ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕКЦИОННЫЙ ДВУХПОТОЧНЫЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04D1/06 

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к конструкциям многоступенчатых центробежных насосов с регулируемой характеристикой.

За аналог принят 3-х ступенчатый насос с горизонтальным разъемом (8 КсД
5х3). Насос имеет всасывающий и нагнетательный патрубки, расположенные в нижней части корпуса. Центральная секция представлена рабочим колесом двустороннего всасывания с отводом спирального типа и напорным патрубком. По обводным трубопроводам жидкость поступает последовательно на промежуточные секции, имеющие рабочие колеса одностороннего входа и спиральные отводящие устройства (1).

Недостаток заключается в том, что сложные большой протяженности обводные каналы ведут к повышению потерь и снижению КПД, насос имеет большую металлоемкость, для изменения напора требуется полная замена конструкции корпусных деталей. Из-за технологической сложности затруднено качественное изготовление корпусных деталей.

Прототипом является центробежный горизонтальный секционного типа насос. Насос включает центральную нагнетательную секцию, промежуточные секции и две крышки всасывания. Центральная секция состоит из спирального отвода, расположенного в центре насоса с напорным патрубком, направленным вертикально вверх, и рабочего колеса с двусторонним входом жидкости. В крышках всасывания выполнены входные патрубки и каналы кольцевых подводов жидкости к рабочим колесам первых ступеней. Между крышками всасывания и центральной нагнетательной секцией расположено по две секции с рабочим колесами одностороннего входа и лопаточными отводами. Подвод жидкости к всасывающим крышкам осуществляется через двухпоточный трубопровод, соединенный с входными патрубками крышек (2).

Недостатком является то, что выбор числа секций насоса для изменения напора возможно осуществить лишь при изменении конструкции двухпоточного всасывающего трубопровода. Подводящая система трубопровода имеет значительные гидравлические потери, что снижает общий КПД насоса.

Целью изобретения является повышение показателей работы насоса за счет обеспечения эффективного подвода жидкости к рабочим колесам первых ступеней путем исключения двухпоточного трубопровода, обеспечения напора при неизменной конструкции всасывающих и нагнетательных магистралей и повышение безопасности работы насоса.

Поставленная цель достигается тем, что в насосе, включающем центральную, промежуточные секции и всасывающие крышки, секции выполнены в виде двух контуров, наружного всасывающего и внутреннего нагнетательного. Всасывающий контур центральной секции образован всасывающим патрубком и подводящими полостями, нагнетательный контур нагнетательным патрубком и спиральным отводом. Наружный всасывающий контур промежуточных секций выполнен на корпусе направляющего аппарата, при этом его проходное сечение образовано внутри цилиндрической поверхности корпуса направляющего аппарата, а снаружи концентричной цилиндрической стенкой, прикрепленной к корпусу ребрами, выполненными в виде профильных лопаток, расположенных по закону равномерного распределения потоков по сечению контура, причем подводящие полости всасывающих крышек имеют профиль, обеспечивающий осесимметричный подвод жидкости к колесам первых ступеней. Наружный всасывающий контур ограничен всасывающими крышками, имеющими лопаточный направляющий аппарат, обеспечивающий оптимальные углы входа жидкости на рабочие колеса равномерно по сечению.

Существенными отличиями изобретения являются:
введение в насос системы всасывающего контура, охватывающего насос снаружи двухпоточным кольцевым каналом по секциям и осесимметричными подводами с торцов и обеспечивающего более совершенный гидравлический вход жидкости с повышением КПД;
применение для двухпоточного секционного насоса одного входного патрубка и подвода в центральной секции, выполненного в одной корпусной детали со спиральным отводом нагнетательного контура, позволяет устанавливать различное количество промежуточных секций при соответствующем изменении длины вала, для изменения напора, при этом подводящий трубопровод и все детали насоса остаются неизменными для любого количества секций планируемого диапазона напоров;
двухконтурное исполнение насоса, внутреннего контура -высокого давления и наружного низкого давления, обеспечивает повышение безопасности работы насоса.

На фиг. 1 представлен насос центробежный, секционный двухпоточный; на фиг.2 корпус центральной секции.

Насос включает центральную, промежуточные секции и всасывающие крышки 1, 2. В центральной секции установлено рабочее колесо 3 с двусторонним входом жидкости. Корпус центральной секции выполнен в виде двух контуров: наружного
всасывающего и внутреннего нагнетательного, объединенных в одной детали. При этом нагнетательный контур представлен спиральным отводом 4, внутренняя поверхность которого находится под высоким давлением, и нагнетательным патрубком 5, а всасывающий контур имеет всасывающий патрубок 6 и подводящие полости 7, которые находятся под низким давлением. Во всасывающем патрубке 6 поток делится на два потока рассекателем 8.

Такое расположение всасывающего и нагнетательного патрубков позволяет сохранять неизменной конструкцию всасывающих и нагнетательных магистралей при изменении числа промежуточных секций для регулирования напора жидкости.

Промежуточные секции включают рабочие колеса 9 и нагнетательный направляющий аппарат 10, которые образуют внутренний нагнетательный контур. Рабочие колеса 9, 15 повернуты относительно друг друга на 180^o, что обеспечивает компенсацию осевого гидравлического усилия.

Наружный всасывающий контур промежуточных секций выполнен на корпусе направляющего аппарата 11, при этом его проходное сечение внутри ограничено наружной стенкой 12 корпуса направляющего аппарата 11, а снаружи - концентричной цилиндрической стенкой 13, прикрепленной к корпусу ребрами 14, которые выполнены в виде профилированных лопаток, расположенных исходя из условия постоянства расходов по сечениям:
V₁F₁=V₂F₂=V_nF₃=const,
где
V-скорость;
F площадь.

Таким образом, исполнение наружного контура как всасывающего аппарата способствует повышению надежности насоса в случае нарушения герметичности нагнетательной полости.

При работе насоса жидкость через всасывающий патрубок 6 поступает в наружный всасывающий контур центральной секции насоса, а затем в наружный всасывающий контур промежуточных секций. Лопатки наружного всасывающего контура промежуточных секций обеспечивают расчетный угол закрутки потока и дальнейшее его поступление во всасывающие крышки 1 и 2. С помощью лопаточного подвода и профилированных всасывающих крышек поток стабилизируется в осесимметричном направлении и поступает на всасывание рабочих колес 9, 15 первой ступени. Из рабочих колес жидкость поступает в нагнетательный направляющий аппарат 10 промежуточной секции. Пройдя через ряд промежуточных ступеней, жидкость с двух сторон поступает на центральное рабочее колесо 3 и по спиральному отводу 4 в нагнетательный патрубок 5. Требуемый по условиям эксплуатации напор обеспечивается изменением количества промежуточных секций без изменения всасывающей и нагнетательной магистралей.

В случае нарушения герметичности нагнетательного контура насоса жидкость поступает во всасывающий контур, а выброса в атмосферу не происходит.

Предлагаемая конструкция насоса позволяет осуществить эффективный подвод жидкости к рабочим колесам первых ступеней, изменять напор насоса без изменения конструкции всасывающей и нагнетательной магистралей и повысить безопасность эксплуатации насоса.

Сущность изобретения: насос включает центральную и промежуточные секции, выполненные в виде двух контуров, наружного всасывающего и внутреннего нагнетательного. Всасывающий контур центральной секции образован всасывающим патрубком и подводящими полостями, нагнетательный контур - нагнетательным патрубком и спиральным отводом. Наружный всасывающий контур промежуточных секций выполнен на корпусе направляющего аппарата, его проходное сечение образовано внутри цилиндрической поверхностью корпуса направляющего аппарата, а снаружи концентричной цилиндрической стенкой, прикрепленной к корпусу ребрами, выполненными в виде профильных лопаток. Также выполнение насоса обеспечивает более совершенный гидравлический вход жидкости. Использование одного входного патрубка и подвода в центральной секции, выполненного в одной корпусной детали со спиральным отводом, позволяет устанавливать различное количество промежуточных секций при соответствующем изменении длины вала для изменения напора. При этом подводящий трубопровод и все детали насоса остаются неизменными для любого количества секций планируемого диапазона напоров. Выполнение внутреннего контура высокого давления, а наружного - низкого давления обеспечивает повышение безопасности работы насоса в случае разгерметизации нагнетательной полости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Центробежный секционный двухпоточный насос, включающий центральную и промежуточные секции с рабочими колесами, всасывающими и нагнетательными патрубками, отличающийся тем, что секции выполнены в виде двух контуров, наружного всасывающего и внутреннего нагнетательного, всасывающий контур центральной секции образован всасывающим патрубком и подводящими полостями, нагнетательный контур нагнетательным патрубком и спиральным отводом, а наружный всасывающий контур промежуточных секций выполнен на корпусе направляющего аппарата, при этом его проходное кольцевое сечение внутри ограничено цилиндрической поверхностью корпуса направляющего аппарата, а снаружи концентричной цилиндрической стенкой, закрепленной к корпусу ребрами, выполненными в виде профильных лопаток, расположенных по закону равномерного распределения потоков по сечению контура, причем подводящие полости всасывающих крышек имеют профиль, обеспечивающий осесимметричный подвод жидкости к колесам первых степеней. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что наружный всасывающий контур ограничен всасывающими крышками, имеющими лопаточный направляющий аппарат, обеспечивающий оптимальные углы входа жидкости на рабочие колеса равномерно по сечению.