Багатоступеневий відцентровий насос із передвключеним (бустерним) пристроєм

Реферат: Багатоступеневий відцентровий насос із передвключеним (бустерним) пристроєм містить напірну і вхідну кришки, корпус з напрямними апаратами й робочими колесами, вал, підшипники ковзання. При цьому передвключений пристрій утворений передвключеним осьовим колесом і лопатним напрямним апаратом. UA 69197 U (12) UA 69197 U UA 69197 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі гідромашинобудування, а саме до живильних відцентрових багатоступеневих насосів, у тому числі й високообертових, і може бути використана для подачі живильної води в енергоблоки теплових і атомних електростанцій. Відомий багатоступеневий насос із бічним підводом, що містить напрямні апарати й робочі колеса, установлені на валу, що спирається на підшипники ковзання із примусовим змащенням. Розвантаження осьового зусилля ротора здійснюється за допомогою розвантажувального поршня й упорного підшипника. Кінцеві ущільнення - механічні торцевого типу. Насос забезпечений передвключеним (бустерним) пристроєм, що представляє собою встановлений перед ним додатковий передвключений (бустерний) насос, що створює тиск на вході в багатоступеневий відцентровий насос, достатній для забезпечення його безкавітаційної роботи [Бушзипер П. Концепция конструкции питательных насосов фирмы Sulzer. - Вестник ЮжноУральского государственного университета, серия "Машиностроение", выпуск 6. - № 1 (41). 2005. - С. 65-72]. Дана конструкція насоса вибрана як прототип для об'єкта, що заявляється. Недоліком розглянутого насоса є великі капітальні й експлуатаційні витрати, тому що необхідність установлення й використання додаткового бустерного насоса збільшує вартість як самого об'єкта, так і його життєвого циклу, а також вимагає збільшення площ і вкладень для його установлення. В основу корисної моделі поставлена задача створення багатоступеневого відцентрового насоса, в якому, шляхом введення нових конструктивних елементів і нового виконання існуючих конструктивних елементів, забезпечуються підвищення всмоктувальної здатності й можливість експлуатації насоса без додаткового бустерного насоса, результатом чого є зниження капітальних і експлуатаційних витрат. Поставлена задача вирішується тим, що в багатоступеневому відцентровому насосі, що містить напірну й вхідну кришки, корпус секційного типу з напрямними апаратами й робочими колесами, установленими на валу, що спирається на підшипники ковзання, пристрій розвантаження осьового зусилля, відповідно до корисної моделі: - на вході в насос у вхідній кришці розміщений передвключений пристрій, що складається із передвключеного осьового колеса з можливістю виконання його втулки з діаметром, що збільшується від входу до виходу, і лопатевою системою з густотою лопатевих ґрат на зовнішньому діаметрі в інтервалі від 2,0 до 4,0, а також з можливістю виконання лопатевої системи колеса багаторядною, і напрямного апарата з можливістю виконання його лопатної системи багатокаскадною; - пристрій, що підводить рідину в насос, виконано осьовим; - підшипник ковзання з боку вхідної кришки розміщений у втулці напрямного апарата вхідного пристрою й виконаний працюючим на рідині, що перекачується. Введення в компонування багатоступеневого відцентрового насоса передвключеного пристрою, розміщеного на вході в насос у вхідній кришці, і який складається із передвключеного осьового колеса й напрямного апарата, установленого між передвключеним осьовим колесом і відцентровим робочим колесом першого ступеня, дозволяє використовувати динамічну складову напору передвключеного колеса для збільшення наявного кавітаційного запасу на вході у відцентрове робоче колесо. При цьому також зберігається висока економічність насоса за рахунок оптимального узгодження потоку, що виходить із передвключеного осьового колеса, із вхідною ділянкою лопатевої системи відцентрового робочого колеса. Можливе виконання втулки передвключеного осьового колеса профільованою з діаметром, що збільшується від входу до виходу, дозволяє уникнути відриву потоку в лопатевій системі передвключеного осьового колеса і, як наслідок, підвищити економічність передвключеного пристрою й уникнути зниження економічності насоса в цілому. Можливе виконання лопатевої системи передвключеного осьового колеса з густотою лопатевих ґрат на зовнішньому діаметрі в інтервалі від 2,0 до 4,0 забезпечує максимальний ефект підвищення всмоктувальної здатності насоса. При цьому густота лопатевих ґрат τз визначається по формулі: τз=(z×lз)/(π×Dз), де z - кількість лопатей передвключеного осьового колеса; l3 - довжина лопаті передвключеного осьового колеса на зовнішньому діаметрі, м; Dз - зовнішній діаметр передвключеного осьового колеса, м. Виконання лопатевої системи передвключеного осьового колеса, що має густоту лопатевих ґрат на зовнішньому діаметрі в інтервалі від 2,0 до 4,0, багаторядною дозволяє скоротити осьові габарити передвключеного осьового колеса при збереженні підвищеної густоти його лопатевої системи. При цьому також збільшується напір передвключеного осьового колеса, й 1 UA 69197 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 тим самим підвищується наявний кавітаційний запас на вході у відцентрове робоче колесо насоса. Виконання лопатної системи напрямного апарата передвключеного пристрою багатокаскадною дозволяє уникнути технологічних труднощів, пов'язаних з технологією виготовлення закритих довгих скривлених лопаток, при збереженні значення густоти його лопатної системи напрямного апарата, необхідної для запобігання відриву потоку й забезпечення високої економічності передвключеного вхідного пристрою й насоса в цілому. Виконання пристрою, що підводить рідину в насос, осьовим, котрий, у порівнянні з бічним, має менший коефіцієнт гідравлічного опору й забезпечує мінімальну нерівномірність розподілу швидкостей потоку на вході в робоче колесо першого ступеня, дозволяє додатково підвищити всмоктувальну здатність багатоступеневого відцентрового насоса. Розміщення у втулці напрямного апарата передвключеного пристрою гідродинамічного або гідростатичного підшипника ковзання дозволяє відмовитися від підшипника з мастильним змащенням, що дає можливість формування осьового підведення рідини, і в такий спосіб додатково підвищити всмоктувальну здатність і, крім того, компенсувати негативний ефект збільшення осьових габаритів насоса при введенні в його компонування передвключеного пристрою, зберігаючи осьові габарити багатоступеневого відцентрового насоса на рівні прототипу. Таким чином, використання сукупності наведених ознак корисної моделі, що заявляється, забезпечує підвищення всмоктувальної здатності й виключає необхідність використання додаткового бустерного насоса і як наслідок, знижує капітальні й експлутаційні витрати. Корисна модель, що заявляється, пояснюється кресленнями, на яких представлені: Фіг. 1 - багатоступеневий відцентровий насос із передвключеним (бустерним) пристроєм, поздовжній розріз; Фіг. 2 - розгортка кільцевого перерізу лопатевої системи передвключеного осьового колеса на зовнішньому діаметрі (однорядні ґрати); Фіг. 3 - розгортка кільцевого перерізу лопатевої системи передвключеного осьового колеса на зовнішньому діаметрі (дворядні ґрати); Фіг. 4 - розгортка кільцевого перерізу лопатевої системи передвключеного осьового колеса на зовнішньому діаметрі (трирядні ґрати); Фіг. 5 - розгортка кільцевого перерізу лопатної системи напрямного апарата передвключеного пристрою на зовнішньому діаметрі (однокаскадні ґрати); Фіг. 6 - розгортка кільцевого перерізу лопатної системи напрямного апарата передвключеного пристрою на зовнішньому діаметрі (двокаскадні ґрати). Багатоступеневий відцентровий насос містить зовнішній корпус 1 (фіг. 1) з напірною 2 і вхідною 3 кришками. Внутрішній корпус секційного типу (картриджне виконання як варіант) включає секції 4, робочі колеса 5 з напрямними апаратами 6 і трубу підводу 7 з напрямним апаратом передвключеного пристрою 8. Робочі колеса 5 установлені на валу 9, що спирається на підшипник ковзання 10 із примусовим мастильним змащенням і гідродинамічний або гідростатичний підшипник ковзання 11, що працює на рідині, що перекачується, і розміщується у втулці напрямного апарата передвключеного пристрою 8. На вході в насос на валу 9 установлене передвключене осьове колесо 12 з однорядною лопатевою системою (фіг. 2) або, як варіант, багаторядною лопатевою системою (фіг. 3, 4). Як кінцеве ущільнення вала 9 з боку напірної кришки 2 застосоване механічне ущільнення торцевого типу 13. Для розвантаження осьових сил використані розвантажувальний поршень 14 і упорний підшипник сегментного типу 15. Лопатна система напрямного апарата передвключеного пристрою 8 виконана однокаскадною (фіг. 5) або, як варіант, багатокаскадною (фіг. 6). Насос працює таким чином. При обертанні вала 9 рідина, що перекачується, через трубу підводу 7 за допомогою передвключеного осьового колеса 12 надходить у напрямний апарат вхідного пристрою 8, потім - до робочого колеса 5 і напрямного апарата 6 першого ступеня, проходить по всім ступеням насоса й з напрямного апарата 6 останнього ступеня надходить у камеру відводу й напірний патрубок зовнішнього корпуса 1 і далі - у напірний трубопровід. Використання запропонованої корисної моделі дозволяє підвищити всмоктувальну здатність насоса й забезпечити його експлуатацію без додаткового передвключеного насоса. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Багатоступеневий відцентровий насос із передвключеним (бустерним) пристроєм, що містить напірну й вхідну кришки, корпус секційного типу з напрямними апаратами й робочими колесами, установленими на валу, що спирається на підшипники ковзання, який відрізняється тим, що 2 UA 69197 U 5 10 передвключений пристрій утворений передвключеним осьовим колесом і лопатним напрямним апаратом і встановлений на вході в насос у вхідній кришці, пристрій, що підводить рідину в насос, виконано осьовим, а підшипник ковзання з боку вхідної кришки виконаний працюючим на рідині, що перекачується, і розміщений у втулці напрямного апарата. 2. Насос за п. 1, який відрізняється тим, що втулка передвключеного осьового колеса виконана профільованою з діаметром, що збільшується від входу до виходу, а лопатева система передвключеного осьового колеса має густоту лопатевих ґрат на зовнішньому діаметрі в інтервалі 2,0-4,0. 3. Насос за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що лопатева система передвключеного осьового колеса виконана багаторядною. 4. Насос за будь-яким з пп. 1, 2, 3, який відрізняється тим, що лопатна система напрямного апарата передвключеного пристрою виконана багатокаскадною. 3 UA 69197 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4