Відцентровий насос

Изобретение относится к гидромашинам, в частности к центробежным насосам, используется для перекачивания жидкостей, в т.ч. и жидкостей, не допускающих контакта со смазкой, например, в пищевой промышленности, а также при перекачке жидкого топлива, смазочных масел и т.д. Известен центробежный насос, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, внутри которого расположены вал и установленный на валу с возможностью вращения рабочий орган в виде лопастного колеса, опорой которому служат подшипники [Малюшенко В.В., Михайлов А.К. Энергетические насосы. Энергоиздат, 1981, с. 129]. Недостатком известного насоса является сложность конструкции, значительные трудоемкость изготовления, материалоемкость и затраты на эксплуатацию в связи с присутствием в конструкции подшипников, требующих устройства подшипниковых узлов в корпусе насоса и организации системы их смазки. Следующим недостатком насоса является наличие вибрации, уровень которой определяется как неуравновешенностью масс на рабочем органе, так и изгибом вала в подшипниках, удаленных от места расположения рабочего органа, под действием сил инерции этих масс. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому и принятым за прототип является центробежный насос, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, внутри которого расположены вал и установленный на валу с возможностью вращения рабочий орган в виде лопастного колеса, но не имеющий подшипников, а использующий в качестве опор рабочего органа щелевые уплотнения между рабочим органом и корпусом (Авт.св. СССР №1771248, кл. F 04 D 29/04, 1988]. Использование щелевых уплотнений в качестве опор рабочего органа упрощает конструкцию насоса, уменьшает его материалоемкость, трудоемкость изготовления и затраты на эксплуатацию. Однако рабочий орган такого насоса не имеет стабильной фиксации в корпусе при вращении, а кроме того, и первоначальной центровки в щелевых уплотнениях, что при наличии сил инерции неуравновешенных масс, радиальной и осевой сил, действующих на колесо, является причиной, вызывающей вибрацию насоса и возможные задиры колеса о корпус. Кроме этого, насос содержит гидравлическую систему разгрузки осевой силы с организованной утечкой жидкости из разгрузочной полости в полость всасывания через дренажный канал, что усложняет его конструкцию. Заявляемое изобретение направлено на создание центробежного насоса по эффективности равноценного насосу - прототипу, но более простого по конструкции и обладающего меньшей вибрацией, в котором за счет изменения конструкции рабочего органа и корпуса обеспечено опирание, центрирование и стабильная фиксация рабочего органа на поверхности проточной части корпуса. В результате осуществления изобретения получены следующие технические эффекты: - рабочий орган устанавливается в корпусе насоса, опираясь на центрирующую и стабильно фиксирующую его при вращении коническую поверхность проточной части корпуса, что снижает вибрацию насоса; - на рабочем органе насоса не возникает осевая сила, поскольку давление жидкости в осевых направлениях проточной части рабочего органа воспринимается стенками корпуса, в связи с чем насос не содержит разгрузочного устройства, что упрощает его конструкцию; - насос имеет меньшие потери объемные жидкости, прошедшей через рабочий орган в сравнении с прототипом, за счет уменьшения суммарной площади зазоров, соединяющих полости всасывания и нагнетания, а также за счет того, что движение катков рабочего органа препятствует ее межканальным перетокам; - конструкция рабочего органа позволяет обеспечить высокую чистоту обработки его проточной части. Поставленная задача решается тем, что в центробежном насосе, содержащем корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, внутри которого расположены вал и установленный на валу с возможностью вращения рабочий орган, согласно изобретению, рабочий орган выполнен в виде дискретно расположенных по окружности конических катков, которые закреплены на радиальных пальцах с возможностью вращения вокруг последних, проточная часть корпуса выполнена в виде двух обращенных меньшими основаниями навстречу друг другу соосных усеченных конических поверхностей, к одной из которых рабочий орган прижат по образующим катков посредством упругого элемента, при этом вершины конусов, образующих наружные поверхности катков, объединены в точке на оси симметрии конических поверхностей проточной части корпуса. При этом радиальные пальцы закреплены на крестовине, установленной внутри полого вала, и размещены в прорезях полого вала, упругий элемент размещен внутри полого вала в напряженном состоянии с возможностью контакта с крестовиной. Совокупность всех существенных признаков, включая отличительные, описывает центробежный насос, в котором в промежутках между катками рабочего органа образованы центробежные каналы для прохода перекачиваемой жидкости, эффективность работы которых при уменьшении объемных потерь и улучшении чистоты поверхности проточной части корпуса и рабочего органа будет равноценна по эффективности каналам лопастного колеса Центробежные каналы ограничены поверхностями конических катков рабочего органа и коническими поверхностями проточной части корпуса, с одной из которых катки контактируют за счет прижима посредством упругого элемента при наличии минимального допустимого зазора между катками и противоположной конической поверхностью проточной части корпуса. Выполнение насоса с проточной частью корпуса в виде усеченных конических поверхностей, размещенных меньшими основаниями друг к другу и расположение на их оси симметрии вершин конусов, образующих наружные поверхности катков рабочего органа, обеспечивает качение катков при вращении рабочего органа без скольжения, равномерность зазоров по высоте катков, центровку рабочего органа. За счет предложенной конструкции рабочего органа и корпуса, их взаимного расположения обеспечено опирание, центрирование и стабильная фиксация рабочего органа на конической поверхности проточной части корпуса, что значительно снижает вибрацию насоса, устраняет возникновение осевого усилия, действующего на рабочий орган, тем самым упрощает конструкцию насоса, т.к. отпадает необходимость в разгрузочных устройствах. Закрепление радиальных пальцев на крестовине, установленной внутри полого вала, и размещение в прорезях полого вала, а также расположение упругого элемента внутри палого вала в напряженном состоянии с возможностью контакта с крестовиной является наиболее простым способом закрепления катков рабочего органа на валу и прижатия их к конической поверхности проточной части корпуса. На фиг.1 изображен продольный разрез центробежного насоса; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Центробежный насос содержит корпус 1, внутри которого размещен рабочий орган, состоящий из крестовины 2 с дискретно расположенными по окружности радиальными пальцами 3, на которых размещены с возможностью вращения относительно пальцев 3 конические катки 4, выполненные, например, из резины, флубона и прочего материала. Проточная часть корпуса 1 выполнена в виде двух соосных усеченных конических поверхностей 5 и 6, обращенных меньшими основаниями друг к другу. Оси симметрии этих конических поверхностей 5, 6 проточной части корпуса совпадают с осью крестовины 2 рабочего органа. Вершины конусов, образующих наружные поверхности катков 4, объединены в точке К на оси крестовины 2, где пересекаются оси всех радиальных пальцев 3. Катки 4 выполнены такой конусности, что по своим образующим прижаты в конической поверхности 5 проточной части корпуса 1 со стороны всасывания, упругим элементом в виде пружины 7 через шайбу 8. При этом между конической поверхностью 6 корпуса 1 имеется гарантированный зазор Г. Пружина 7 и шайба 8 размещены внутри полого вала 9, связанного с валом 10 электродвигателя 11. Вал 9 имеет со стороны рабочего органа аксиальные прорези 12, в которых располагаются пальцы 3 рабочего органа. В корпусе 1 вал 9 уплотняется манжетой 13 и имеет закрепленный на нем обтекатель 14. Между катками 4 рабочего органа образованы центробежные каналы 15, ограниченные коническими поверхностями 5 и 6 проточной части корпуса 1 и наружными поверхностями катков 4. Ввод жидкости осуществляется через центральный всасывающий патрубок 16, а вывод - через периферийный нагнетательный патрубок 17. Центробежный насос работает следующим образом. При вращении вала 10 электродвигателя 11 уплотняемый в корпусе 1 манжетой 13 вал 9 насоса с закрепленным на нем обтекателем 14 захватывает размещенные в его прорезях 12 пальцы 3 рабочего органа и приводит во вращение рабочий орган. При этом катки 4, прижатые через шайбу 8 пружиной 7 к конической поверхности 5 проточной части корпуса 1 при наличии гарантированного зазора Г между катками 4 и конической поверхностью 6 обкатываются по конической поверхности 5 проточной части корпуса 1, совершая одновременно вращение вокруг осей пальцев 3 крестовины 2. Перекачиваемая насосом жидкость из всасывающего патрубка 16 попадает в центробежные каналы 15 рабочего органа, вращающегося с угловой скоростью вала 9 и за счет центробежных сил движется в каналах 15 от центра рабочего органа к его периферии, получая дополнительную механическую энергию, и выводится через нагнетательный патрубок 17. Таким образом, заявляемая конструкция насоса обеспечивает его работу без подшипников при центровке и стабильной фиксации рабочего органа в корпусе насоса путем непосредственного опирания рабочего органа на корпус, что уменьшает вибрацию насоса. Насос не нуждается в устройстве разгрузки от осевой силы, а его рабочий орган - в покрывных дисках, что упрощает конструкцию насоса, уменьшает массу насоса. Его конструкция позволяет выполнять рабочий орган насоса из любых подходящих по условиям работы и поддающихся мехобработке материалов, выполняя ее на стандартном оборудовании, что не требует организации специального производства.