выходное устройство одноступенчатого центробежного насоса консольного типа

Формула изобретения

Выходное устройство одноступенчатого центробежного насоса консольного типа, содержащее лопаточный отвод, совмещенный с переводными каналами для направления потока к центру, открытыми в сторону выходной камеры, простирающейся в осевом направлении вокруг вала насоса к нагнетательному патрубку, отличающееся тем, что переводные каналы выполнены открытыми в выходную камеру по всей их длине, а за переводными каналами по ходу потока расположена выпрямляющая решетка с радиально расположенными плоскими ребрами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидромашиностроения, а более точно к выходному устройству одноступенчатого центробежного насоса консольного типа, предназначенного преимущественно для работы в составе паротурбинной установки.

Устройства, отводящие поток среды от рабочего колеса, являются важным элементом проточной части центробежных насосов, осуществляя преобразование кинетической энергии потока в энергию давления. Поэтому для одноступенчатых насосов, в которых отводное устройство является также и выходным, используют преимущественно литые спиральные отводы в виде улиток ([1] Однако их изготовление требует применения технологии точного литья. Известны спиральные отводы сварной конструкции, изготавливаемые из относительно простых элементов [2] Вместе с тем и они, как и другие улиточные отводы, создают несимметричную эпюру поперечных сил, действующих на вал насоса, что особенно неблагоприятно для насосов консольного типа, а расположение развитого спирального канала вокруг рабочего колеса существенно увеличивает поперечные габариты центробежного насоса, что в условиях ограниченного монтажного пространства приводит к определенным проблемам.

В многоступенчатых насосах используют преимущественно лопаточные отводы, в том числе и в выходных устройствах [3] При этом между ступенями лопаточные отводы выполняют с переводными каналами в одном кольцеобразном диске, расположенном по ходу потока перед диафрагмой следующей ступени. Лопаточные отводы по условиям гидравлики менее современны, но они обеспечивают лучшую технологичность и уравновешивание поперечных сил при всех режимах работы. Поэтому и в выходных устройствах одноступенчатых центробежных насосов, работающих в тяжелых условиях при консольном расположении рабочего колеса, используют лопаточные отводы.

Наиболее близким к настоящему изобретению является выходное устройство, содержащее лопаточный отвод, совмещенный с переводными каналами для направления потока к центру, открытыми в сторону выходной камеры, простирающейся в осевом направлении вокруг вала насоса к нагнетательному патрубку [4] В таком известном устройстве переводные каналы открыты в сторону выходной камеры лишь у ее центральной части, и при этом поток среды свободно распределяется в выходной камере. В результате этого поток в выходной камере имеет неравномерное поперечное поле скоростей и круговую составляющую, что приводит к потерям энергии.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания выходного устройства для одноступенчатого центробежного насоса консольного типа, в котором было так организовано движение потока среды за рабочим колесом, чтобы обеспечивалось равномерное поперечное поле скоростей и эффективное преобразование кинетической энергии потока в энергию давления при использовании наиболее простых и технологичных элементов.

Эта задача решена в выходном устройстве, содержащем лопаточный отвод, совмещенный с переводными каналами, открытыми в сторону выходной камеры, простирающейся вокруг вала насоса к нагнетательному патрубку, в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, переводные каналы выполнены открытыми по всей их длине, а за ними по ходу потока расположена выпрямляющая решетка с радиально расположенными плоскими ребрами.

Благодаря указанному решению, поток при выходе из лопаточного отвода равномерно распределяется по поперечному сечению выходной камеры, а решетка с радиальными ребрами обеспечивает спрямление потока. При этом, благодаря существенному увеличению проходного сечения за лопаточным аппаратом, снижается скорость потока. Все это позволяет уменьшить потери при преобразовании кинетической энергии потока за рабочим колесом в энергию давления на выходе. Кроме того, указанное решение за счет осевого протяжения выходной камеры позволяет уменьшить поперечный размер и обеспечить наиболее благоприятное размещение выпускного патрубка.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его реализации, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:

фиг. 1 показывает одноступенчатый центробежный насос консольного типа с выходным устройством, согласно изобретению, в продольном разрезе;

фиг. 2 вид по оси в сторону выпрямляющей решетки и на лопаточный отвод с переводными каналами, по стрелке А на фиг. 1, ограниченный кольцевым проходом выходной камеры.

Одноступенчатый центробежный насос, изображенный на чертежах, предназначен для системы смазки подшипников паровой турбины. Рабочее колесо 1 консольно расположено на конце вала 2, соединенного с муфтой с электродвигателем (на чертежах не показано). Корпус насоса выполнен из двух частей 3 и 4, соединенных друг с другом фланцевым соединением. Часть 3 корпуса выполнена с всасывающим патрубком 5, в котором расположен направляющий аппарат с плоскими лопатками 6. Часть 4 корпуса насоса закреплена на корпусе 7 подшипниковой опоры вала 2 и содержит простирающуюся в осевом направлении выходную камеру 8 с нагнетательным патрубком 9.

Вокруг рабочего колеса 1 насоса между разъемом частей 3 и 4 закреплен кольцевой диск 10, одна сторона которого выполнена в виде лопаточного отвода 11, содержащего как и другие известные лопаточные отводы ряд каналов 12 со спиральной и диффузорной частью. Эти каналы 12 сообщены периферийными каналами с переводными каналами 13 на противоположной стороне кольцевого диска 10. Эти каналы 13 предназначены для направления потока рабочей среды от периферии к центру, но они открыты в сторону выходной камеры 8, и поэтому поток рабочей среды может равномерно распределяться по проходному сечению выходной камеры 8. За кольцевым диском 10 в выходной камере 8 расположена выпрямляющая решетка с радиально простирающимися плоскими ребрами 14 (фиг.2). Эти ребра 14 служат как для стабилизации потока рабочей среды в осевом направлении, так и для обеспечения большей жесткости корпуса насоса.

Описанный центробежный насос работает как и другие известные центробежные одноступенчатые насосы. Однако в нем отсутствует традиционный отвод, а преобразование энергии потока рабочей среды на выходе из рабочего колеса 1 осуществляется в лопаточном отводе 11 с переводными каналами 13, который обычно устанавливается перед диафрагмой очередной ступени в многоступенчатых центробежных насосах. Однако в отличие от последних в предлагаемом одноступенчатом насосе переводные каналы 13 выполняют иную функцию, осуществляя равномерное распределение потока рабочей среды по поперечному сечению выходной камеры 8. Вместе с тем выпрямляющая решетка дополнительно стабилизирует движение потока в выходной камере 8, предотвращая его вращение. В результате этого обеспечивается эффективное преобразование кинетической энергии потока на выходе из рабочего колеса в энергию давления с минимальными потерями и с использованием относительно простых и технологичных конструкционных элементов.