Насос відцентровий вертикальний

Технічне рішення, насос відцентровий вертикальний, належить до галузі машинобудування і може використовува тись переважно в насосах відцентрових вертикального виконання, типу КсВ для перекачування, наприклад, конденсату на теплових і атомних електростанціях. Відоме технічне рішення [1], яке урівноважує аксіальні сили насоса, і має розвантажувальний барабан, установлений на валу і розміщений з радіальним зазором (дроселюючою щілиною) всередині втулки. Остання закріплена на корпусній деталі. При роботі відцетрового вертикального насоса на кожному його ступені виникає аксіальна сила, обумовлена осевою несиметрією геометрії робочого колеса. Сумарне значення осевої сили залежить від кількості ступенів насоса і ваги ротора. Зазначені вище сили діють на роторну частину вниз, в бік входу потоку в насос. В той же час, рідина на останньому ступені, діє на торцову площину розвантажувального барабана, створюючи силу, спрямовану вгору, в бік протилежний першій. При цьому, частина рідини, через дроселюючу щілину надходить в камеру розвантажувального пристрою, з'єднану з вхідним патрубком. Тиск цієї рідини, на виході дроселюючої щілини, значно зменшується, тобто зменшується її дія на розвантажувальний барабан з боку відведення рідини. Таким чином, в результаті дії на барабан гідравлічних сил, різних за величиною і спрямованністю, вони урівноважуються, створюючи сприятливі змови для роботи підшипника. Традиційно, при проектуванні насосів, діаметр розвантажувального барабана насоса визначається з умови повного гідравлічного урівноважування ротора, при якому рівнодіюча гідравлічних осевих сил, що діють вертикально вниз і вгору, дорівнює нулю. При. роботі насоса, спроектованого за зазначеною ознакою, по мірі спрацювання робочих поверхонь, що утворюють дроселюючу щілину розвантажувального пристрою, а відповідно по мірі збільшення розміру щілини, відбувається поступове збільшення неурівноваженої сили, що діє вниз і сприймається радіально упорним підшипником. При подальшому збільшенні дроселюючої щілини, аксиальна сила досягає свого граничного значення, при якому відбувається нагрівання і вихід підшипника з ладу. Відомий в насосах [2], [3], підшипниковий вузол, що має здвоєні радіально-упорні підшипники, установлені зовнішнім кільцем в корпусі і внутрішнім кільцем на валу ротора Таке встановлення підшипника є жорстким і не може компенсувати неточності виготовлення (торцеве биття) деталей вузла, а також неспіввісність складання. Перекоси, що виникли на валу в процесі роботи, сприймає здвоєний радіально-упорний підшипник. В результаті цього підшипник нагрівається. Виникає необхідність зупиняти насос і міняти підшипник . Відомий відцентровий вертикальний насос [4], що має корпус з вхідним і вихідним патрубками, в якому розміщена виймальна частина, що має вал, на якому послідовно встановлені попередньо включене колесо, робочі колеса, розвантажуючий барабан, здвоєний радіально-упорний підшипник і муфта, при цьому робочі колеса встановлені почергово з напрямними апаратами, барабан знаходиться всередині втулки напірної кришки, а радіально-упорний підшипник зовнішніми кільцями установлений в корпусі підшипника. Загальними недоліками вказаних насосів є те, що в них застосовані розвантажувальні барабани, розрахункові розміри яких визначені умовами повного урівноваження гідравлічних осевих сил. Суттєвим недоліком, також є жорстка установка підшипників в корпусі. Вказані недоліки зменшують час експлуатації насоса до ремонта. Для усунення цих недоліків, поставлена задача, створити вертикальний відцентровий насос, що має більший ресурс роботи. Для вирішення поставленої задачі запропонований насос відцентровий вертикальний, що містить корпус з вхідним і вихідним патрубками, в якому розміщена виймальна частина, що містить вал, на якому послідовно установлені попередньо включене колесо, робочі колеса, розвантажувальний барабан, здвоєний радіальноупорний підшипник і муфта, при цьому робочі колеса установлені почергово з напрямними апаратами, барабан знаходиться всередині втулки напірної кришки, а радіально-упорний підшипник зовнішніми кільцями установлений в корпусі підшипника. Відповідно до корисної моделі, між зовнішніми торцями зовнішніх кілець, корпусом і кришкою розміщені пружні елементи, а розвантажувальний барабан виконаний по діаметру, відповідно до залежності Dб =(1,010....1,025)D0, де: D0 - розрахунковий діаметр барабана. Крім того, пружні елементи виконані у вигляді тарілчастої або хвилястої пружини. Перелічені відрізняючі ознаки, мають ряд позитивних властивостей і нерозривно пов'язані з технічним результатом, а саме: - між зовнішніми торцями зовнішніх кілець, корпусом і кришкою розміщені пружні елементи. Наявність пружних елементів дозволяє компенсувати перекоси, що утворилися при виготовлені і в процесі монтажу і наладки, а також демпфувати аксіальні коливання вала ротора і рівномірно розподіляти навантаження на доріжки і тіло котіння підшипника; - пружні елементи виконані у вигляді тарілчастої пружини. Запропонована конструкція пружних елементів найбільш технологічна при виготовленні; - пружні елементи виконані у вигляді хвилястої пружини. Такі пружні елементи найбільш чутливі до перекосів і аксіального переміщення ротора. Це означає, що пружний елемент м'яко сприймає і пом'якшує коливання; - розвантажувальний барабан виконаний по діаметру, відповідно до залежності Dб =(1,010...1,025)D0, де: D0 розрахунковий діаметр барабана. Заздалегідь збільшений в діаметрі барабан забезпечує більш тривалий термін роботи насоса. Зі збільшеним діаметром барабана, в початковий період часу насос працює з неурівноваженою осевою силою, спрямованою вгору. Це означає, що в даний момент часу працює верхня частина здвоєного підшипника Через деякий час дроселююча щілина збільшиться і насос буде працювати в режимі врівноважених осевих сил, а при подальшому збільшенні дроселюючої щілини, виникає неврівноважена гідравлічна осева сила, спрямована вниз. При цьому буде навантажена нижня частина здвоєного підшипника. Зазначені відрізняючі ознаки знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з одержаним результатом і дозволяють на високому технічному рівні здійснювати розробку нової конструкції відцентрового вертикального насоса зі збільшеною тривалістю роботи підшипників. Технічне рішення, що заявляється, пояснюється кресленнями. На Фіг.1 зображений загальний вигляд насоса відцентрового вертикального. На Фіг.2 зображене місце 1. На Фіг.3 зображене місце 2. На Фіг.4 зображена графічна залежність тривалості роботи від діаметра барабана T=f(D). Насос відцентровий вертикальний має корпус 1 з вхідним і вихідним патрубками 2, 3, в якому розміщена виймальна частина, що має вал 4, на якому послідовно установлені попередньо включене колесо 5, робочі колеса 6, 7, 8, 9, розвантажувальний барабан 10, здвоєний радіально-упорний підшипник 11 і муфта 12. Робочі, колеса 6, 7, 8, 9, установлені почергово з напрямними апаратами 13, 14, 15, 16. Всередині втулки 17, напірної кришки 18 знаходиться розвантажувальний барабан 10, діаметр якого виконаний відповідно до залежності (1,010...1,025)D0, де D0 - розрахунковий діаметр барабана, визначений з умови повного врівноваження гідравлічних осевих сил. Кільцевими (робочими) поверхнями втулки 17 і барабана 10, утворена дроселююча щілина 19, з'єднана з розвантажувальною камерою 20 і вхідним патрубком 2. Радіально-упорний підшипник 11, зовнішніми кільцями 21 установлений в корпусі 22 підшипника При цьому, між зовнішніми торцями зовнішніх кілець 21, корпусом 22 і кришкою 23 підшипника, розміщені пружні елементи 24. Насос відцентровий вертикальний працює так. Через вхідний патрубок 2 рідина надходить на передвключене колесо 5 і робоче колесо 6 першого ступеня і далі в канали напрямного апарата 13. По каналам напрямного апарата 13, рідина перетікає до його центральної частини і далі - в робоче колесо 7, другого ступеня. Колесо 7 другого ступеня подає рідину в наступний напрямний апарат 14 і т. д. Після виходу з останнього напрямного апарата 16, рідина прямує до ви хідного патрубка 3, а частина рідини надходить до розвантажувального барабана 10. При роботі насоса, на кожному ступені виникає неврівноважена гідравлічна осева сила, сумарна величина якої збільшується пропорційно кількості ступеню. Вказана сила діє вниз, в бік входу потоку в насос. При цьому частина рідини діє на торцеву поверхню розвантажувального барабана 10, створюючи осеву силу, спрямовану вниз, в протилежну сторону. В дроселюючій щілині 19 тиск знижується до величини тиску в розвантажувальній камері 20, що з'єднана з вхідним патрубком 2. Таким чином, з другого боку барабана 10 діє осева сила, обумовлена тиском в розвантажувальній камері. Результуюча сил, що діють на елементи ротора, сприймається верхньою частиною здвоєного підшипника 11. В процесі спрацювання робочих поверхонь розвантажувального барабана 10 і втулки 17 і, відповідно, збільшення розміру дроселюючої щілини 19, відбувається врівноваження осевої сили. Далі, через деякий час, при збільшенні дроселюючої щілини, з'являється неврівноважена осева сила, що діє вниз і сприймається нижньою частиною здвоєного підшипника. Таким чином, час роботи насоса збільшується завдяки більш рівномірного розподілу навантаження, що діє на верхню і нижню частину здвоєного радіально-упорного підшипника. Крім того, на стабільну роботу насоса впливає пружний елемент 24, виконаний у вигляді тарілчастої або хвилястої пружини. При наявності перекосів в системі "ротор-корпус", обумовлених неточністю виготовлення і складання, пружні елементи 24 їх компенсують. При дії аксіального навантаження на підшипник 11, відбувається рівномірний розподіл навантаження на доріжки і тіло котіння підшипника, внаслідок чого знижується можливість пошкодження елементів кочення, які спряжуються і, тим самим, підвищується довговічність роботи підшипника. Заявлене технічне рішення є новим і корисним, не потребує значних додаткових матеріальних затрат. Використання заявленого технічного рішення дало можливість вирішити поставлену задачу - збільшити ресурс роботи відцентрового вертикального насоса. Джерела інформації: 1. Ми хайлов А.К. и Малюшенко В.В., Лопастные насосы, М, Машиностроение, 1977г., с.206, рис.1106. 2. Марцинковский В.С., Ворона П.М., Насосы атомных электростанций, М, Энергоатомиздат, 1987г., с.68, рис.2.32. 3. Малюшенко В.В., Михайлов А.К, Монтаж энергетических насоссов ТЭС и АЭС, М., Энергоиздат, 1989г., с.42, рис.21. 4. Михайлов А.К. и Малюшенко В.В., Лопастные насосы, М, Машиностроение, 1977г., с.250, рис.36. прототип.