разгрузочное устройство центробежного насоса

Формула изобретения

Разгрузочное устройство центробежного насоса, включающее корпус, вал с закрепленными на нем рабочими колесами, гидропятой с кольцом, и кольцо разгрузки, размещенное в корпусе, отличающееся тем, что наружная часть кольца разгрузки и внутренняя часть кольца гидропяты выполнены составными со вставками из неметаллического материала (например, резины) в виде колец-вставок и закреплены внутри кольца гидропяты в месте его возможного контакта с выступом металлической части кольца разгрузки и в наружной части кольца разгрузки в месте его контакта с выступом металлической части кольца гидропяты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к насосам необъемного вытеснения для жидкостей, в частности к устройствам для разгрузки роторов центробежных 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 многоступенчатых секционных насосов, достигает больших величин, сильно нагружает подшипники и может приводить к смещению всего ротора насоса в сторону всасывающего патрубка и износу передних дисков рабочих колес. Для снижения осевых усилий в центробежных насосах использую 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 скрепленный с ними 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 насоса, включающее корпус, вал с закрепленными на нем рабочими колесами, 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 насоса, включающем корпус, вал с закрепленными на нем рабочими колесами, гидропятой с кольцом и кольцо разгрузки, размещенное в корпусе, согласно изобретению наружная часть кольца разгрузки и внутренняя часть кольца гидропяты выполнены составными со вставками из неметаллического материала (например, резины) в виде колец-вставок и закреплены внутри кольца гидропяты в месте его возможного контакта с выступом металлической части кольца разгрузки и в наружной части кольца разгрузки в месте его контакта с выступом металлической части кольца гидропяты.

Согласно изобретению кольцо гидропяты и кольцо разгрузки выполнены составными и имеют 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 насоса.

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

Разгрузочное устройство центробежного 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 7. Давление воды на кольцо 5 и диск гидропяты 4 заставляет смещаться скрепленный с ней ротор в сторону нагнетания. При перемещении ротора в сторону нагнетания зазор между кольцами 5, 6 гидропяты 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 кольцами 5, 6 и кольцами-вставками 10 проходит тонкий слой воды, и в случае наличия в ней абразивных частиц последние будут подвергать износу неметаллический материал, 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 будет приводить к смещению ротора в сторону всасывания, уменьшению зазора 9 между кольцами 5, 6 разгрузки и гидропяты 4 с кольцами-вставками 10 и увеличению давления в разгрузочной камере 7 и уравновешиванию в новом положении. Но и в этом случае абразивные частицы будут меньше подвергать износу неметаллический материал колец-вставок 10, так как коэффициент трения в среде воды у абразива низкий, то и износ будет меньше, чем в случае взаимодействия абразива с металлом колец 5, 6. 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.