом, яка б була оптимальною в неробочому, робочому та перехідних режимах неможливо. Це приводить до швидкого зносу радіально-упорного підшипникового вузла та не сприяє стабільній роботі насоса, особливо стосовно ккд. Також відомий [2], вибраний як найближчий аналог, відцентровий насос двостороннього входу, що має корпус з двома ущільнюючими кільцями, кришку і ротор, що містить вал і робоче колесо. Між робочим колесом і ущільнюючими кільцями є радіальні щілини, по боках корпуса насоса встановлені два підшипники для сприймання радіального навантаження і підшипниковий вузол осьового навантаження, при цьому, в останньому по обидва боки підшипника осьового навантаження і боковими поверхнями вузла встановлені пружні елементи, осьова деформація яких менша ширини торцевих щілин, що виконані з обох боків колеса між ним і ущільнюючими кільцями. Проте таке рішення має певні недоліки. Це перш за все збереження значної конструктивної та те хнологічної складності насосу, а введення додаткових пружних елементів значно знижує його міжремонтний період і не гарантує стабільної роботи насосу стосовно ккд, тому що коефіцієнт пружності елементів змінюється під час експлуатації і вони перестають якісно регулювати торцеві щілини між робочим колесом і ущільнюючими кільцями. В основу корисної моделі покладено задачу усунути перелічені недоліки шляхом створення насосу двостороннього входу з ротором, що гідравлічне самоврівноважується, завдяки чому досягається суттєве спрощення конструкції насосу за рахунок відмови від підшипникового вузла осьового навантаження, а також покращення стабільності роботи робочого колеса насоса за рахунок його постійної гідравлічної врівноваженості. Поставлена задача вирішується тим, що в насос відцентровий двостороннього входу, що складається з корпусу з двома ущільнюючими кільцями і ротору, що містить вал і робоче колесо, по боках корпуса насоса установлені два підшипники для сприймання радіального навантаження, згідно з корисною моделлю з обох боків робочого колеса встановлено гідродинамічні упорні (осьові) підшипники в складі нерухомого диска з двома кільцевими камерами, що з'єднані дросельними отворами з колектором, і рухомого диска, що обертається разом з робочим колесом насоса та жорстко з ним з'єднаний, причому колектор підшипників гідравлічно сполучений з напірним контуром насоса. Крім того, дросельні отвори нижньої камери мають більший діаметр, ніж верхньої, а рухомий диск гідродинамічного упорного підшипника має радіальні канавки, які не доходять до верхнього краю верхнього кільцевого каналу так, щоб порожнини цих канавок при центральному положенні робочого колеса не сполучалися з верхнім кільцевим каналом. При чому радіальні канавки мають нахил в напрямку обертання ротора під кутом в межах 25-30°. Суть корисної моделі насосу відцентрового двостороннього входу, що заявляється, пояснюється кресленнями. На Фіг.1 зображено загальний вигляд насосу з вирізами в кришці та інших складових насосу для наочного представлення запропонованої конструкції, на Фіг.2 - вузол гідродинамічного упорного підшипника в повздовжньому перерізі, на Фіг.3 - нерухомий, а на Фіг.4 - рухомий диски гідродинамічного упорного підшипника в об'ємному вигляді. Насос відцентровий двохстороннього входу складається з корпусу 1, кришки 2, ущільнюючих кілець 3, ротора в складі валу 4 і робочого колеса 5, підшипників 6 для сприйняття радіального навантаження. З обох боків робочого колеса 5 встановлено гідродинамічні упорні підшипники в складі нерухомого 7 і рухомого 8 дисків та колектора 9. При цьому в нерухомому диску 7 зроблені верхня 10 і нижня 11 кільцеві камери з дросельними отворами 12 і 13, які сполучаються з колектором 9, а в рухомому диску 8 зроблені радіальні канавки 14 з нахилом до радіусу в напрямку обертання диска. Між нерухомим 7 і рухомим 8 дисками є торцева щілина 15. Насос працює в такий спосіб. При обертанні ротора насоса двостороннього входу робоча рідина подається в нагнітальний контур на виході насоса. При цьому в кільцевих камерах гідродинамічних упорних підшипників виникають протилежно спрямовані гідравлічні сили рівні за величиною при центральному положенні робочого колеса 5. При виникненні навантаження з будь-якого боку робочого колеса 5, яке намагається зсунути ротор в той або інший бік, торцева щілина 15 одного з підшипників збільшується, а в другого - зменшується. У міру збільшення торцевої щілини починається підвищене перетікання рідини з верхньої кільцевої камери 10, в наслідок чого в ній зменшується гідравлічний тиск. Падіння тиску значно прискорюється тим, що порожнини радіальних канавок 14 рухомого диска при розширені торцевої щілини сполучаються з верхньою кільцевою камерою 10, і рухомий диск 8 починає працювати як колесо відцентрового вихрового насосу. При цьому збільшенню витрати цього насосу перешкоджає наявність гідравлічних опорів дросельних отворів 12 і 13 в кільцевих камерах 10 і 11, в результаті чого тиск в торцевій щілині 15, що збільшилась, миттєво і різко зменшується. В той же час тиск робочої рідини в щілині протилежного гідравлічного підшипника, що зменшилась, збільшується і спочатку перешкоджає подальшому осьовому зміщенню ротора, а потім повертає його в центральне положення до тих пір, поки тиски в кільцевих камерах обох підшипників не вирівняються. Наявність двох кільцевих камер 10 і 11 сприяє врівноваженню моментів, які можуть виникнути на робочому колесі при перекачуванні промислових рідин. Збільшенню врівноважуючого моменту сприяє також і те, що в нижній камері 11 тиск залишається більшим, ніж в верхній завдяки тому, що дроселюючи отвори в ній 13 мають більший діаметр порівняно з отворами 12 верхньої. Таким чином, для всіх сил та моментів, що виникли, з'являється протидія, яка повертає ротор в попереднє становище до тих пір, поки не настане рівновага всіх гідродинамічних сил. Це сприяє стабільній роботі насоса на всіх режимах. Застосування технічного рішення заявленої корисної моделі дозволяє вирішити поставлену задачу спрощення конструкції та підвищення стабільності роботи насоса, його ККД на 2-3% і придатне до застосування в любих типах відцентрових насосів двостороннього входу. Джерела інформації 1. Будов В.М. Судовые насосы. Справочник. - Л.: Судостроение, 1988. - 432с. 2. Патент України 63790А кл.7 F04D1/00, F04D29/04 Насос відцентровий двостороннього входу.