НАСОС Российский патент 2002 года по МПК F04D29/04 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям насосов с разгрузочными устройствами. Известно устройство пусковой разгрузки насоса (1), включающее источник давления, упорную пяту, разгрузочный диск, образующий с пятой камеру, сообщенную с полостью нагнетания насоса и через клапан - с источником давления. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относятся сложность конструкции, необходимость введения дополнительных устройств для регулирования разгрузочного устройства.

Известно устройство для осевой разгрузки ротора насоса (2), включающее корпус, перемещающийся в осевом направлении, вал с установленной на нем крыльчаткой, образующей совместно с корпусом разгрузочную полость. Выступы на крыльчатке и корпусе образуют радиальное щелевое уплотнение, расположенное на входе в разгрузочную полость, и осевое щелевое уплотнение на выходе из разгрузочной полости. В корпусе насоса выполнен перепускной канал, соединяющий выход из насоса с разгрузочной полостью. В перепускном канале выполнена цилиндрическая камера с тангенциальным входом и осевым выходом.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относятся отсутствие регулирования осевой силы в момент пуска и остановки насоса, а также наличие больших прогибов ротора и вероятность задевания ротора о статор и, соответственно, заклинивание ротора.

Наиболее близким к заявленному изобретению устройством того же назначения по совокупности признаков является насос, содержащий разгрузочный диск со ступицей, неподвижное кольцо, образующее с разгрузочным диском разгрузочную камеру, сообщенную с зоной высокого давления, торцевую дросселирующую щель, посредством которой разгрузочная камера сообщена с камерой низкого давления, и подшипник скольжения, включающий корпус со сливными пазухами, цапфу, установленную на валу (3) - принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве возникают трудности в момент пуска: при пуске отсутствует подъемная сила радиального подшипника при смазке рабочей жидкостью и, кроме того, не обеспечивается гарантированный отжим ротора и наличие зазора между разгрузочным диском и неподвижным кольцом при пуске и остановке насоса.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности насоса в пусковых и остановочных режимах путем повышения осевой и радиальной несущей способности (одновременно появляется возможность кратковременной работы насоса при запаривании или пропадании воды на входе в насос).

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, представляет собой устранение перекосов торцов разгрузочной пары вследствие большой длины ротора между подшипниками и, соответственно, большего статического прогиба ротора.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном насосе, содержащем разгрузочный диск со ступицей, неподвижное кольцо, образующее с разгрузочным диском разгрузочную камеру, сообщенную с зоной высокого давления, торцевую дросселирующую щель, посредством которой разгрузочная камера сообщена с камерой низкого давления, и подшипник скольжения, включающий корпус со сливными пазухами, цапфу, установленную на валу, на корпусе подшипника установлена крышка с прикрепленным к ней кольцом, цапфа подшипника выполнена составной по длине, все части которой смонтированы упирающимися друг в друга торцевыми поверхностями, а в полость, расположенную между частями цапфы, подведена жидкость, причем часть цапфы, расположенная со стороны разгрузочного диска, выполнена меньшего диаметра, чем часть цапфы, расположенная со стороны свободного конца вала, на которой выполнен торцевой упорный поясок, образующий с кольцом на крышке подшипника дополнительную дроссельную щель, сообщенную со сливной пазухой, расположенной в крышке подшипника.

При исследовании отличительных признаков описываемого устройства не выявлено каких-либо известных аналогичных решений по выполнению цапфы подшипника составной по длине, все части которой смонтированы упирающимися друг в друга торцевыми поверхностями, при этом часть цапфы, расположенная со стороны разгрузочного диска, выполнена меньшего диаметра, чем часть цапфы, расположенная со стороны свободного конца вала. Разница в диаметрах частей цапфы обеспечивает при пуске и остановке насоса автоматическое отодвигание разгрузочного диска в положение, в котором отсутствует задевание диска о неподвижное кольцо, тем самым предотвращая заклинивание.

На части цапфы большего диаметра выполнен торцевой упорный поясок, который с кольцом на крышке подшипника образует дополнительную дроссельную щель, которая сообщена со сливной пазухой, расположенной в крышке подшипника. Такое конструктивное решение предотвращает задевание частью цапфы большого диаметра крышки подшипника и тем самым увеличивает надежность работы насоса.

В полость, расположенную между цапфами, подведена жидкость-смазка подшипника, что способствует повышению надежности всего насоса.

Совокупность всех существенных признаков изобретения позволяет повысить надежность насоса в пусковых и остановочных режимах, во-первых, за счет уменьшения статического прогиба ротора, во-вторых, сохранения гарантированного торцевого зазора у разгрузочного диска за счет перемещения ротора от осевой силы, возникающей на цапфе повышенного диаметра, расположенной со стороны свободного конца, в-третьих, обеспечением устойчивого радиального зазора между цапфой и втулкой, выполненными меньшего диаметра и расположенными со стороны разгрузочного диска, путем восприятия части радиальной нагрузки цапфой повышенного диаметра и, в-четвертых, за счет возможности кратковременной работы насоса при запаривании или попадании воды на входе.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить тот факт, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Для проверки соответствия изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение для специалиста явным образом не следует из известного уровня техники, т. к. из уровня техники, определенного заявителем, не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками изобретения. Следовательно, изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже изображен насос, продольный разрез. Насос содержит разгрузочный диск 1 со ступицей 2, неподвижное кольцо 3, образующее с разгрузочным диском разгрузочную камеру 4. Камера 4 сообщена с зоной 5 высокого давления и посредством торцовой дросселирующей щели 6 шириной щ1 с камерой 7 низкого давления. Насос имеет подшипник скольжения, включающий корпус 8 со сливными пазухами 11 и втулкой 17 и цапфу, установленную на валу. На корпусе 8 подшипника установлена крышка 12 с прикрепленным к ней кольцом 15. Цапфа подшипника выполнена составной по длине, оптимально из двух частей. Все части 9, 10 цапфы смонтированы упирающимися друг в друга торцевыми поверхностями. В полость 13, расположенную между частями 9, 10 цапфы, подведена жидкость. Часть 9 цапфы, расположенная со стороны разгрузочного диска 1, выполнена меньшего диаметра, чем часть цапфы 10, расположенная со стороны свободного конца вала. На части 10 цапфы выполнен упорный торцевой поясок 14, образующий с кольцом 15 на крышке 12 подшипника дополнительную дроссельную щель 16 шириной щ2. Указанная щель 16 сообщена со сливной пазухой 11, расположенной в крышке 12 подшипника. Насос содержит рабочие колеса 18.

Насос работает следующим образом.

Перед пуском насоса подводится смазывающая жидкость в полость 13 (сливающаяся из пазухи 11), в результате на части цапфы 10 повышенного диаметра (расположенной со стороны свободного конца вала) возникает осевая сила, перемещающая ротор в сторону кольца 15, сохраняя надежную величину зазора щ1 во время пуска. Ограничение перемещения части цапфы 10 в сторону кольца 15 обеспечивается расходом жидкости между торцевым упорным пояском 14 и кольцом 15, образуя регулируемый зазор щ2. Кроме того, часть цапфы 10 воспринимает часть радиальной нагрузки во время пуска, обеспечивает надежную величину радиального зазора между частью цапфы 9 меньшего диаметра и втулкой 17 корпуса подшипника 8. После пуска насоса и набора оборотов разгрузочный диск 1 со ступицей 2 перемещается к неподвижному кольцу 3, уменьшая ширину зазора щ1 (в торцевой дросселирующей щели 6), что уменьшает утечку жидкости из зоны 5 высокого давления (в камеру низкого давления 7) и повышает давление в разгрузочной камере 4, ограничивая смещение диска 1 к неподвижному кольцу 3.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (устройства) следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение (устройство) при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в насосостроении;
- преимущество изобретения состоит в том, что оно повышает надежность работы за счет исключения задеваний между разгрузочным диском и неподвижным кольцом, система является саморегулируемой и не требует дополнительных устройств. Кроме того, комплексное решение проблемы надежности, отсутствие введения дополнительных устройств и саморегуляция осевого положения разгрузочного диска, исключение узла концевого уплотнения увеличивает ресурс насоса и сокращает время технического обслуживания насоса.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1244386, МКИ(4) F 04 D 15/00, опубл. 15.07.86.

2. Патент РФ на изобретение 2118715, МПК(6) F 04 D 29/04, опубл. 09.10.98.

3. Авторское свидетельство СССР 1789764, МКИ(5) F 04 D 29/04, опубл. 23.01.93 - прототип.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям насосов с разгрузочными устройствами. Насос содержит разгрузочный диск со ступицей, неподвижное кольцо, образующее с разгрузочным диском разгрузочную камеру. Камера сообщена с зоной высокого давления и посредством торцевой дросселирующей щели - с камерой низкого давления. Насос имеет подшипник скольжения, включающий корпус со сливными пазухами и цапфу, установленную на валу. На корпусе подшипника установлена крышка с прикрепленным к ней кольцом. Цапфа подшипника выполнена составной по длине. Все части цапфы смонтированы упирающимися друг в друга торцевыми поверхностями. В полость, расположенную между частями цапфы, подведена жидкость. Часть цапфы, расположенная со стороны разгрузочного диска, выполнена меньшего диаметра, чем часть цапфы, расположенная со стороны свободного конца вала. На последней выполнен торцевой упорный поясок, образующий с кольцом на крышке подшипника дополнительную дроссельную щель. Указанная щель сообщена со сливной пазухой, расположенной в крышке подшипника. Изобретение направлено на повышение надежности насоса в пусковых и остановочных режимах путем повышения осевой и радиальной несущей способности. 1 ил.

Насос, содержащий разгрузочный диск со ступицей, неподвижное кольцо, образующее с разгрузочным диском разгрузочную камеру, сообщенную с зоной высокого давления, торцевую дросселирующую щель, посредством которой разгрузочная камера сообщена с камерой низкого давления, и подшипник скольжения, включающий корпус со сливными пазухами, цапфу, установленную на валу, отличающийся тем, что на корпусе подшипника установлена крышка с прикрепленным к ней кольцом, цапфа подшипника выполнена составной по длине, все части которой смонтированы упирающимися друг в друга торцевыми поверхностями, а в полость, расположенную между частями цапфы, подведена жидкость, причем часть цапфы, расположенная со стороны разгрузочного диска, выполнена меньшего диаметра, чем часть цапфы, расположенная со стороны свободного конца вала, на которой выполнен торцевой упорный поясок, образующий с кольцом на крышке подшипника дополнительную дросселирующую щель, сообщенную со сливной пазухой, расположенной в крышке подшипника.