центробежный насос

Формула изобретения

1. Центробежный насос, содержащий входной и выходной корпусы, крыльчатку со ступицей, установленную на валу, и шнек, отличающийся тем, что внутри ступицы установлены промежуточный и внутренний валы, при этом на одном конце внутреннего вала установлен первый шнек с рабочим колесом первой гидротурбины на периферии, а на концах промежуточного вала установлен второй шнек и рабочее колесо второй гидротурбины, сопловой аппарат второй гидротурбины установлен в полости внутри ступицы, в ступице выполнены сквозные отверстия, соединяющие полость крыльчатки с полостью в ступице, после рабочего колеса второй гидротурбины выполнен канал перепуска для возврата перекачиваемого продукта в полость между первым и вторым шнеками, а входной и выходной корпуса соединены каналом перепуска для привода первой гидротурбины.

2. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что шнеки выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны.

3. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что канал перепуска для возврата перекачиваемого продукта выполнен в виде несквозного осевого отверстия во внутреннем валу и радиальных отверстий, размещенных между шнеками и выходящих внутрь несквозного отверстия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано преимущественно в любых отраслях техники для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных включений.

Известен шнекоцентробежный насос по RU 2094660 С1, 27.10.1997, содержащий разъемный корпус, центробежные рабочие колеса (крыльчатки), шнек, вал и опорные узлы в виде подшипников скольжения и качения. Насос имеет плохие кавитационные свойства.

Наиболее близким к изобретению является центробежный насос по RU 2106534 С1, 10.03.1998. Известный центробежный насос содержит входной и выходной корпусы, крыльчатку со ступицей, установленную на валу, и шнек. Шнек улучшает кавитационные свойства насоса, т.к. он обладает лучшими кавитационными свойствами, чем центробежная крыльчатка. Шнек обеспечивает повышение кавитационных свойств насоса, но он механически связан с рабочим колесом насоса и имеет с ним одинаковую угловую скорость вращения. Это не позволяет эксплуатировать насос на очень больших оборотах, например 40 100 тыс. об/мин, поэтому такие насосы в настоящее время не применяются.

Задачей создания изобретения является улучшение кавитационных свойств насоса.

Технический результат достигается за счет того, что в центробежном насосе, содержащем входной и выходной корпусы, крыльчатку со ступицей, установленную на валу, и шнек, согласно изобретению внутри ступицы установлены промежуточный и внутренний валы, при этом на одном конце внутреннего вала установлен первый шнек с рабочим колесом первой гидротурбины на периферии, а на концах промежуточного вала установлен второй шнек и рабочее колесо второй гидротурбины, сопловой аппарат второй гидротурбины установлен в полости внутри ступицы, в ступице выполнены сквозные отверстия, соединяющие полость крыльчатки с полостью в ступице, после рабочего колеса второй гидротурбины выполнен канал перепуска для возврата перекачиваемого продукта в полость между первым и вторым шнеками, а входной и выходной корпуса соединены каналом перепуска для привода первой гидротурбины. Шнеки могут быть выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны. Канал перепуска для возврата перекачиваемого продукта может быть выполнен в виде несквозного осевого отверстия во внутреннем валу и радиальных отверстий, размещенных между шнеками и выходящих внутрь несквозного отверстия.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 схематично изображен центробежный насос, продольный разрез;

на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Центробежный насос (фиг.1) содержит вал 1, который выполнен пустотелым. На валу 1 установлена крыльчатка 2 со ступицей 3. Вал 1 установлен на подшипнике 4 в корпусе 5. Промежуточный вал 6 проходит внутри ступицы 3 и установлен внутри нее, по меньшей мере, на одном промежуточном подшипнике 7. Внутри промежуточного вала установлен внутренний вал 8, который установлен внутри вала 7 на подшипниках 9. С одной стороны (со стороны входа в крыльчатку 2) на внутреннем валу 8 установлен первый шнек 10 с рабочим колесом 11 первой гидротурбины на периферии. На промежуточном валу 6 на одном его конце установлен второй шнек 12, а с другой стороны установлено рабочее колесо 13 второй гидротурбины. Сопловой аппарат 14 второй гидротурбины установлен перед рабочим колесом 13 второй гидротурбины (со стороны входа насоса). В качестве подшипников 7 и 9 могут быть применены подшипники скольжения или игольчатые подшипники. Для восприятия осевых нагрузок на валы 6 и 8 служат контактные кольца 15, установленные на их торцах.

К корпусу 5 подстыкованы входной корпус 16, имеющий полость 17, и выходной корпус 18, имеющий полость 19. Между первым шнеком 10 и вторым шнеком 12 образована полость 20. Между корпусом 5 и крыльчаткой 2 выполнено переднее уплотнение 21. Со стороны заднего торца крыльчатки 2 на ее ступице 3 выполнены заднее уплотнение 22 и разгрузочная полость 23. В ступице 3 крыльчатки 2 выполнены отверстия 24, выходящие в полость перед гидротурбиной 25. После рабочего колеса 13 второй гидротурбины выполнены полость 26 и канал перепуска для возврата перекачиваемого продукта в полость между первым и вторым шнеками 10, 12. Указанный канал выполнен в виде несквозного осевого отверстия 27 во внутреннем валу 8 и радиальных отверстий 28, размещенных между шнеками 10, 12, выходящих внутрь несквозного отверстия 27 и служащих для возврата части расхода перекачиваемого продукта на вход в насос. Если бы был осуществлен перепуск этого расхода продукта на вход в шнек 10, как это всегда делается при наличии одного шнека, это бы ухудшило кавитационные характеристики насоса.

Полость 19 выходного корпуса 18 насоса и его полость 17 входного корпуса 16 соединены каналом 29 перепуска для привода первой гидротурбины, в состав которого входит кольцевой коллектор 30, установленный перед первым шнеком 10, и радиальные отверстия 31, выполненные во входном корпусе 16 и сообщающие полость кольцевого коллектора 30 и полость 17 внутри входного корпуса 16.

При включении привода (не показан) раскручивается вал 1 с крыльчаткой 2. Внутри крыльчатки 2 и на выходе из нее, т.е. в полости 19, повышается давление перекачиваемого продукта, и его часть (10% 15%) через отверстия 24 поступает в полость 25 и далее проходит последовательно сопловой аппарат 14 и рабочее колесо 13 второй гидротурбины. Часть расхода 8 12% от общего расхода по каналу 29 перепуска поступает в кольцевой коллектор 30 и через радиальные отверстия 31 на рабочее колесо 11 первой гидротурбины. При этом раскручиваются: рабочее колесо 11 первой гидротурбины с первым шнеком 10 и внутренним валом 8, а также рабочее колесо 13 второй гидротурбины с промежуточным валом 6 и вторым шнеком 12. Шнеки 10 и 12 значительно повышают давление на входе в крыльчатку 2, тем самым предотвращая кавитацию на входе в нее. Первый шнек 10 повышает давление между шнеками 10 и 12, т.е. в полости 20, создавая благоприятные условия с точки зрения предотвращения кавитации на входе во второй шнек 12, даже с учетом перепуска подогретого перекачиваемого продукта. С учетом того, что первый шнек 10 вращается в 3 10 раз медленнее, чем крыльчатка 2, на его входе кавитация исключена. Второй шнек 10 вращается со скоростью в 2 3 раза медленнее, чем крыльчатка 2, что также благоприятно сказывается на его кавитационных качествах. Утечки перекачиваемого продукта, которые прошли через заднее уплотнение 22 могут использоваться для смазки подшипника 4 и поступают в полость 27 и далее на вход насоса или сбрасываются, если перекачиваемый продукт не ядовитый и утечки перекачиваемого продукта небольшие.

Применение изобретения позволяет:

1. Значительно улучшить кавитационные свойства насоса за счет применения двух шнеков, уменьшения скоростей вращения шнеков и применения консольной схемы.

2. Спроектировать насос очень большой мощности за счет повышения частоты вращения крыльчатки до предельно допустимой по прочности.

3. Предотвратить срыв потока перекачиваемого компонента в насосе вследствие кавитации на его входе.

4. Создать насос с минимальным весом и габаритами при большом напоре и производительности.

5. Разгрузить осевые силы, действующие на ротор насоса и на дополнительный подшипник, т.к. осевые силы, создаваемые шнеком и гидротурбиной, направлены в противоположные стороны.

6. Уменьшить утечки перекачиваемого продукта в дренаж.

7. Увеличить КПД насоса.