разгрузочное устройство центробежного секционного насоса

Формула изобретения

Разгрузочное устройство центробежного многоступенчатого насоса, включающее корпус, вал с закрепленными на нем рабочими колесами и гидропятой с кольцом и кольцо разгрузки, размещенное в корпусе, отличающееся тем, что наружная часть кольца гидропяты выполнена составной со вставкой из неметаллического материала (например, резины) в виде кольца-вставки и закрепленной внутри кольца гидропяты в месте его возможного контакта с выступом кольца разгрузки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к насосам необъемного вытеснения для жидкостей, в частности к устройствам для разгрузки роторов центробежных секционных насосов от осевых усилий.

Особенностью работы центробежного насоса является наличие осевого усилия, действующего на вал рабочего колеса и направленного в сторону всасывающего патрубка. Осевое усилие, особенно у много ступенчатых секционных насосов, достигает больших величин и сильно нагружает подшипники, может приводить к смещению всего ротора насоса в сторону всасывающего патрубка и износу передних дисков рабочих колес. Для снижения осевых усилий в центробежных насосах используют различные способы и приемы. Выбор способа разгрузки зависит от конструкции центробежного насоса (см., например, Картавый Н.Г., Топорков А.А. Шахтные стационарные установки. Справочное пособие. Москва, Недра, 1978, с.105-142).

В частности, для уравновешивания осевого усилия, действующего на ротор в сторону всасывания, в многоступенчатых секционных насосах применяется гидравлическое разгрузочное устройство. Гидравлическое разгрузочное устройство автоматически обеспечивает равновесие ротора при всех режимах работы насосов. Принцип его действия заключается в следующем: при работе насоса часть перекачиваемой воды из задней пазухи последнего колеса поступает в щель между дистанционной втулкой и втулкой разгрузки и далее в разгрузочную камеру; давление воды на кольцо и диск гидропяты заставляет смещаться прикрепленный к ней ротор в сторону нагнетания. При перемещении ротора в сторону нагнетания зазор между кольцами гидропяты и разгрузки увеличивается, и давление в разгрузочной камере падает до тех пор, пока усилие, создаваемое им, не уравновешивается осевым усилием, действующим в сторону всасывания. Увеличение осевого усилия вследствие изменения режима или износа уплотнительных колец приводит к смещению ротора в сторону всасывания, уменьшению зазора между кольцами разгрузки и гидропяты, увеличению давления в камере разгрузки и уравновешиванию в новом положении (см., например, Стационарные установки шахт. Под общей ред. Б.Ф.Братченко. Москва, Недра, 1977, с.90, рис.2.10).

С износом колец гидропяты и разгрузочного устройства ротор насоса постепенно смещается в сторону всасывания. Предельно допустимая величина выхода контрольной риски на валу насоса из-под крышки подшипника (сигнализирует о величине износа) составляет - 3 мм. При таком смещении ротора необходимо вернуть его в нормальное положение, снимая для этого регулировочные кольца или заменяя изношенные детали (кольца разгрузки и гидропяты).

Для этого необходима остановка насоса и его частичная разборка (со стороны разгрузочного устройства).

Опыт эксплуатации многоступенчатых центробежных насосов типа ЦНС, особенно при откачке ими загрязненных шахтных вод с наличием абразивных частиц, показывает, что замену колец разгрузки и гидропяты приходится производить раз в месяц.

Для повышения износостойкости колец предлагалось изготавливать их из легированных сталей, термообрабатывать, наносить на изнашиваемую поверхность износостойкие покрытия. Указанные мероприятия оказывались дорогостоящими и не приносили значительного эффекта.

Наиболее близким к изобретению является разгрузочное устройство центробежного многоступенчатого насоса, включающее корпус, вал с закрепленными на нем рабочими колесами и гидропятой с кольцом и кольцо разгрузки, размещенное в корпусе (SU 1569435 А1, 07.06.1990).

Известному устройству свойственны те же недостатки.

Задачей изобретения является создание разгрузочного устройства, которое бы имело высокую износостойкость и простую конструкцию.

Технический результат достигается тем, что в разгрузочном устройстве центробежного секционного насоса, включающем корпус, вал с закрепленными на нем рабочими колесами и гидропятой с кольцом и кольцо разгрузки, размещенное в корпусе, согласно изобретению наружная часть кольца гидропяты выполнена составной со вставкой из неметаллического материала (например, резины) в виде кольца-вставки и закрепленной внутри кольца гидропяты в месте его возможного контакта с выступом кольца разгрузки.

Согласно изобретению кольцо гидропяты выполнено составным и имеет внутреннюю торцевую армировку (вставку) из неметаллического материала (например, резины, маслянита, фторопласта и т.п.), который в паре со сталью в водной среде имеет низкий коэффициент трения.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого разгрузочного устройства центробежного многоступенчатого секционного насоса.

Разгрузочное устройство центробежного многоступенчатого секционного насоса состоит из корпуса 1 насоса с размещенным в нем валом 2. На валу 2 закреплены рабочие колеса 3 и гидропята 4 с кольцом 5. В корпусе 1 насоса помещено кольцо 6 разгрузки. Жидкость из последнего рабочего колеса 3 подводится к разгрузочной камере 7 через кольцевую щель 8, а из камеры 7 выходит через торцевой зазор 9. Армирующий неметаллический материал в виде кольца-вставки 10 закреплен внутри кольца 5 по торцу в месте его возможного контакта с выступом кольца 6 разгрузки.

Предлагаемое разгрузочное устройство центробежного многоступенчатого секционного насоса работает следующим образом. При работе насоса, как было показано выше, часть перекачиваемой воды из задней пазухи последнего колеса 3 поступает в щель 8 между дистанционной втулкой и втулкой разгрузки и далее в разгрузочную камеру 9. Давление воды на кольцо 5 и диск гидропяты 4 заставляет смещаться скрепленный с ними ротор в сторону нагнетания. При перемещении ротора в сторону нагнетания торцевой зазор 9 между кольцами 5, 6 гидропяты 4 и разгрузки увеличивается, и давление в разгрузочной камере 7 падает до тех пор, пока усилие, создаваемое им, не уравновешивается осевым усилием, действующим в сторону всасывания. При этом через торцевой зазор 9 между дисками проходит тонкий слой воды, и, в случае наличия в ней абразивных частиц, будет подвергать износу неметаллический материал кольца-вставки 10, но так как коэффициент трения в среде воды у абразива низкий, то износ будет меньше, чем в случае взаимодействия абразива с металлом. Увеличение осевого усилия вследствие изменения режима или износа уплотнительных колец 5, 6 будет приводить к смещению ротора в сторону всасывания, уменьшению зазора 9 между кольцами 5, 6, увеличению давления в камере 7 разгрузки и уравновешиванию в новом положении. Но и в этом случае абразивные частицы будут меньше подвергать износу неметаллический материал кольца-вставки 10, так как коэффициент трения в среде воды у абразива низкий, то и износ будет меньше, чем в случае взаимодействия абразива с металлом. Все сказанное будет справедливо в том случае, если при работе насоса не будет контакта между кольцами 5, 6 разгрузочного устройства, например, при переходных процессах, при неуспокоенном роторе насоса и т.д.