ПОГРУЖНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС Российский патент 1998 года по МПК F04D13/14 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при создании погружных центробежных насосов, предназначенных преимущественно для работы с большим расходом в стесненных условиях.

Известны погружные центробежные насосы для систем маслоснабжения паротурбинных установок, представляющие собой одноступенчатые насосы консольного типа с вертикальной осью вращения. Эти насосы должны обеспечивать большой расход масла, нагнетаемого в систему маслоснабжения, но при этом возможности увеличения диаметра рабочего колеса ограничены как габаритами, так и прочностными условиями. При этом, учитывая индивидуальный характер производства турбин и большую трудоемкость изготовления рабочих колес насосов путем точного литья с использованием моделей, желательно уменьшить число типоразмеров рабочих колес. Последняя из указанных задач может быть решена применением нескольких параллельно работающих насосов, но это нерационально, так как требует использования нескольких приводных устройств и пр., сопряжено с увеличением металлоемкости, а также часто ограничено возможностями пространственного размещения.

Известны центробежные насосы, содержащие заключенные в едином моноблоке и работающие параллельно на общий напорный коллектор два рабочих колес одного типоразмера (а.с. СССР N 1021820, кл. E 04 D 13/12, 1983). Такие насосы при удвоенной производительности относительно менее металлоемки и более компактны, чем группа отдельных параллельно работающих насосов. Однако большинство из них выполнено с раздельными приводными устройствами для рабочих колес, а лопатки последних имеют противоположное направление закрутки, и, следовательно, при изготовлении требуют использования разных моделей для точного литья. Кроме того, эти насосы не могут быть приспособлены для работы с вертикальным расположением вала при разном уровне расположения всасывающих камер насосных секций, что, например, характерно для систем оборотного маслоснабжения, в частности, для турбоагрегатов. Последнее связано с крайне неравномерным воздухосодержанием по высоте маслобаков, а следовательно, и с различными напорными характеристиками напорных секций, что существенно снижает КПД насоса в целом (Смельницкий С.Г. и др. О влиянии химических присадок на выделение воздуха из турбинных масел. "Электрические станции".-М., 1970, N 8, с. 26-28).

Известен центробежный насос с одним приводным устройством для двух насосных секций, являющийся ближайшим аналогом изобретения. Этот погружной центробежный насос содержит две насосные секции, выполненные в моноблочной сборке с рабочими колесами одного типоразмера, установленными на общем приводном валу, и с всасывающими и нагнетательными камерами, из которых последние соединены с общим напорным цилиндрической формы коллектором (заявка Франции N 2408739, кл. F 04 D 13/00, 1979). Такой известный насос обладает компактностью и обеспечивает возможность выбора способа работы его секций - параллельного или последовательного. Однако последнее имеет ограниченную потребность в производственных процессах. Вместе с тем в этом насосе так же, как и в других, упомянутых выше, лопасти рабочих колес имеют противоположное направление закрутки. Кроме того, в указанном насосе его секции работают на нагнетательный коллектор независимо друг от друга и поэтому КПД такого насоса меньше, чем у центробежного насоса с равной производительностью, но с одной насосной секций, что особенно проявляется при реконструкции его для работы при вертикальном расположении вала.

В основу изобретения поставлена задача создания такого погружного центробежного насоса, в котором было бы по меньшей мере две насосные секции, работающие параллельно от одного приводного устройства на общий напорный коллектор, и который при этом мог бы работать при вертикальном расположении вала с высоким технико-экономическими показателями, не требуя конструкционного согласования параметров насосных секций.

Эта задача решена в погружном центробежном насосе, содержащем две насосные секции, выполненные в моноблочной сборке с установленными на общем валу рабочими колесами и с всасывающими и нагнетательными камерами, из которых последние соединены патрубками с напорным цилиндрической формы коллектором насоса, в котором в соответствии с сущностью изобретения рабочие колеса насосных секций расположены последовательно друг за другом на консоле приводного вала, и при этом нагнетательный патрубок конечной насосной секции выполнен с наконечником в виде конфузора, расположенным соосно в напорном коллекторе и простирающимся от его начала по потоку, образуя со стенкой коллектора диффузорный канал для прохода потока из нагнетательного патрубка предыдущей секции.

Благодаря такому решению нагнетательный патрубок конечной насосной секции, имеющей конфузорный наконечник, оказывает эжектирующее воздействие на поток, выходящий из другой насосной секции. При этом на выходе из последней снижается сопротивление и происходит более интенсивное отсасывание воздуха из верхней секции при вертикальном расположении вала. Это приводит к выравниванию расхода и давления за торцом конфузорного наконечника и достижению оптимальных технико-экономических показателей насоса в целом. Кроме того, указанное решение позволяет использовать идентичные рабочие колеса с одинаковой закруткой лопастей, а следовательно, и уменьшить количество моделей для точного литья, необходимых для изготовления потребной номенклатуры насосов.

Сущность изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его осуществления, изображенного на чертеже, на котором показан центробежный насос консольного типа, предназначенный для работы с вертикальной осью вращения вала, в продольном разрезе.

Изображенный на чертеже насос предназначен для системы маслоснабжения паротурбинной установки и является погружным центробежным насосом консольного типа с приводом от вала 1. На приводном валу 1 закреплены два одинаковых рабочих колеса 2 и 3, последовательно расположенных друг за другом на консоле вала 1. Эти рабочие колеса 2 и 3 установлены в одной моноблочной сборке, образуя две насосные секции 4 и 5 соответственно, предназначенные для параллельной работы. Всасывающая камера 6 насосной секции 4 выполнена с центральным входным окном 7, а всасывающая камера 8 в насосной секции 5 - с боковым окном 9. За каждым рабочим колесом 2 и 3 установлены одинаковые кольцевые диски 10, одна из сторон каждого из которых выполнена в виде лопаточного отвода, а другая - с переводными каналами, открытыми в сторону нагнетательных камер 11 и 12 для равномерного распределения потока масла по проходному сечению камер 11 и 12.

Нагнетательные камеры 11 и 12 оснащены патрубками 13 и 14 соответственно, соединенными с напорным цилиндрической формы коллектором 15. Патрубок 14 насосной секции 5 врезан под прямым углом в начале напорного коллектора 15, а патрубок 13 заканчивается наконечником 16 в виде конфузора, который соосно закреплен в коллекторе 15, располагаясь по потоку напора масла. При этом между конфузорным наконечником 16 и внутренней поверхностью коллектора 15 образуется диффузорный канал 17. В этом диффузорном канале расположены плоские ребра 18 для разделения потока и тем самым стабилизации его движения, которые, кроме того, выполняют функцию ребер жесткости. Аналогичные по назначению плоские ребра 19 установлены во всасывающей камере 6, ребра 20 - в нагнетательных камерах 11 и 12 и ребра 21 - за срезом конфузорного наконечника 16.

Работа описанного насоса происходит в основном как и у других погружных центробежных насосов аналогичного типа. Масло всасывается из бака через входные окна 7 и 8 и поступает на вход рабочих колес 2 и 3 соответственно, которые через переводные диски 10 перемещают его под напором в нагнетательные камеры 11 и 12. Далее по патрубкам 13 и 14 масло перемещается в конфузор 16 и диффузор 17, а затем эти потоки совмещаются в напорном коллекторе 15. При этом на выходе конфузорного наконечника 16 создается эжектирующий эффект по отношению к потоку масла через диффузор 17. Это позволяет, во-первых, снизить гидродинамическое сопротивление по тракту циркуляции масла от всасывающей камеры 8 через нагнетательную камеру 12, патрубок 14 и диффузор 17. Кроме того, избыточное давление и больший расход масла через насосную секцию 11, имеющего низкое воздухосодержание, благодаря сочетанию конфузор-диффузор позволяет интенсифицировать отсасывание воздуха из насосной секции 5, что приводит к выравниванию расходов и давлений потоков масла от обеих секций в напорном коллекторе 15. Благодаря этому описанный двухсекционный насос позволяет достигнуть такие же технико-экономические показатели, которые могли бы быть получены при использовании специально разработанного на расчетные параметры обычного одноступенчатого центробежного насоса, который имел бы значительно больший диаметр рабочего колеса и требовал бы для своего изготовления специальной модели для точного литья.

Использование: погружной центробежный насос предназначен для работы с большим расходом в стесненных условиях, преимущественно в системах маслоснабжения паротурбинных установок. Сущность: насос выполнен с двумя насосными секциями одного типоразмера, служащими для параллельной работы на один напорный коллектор в одной моноблочной сборке. При этом рабочие колеса насосных секций расположены друг за другом на консоле приводного вала. Нагнетательный патрубок конечной насосной секции выполнен с конфузорным наконечником, входящим соосно в напорный коллектор цилиндрической формы, в месте подключения нагнетательного патрубка другой секции, образуя для выходного потока последний диффузорный канал. В результате такого решения конфузорный наконечник одной секции оказывает эжектирующее воздействие на поток, выходящий из другой секции, что позволяет получить высокие технико-экономические показатели насоса. Вместе с тем изобретение позволяет использовать идентичные рабочие колеса для обеих секций. 1 ил.

Погружной центробежный насос, содержащий две насосные секции, выполненные в моноблочной сборке, с установленными на общем приводном валу рабочими колесами одного типоразмера и имеющими всасывающие и нагнетательные камеры, из которых последние соединены патрубками с напорным коллектором цилиндрической формы, отличающийся тем, что рабочие колеса насосных секций расположены последовательно друг за другом на консоли приводного вала, при этом нагнетатальный патрубок конечной насосной секции выполнен с наконечником в виде конфузора, расположенным соосно в напорном коллекторе и простирающимся от его начала по потоку рабочей жидкости, образуя со стенкой этого коллектора диффузорный канал для прохода потока из нагнетательного патрубка предыдущей насосной секции.