ПОГРУЖНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС Российский патент 2002 года по МПК F04D13/08 F04D29/06 F16N13/20 

Изобретение относится к центробежным насосам, предназначенным для работы с погруженным в перекачиваемую жидкость рабочим колесом. Преимущественной областью использования изобретения является перекачка жидких масел в системах смазки и гидравлических системах управления машин, в частности турбин, работающих с большим расходом масла.

Известны погружные центробежные насосы содержащие, по меньшей мере, одно рабочее колесо, консольно установленное на приводном валу с вертикальной осью вращения, и корпус с камерами всасывания и нагнетания и нагнетательным патрубком [1].

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является подобный насос, предназначенный для системы маслоснабжения с большим расходом, в частности для системы маслоснабжения паровых турбин [2]. Такие насосы выполняют высокооборотными и устанавливают в масляных баках, которые для экономии занимаемой ими площади имеют большую глубину, а поэтому содержат удлиненный вал, заключенный в трубчатую стойку корпуса. Трубчатая стойка в таком насосе для обеспечения смазки нижней пяты выполнена с окнами и при установке насоса в масляный бак в нее поступает масло до уровня, соответствующего уровню масла в масляном баке.

Известно, что в потоке или при вращательном движении вязкой жидкости происходит рассеяние энергии из-за касательных сил, возникающих в результате сцепления смежных частиц жидкости. При работе описанного погружного насоса в результате адгезии на поверхности приводного вала и обволакивания его слоем масла в трубчатой стойке инициируется закручивание масла. При высокой частоте вращения приводного вала и его значительной длине гидравлические потери, связанные с указанным рассеиванием энергии, оказываются большими. При этом происходит также нагрев масла и ухудшаются условия для выделения из него воздушных пузырьков, эмульгирующих масло, снижая его качество.

В основу настоящего изобретения поставлена задача усовершенствования погружного центробежного насоса таким образом, чтобы разорвать сплошность адгезионного слоя жидкости на поверхности приводного вала и тем самым уменьшить гидравлические потери и создать более благоприятные условия для выделения воздушных пузырьков.

Эта задача решается в погружном центробежном насосе, который содержит, по меньшей мере, одно рабочее колесо, консольно установленное на удлиненном приводном валу с вертикальной осью вращения, заключенном в трубчатую стойку корпуса, и в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, на поверхности приводного вала образован рельеф с канавками или гребнями.

Подобный рельеф на поверхности приводного вала разрушает сплошность обвалакивающего его слоя жидкости и тем самым снижает воздействие высокооборотного вала на столб жидкости, находящийся в трубчатой стойке корпуса. Это позволяет уменьшить гидравлические потери при работе насоса и способствовать более интенсивному удалению воздушных пузырьков вдоль вала.

Канавки могут располагаться вдоль оси вала, кольцеобразно по его окружности или проходить по спиральной линии. Последнее является технологически более предпочтительным. При этом предпочтительно также, чтобы канавки проходили по двум спиральным линиям с противоположным направлением хода спиралей, пересекаясь друг с другом. Это оптимально также и для организации удаления воздушных пузырьков вдоль вала по одной из таких канавок.

Гребни предпочтительнее располагать по спирали или кольцеобразно окружности вала. При таком исполнении на высокооборотном валу они будут осуществлять дополнительное функциональное воздействие в качестве маслоотбойных колец.

Выполнение рельефа в соответствии с изобретением может быть осуществлено любым известным путем, в частности резанием, накаткой или наплавкой. Однако при любом исполнении для устранения локальных концентраторов напряжения на валу канавки или промежутки между гребнями следует выполнять с плавным дуговым профилем дна.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примеров его реализации, изображенных на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг.1 показывает общий вид погружного насоса в продольном разрезе;
фиг.2 - фрагмент приводного вала в меридиальном сечении по А-А на фиг.1;
фиг. 3 - фрагмент приводного вала в меридиальном сечении по А-А на фиг.1 в ином чем на фиг.2 исполнении;
фиг. 4 - фрагмент приводного вала насоса при одном исполнении его поверхности рельефа;
фиг. 5 - фрагмент приводного вала насоса при другом чем на фиг.2 исполнении рельефа его поверхности;
фиг. 6 - фрагмент приводного вала насоса при еще одном, отличном от изображений на фиг.4 и 5, исполнении его поверхностного рельефа;
фиг. 7 - фрагмент приводного вала насоса при исполнении его поверхностного рельефа отличном от предыдущих изображений.

На фиг. 1 показан погружной центробежный насос, предназначенный для маслонапорной установки системы смазки паровой турбины. Насос содержит рабочее колесо 1, консольно установленное на ступице 2 вала 3, приводной конец 4 которого с помощью муфты соединяется с электродвигателем (не показаны). В корпусе насоса выполнены камеры всасывания 5 и нагнетания 6, к последней из которых подсоединен нагнетательный патрубок 7.

В число составных частей корпуса входят трубчатая стойка 8 с окнами 9, внутри которой проходит приводной вал 3, опорная плита 10 для установки насоса на масляный бак и фланцевый переходник 11 для установки электродвигателя.

Приводной вал 3 в соответствии с изобретением выполнен с рельефной поверхностью, образованной микроканавками (фиг.2) или микрогребнями (фиг.3). Дно этих канавок и промежутков между гребнями выполнены с плавным дуговым переходом.

Прохождение указанных канавок и гребней по поверхности вала 3 может быть различным, в частности таким, как показано на фиг.4-7. На фиг.4 они располагаются продольно вдоль оси вала, на фиг.5 - по кольцевым линиям, а на фиг. 6 - по спиральной линии. На фиг.7 показан более сложный рельеф на поверхности приводного вала 3, который образован микроканавками или микрогребнями, проходящими по двум спиральным линиям с противоположным направлением хода спиралей, пересекаясь друг с другом.

Описанные профили на поверхности вала 3 могут быть и иными, чем это изображено на чертежах, возможно и их сочетание по различным участкам длины вала 3. Не регламентируется также шаг расположения канавок или гребней, показанных на фиг.4 и 5, шаг спиралей на фиг.6 и 7, а также ширина канавок и гребней. Однако глубина канавок и высота гребней должны быть как можно меньше, чтобы не ослаблять сечение вала 3, но вместе с тем достаточными для разрыва сплошности масляного слоя адгезии. Все это определяется различными факторами, в частности, вязкостью масла для нагнетания которого предназначен насос, числом оборотов приводного вала, оптимальным выбором технологии.

При установке описанного насоса на масляном баке и его заполнении масло через окна 9 проходит внутрь трубчатой стойки 8 и его столб устанавливается на уровне масла в баке. На поверхностях вала 3 и стойки 8 происходит адгезия масла. При включении приводного электродвигателя благодаря рельефу на поверхности вала 3 происходит разрушение сплошности адгезионного слоя масла на этой поверхности. Это не позволяет развиваться вращательному движению в столбе масла внутри стойки 8 и рассеиванию при этом энергии вращающегося вала 3. Кроме того, при этом создаются более благоприятные условия для выделения воздушных пузырьков вдоль вала, особенно при рельефах, изображенных на фиг. 4, 6 и 7. Вместе с тем, рельеф на поверхности вала 3 не препятствует поступлению масла к опорной пяте, а при наличии рельефов, изображенных на фиг.6 и 7, способствуют этому.

Источники информации
1. И.Г. Есьман. Насосы. М-Л, 1935 г., с. 180-181, рис.163.

2. Насос МКВ 200, разраб. в 1982 г. ВНИИАЭН (Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения).

Изобретение относится к области насосостроения, преимущественно для перекачки масла в системах смазки и гидравлических системах управления машин, в частности турбин, работающих с большим расходом масла. Погружной центробежный насос содержит, по меньшей мере, одно рабочее колесо, консольно установленное на удлиненном приводном валу с вертикальной осью вращения, заключенном в трубчатую стойку корпуса с камерами всасывания и нагнетания. На поверхности приводного вала образован рельеф с помощью канавок и гребней. Канавки могут быть расположены продольно оси вала. Канавки или гребни могут быть расположены кольцеобразно по окружности вала. Канавки или гребни могут проходить по спиральной линии. Канавки и гребни могут проходить по двум спиральным линиям с противоположным направлением хода спиралей, пересекаясь друг с другом. Этот рельеф разрывает сплошность адгезионного слоя масла, уменьшая тем самым гидравлические потери и способствуя выделению из масла воздушных пузырьков. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Погружной центробежный насос, содержащий, по меньшей мере, одно рабочее колесо, консольно установленное на удлиненном приводном валу с вертикальной осью вращения, заключенном в трубчатую стойку корпуса с камерами всасывания и нагнетания, отличающийся тем, что на поверхности приводного вала образован рельеф с помощью канавок и гребней. 2. Погружной центробежный насос по п. 1, отличающийся тем, что канавки расположены продольно вдоль оси вала. 3. Погружной центробежный насос по п. 1, отличающийся тем, что канавки или гребни расположены кольцеобразно по окружности вала. 4. Погружной центробежный насос по п. 1, отличающийся тем, что канавки или гребни проходят по спиральной линии. 5. Погружной центробежный насос по п. 1, отличающийся тем, что канавки и гребни проходят по двум спиральным линиям с противоположным направлением хода спиралей, пересекаясь друг с другом.