ЧЕРПАКОВЫЙ НАСОС Российский патент 2005 года по МПК F04D1/12 

Изобретение относится к насосному оборудованию, применяемому в различных отраслях промышленности - химической, нефтехимической, нефтедобывающей, горной, авиационной и других.

Известны черпаковые насосы различных конструктивных схем и исполнений, в которых жидкость поступает во вращающийся корпус, закручивается радиальными лопатками и направляется к его периферии, откуда поступает в отводной канал черпака, закрепленного на консольном стержне (стойке), например, черпаковые насосы по а.с. №№562215, 653251, 992830, 1624205.

Известен насос черпакового типа, состоящий из кожуха, вращающегося корпуса, черпака, установленного на трубе, консольно закрепленной на неподвижном кожухе, моноблочный черпаковый насос фирмы Х.В. Кассель (ФРГ) на рис.1, стр.6 “Новые насосы для малых подач и высоких напоров”, К.Н. Спасский, В.В. Шаумян, “Машиностроение”, 1973 г. - прототип.

В известном черпаковом насосе жидкость поступает в корпус, закручивается радиальными лопатками корпуса и отбрасывается к его периферии, откуда жидкость поступает в отверстие отводного канала черпака и по каналу консольной трубы отводится в нагнетательный трубопровод. Герметизация разъема между неподвижным кожухом и вращающимся корпусом осуществляется с помощью торцевого уплотнения. Для удаления воздуха из торцевой зоны консольной трубы в ней установлена трубка.

В известном черпаковом насосе осевые силы полностью уравновешиваются, за исключением силы, действующей на торец консоли, то есть силы стремящейся сдвинуть ротор насоса в осевом направлении, поэтому ротор необходимо устанавливать на подшипники, имеющие возможность воспринимать осевые нагрузки, например, радиально-упорные или на противоположный торец ротора устанавливать разгрузочный узел, что усложняет конструкцию, снижает ресурс работы.

Задачей настоящего изобретения является снижение осевой силы, действующей на ротор насоса, с целью увеличения ресурса подшипников и уменьшения габаритных размеров разгрузочного узла ротора насоса.

Технический результат достигается тем, что в черпаковом насосе, содержащем кожух, вращающийся корпус с радиальными лопатками, черпак, установленный на неподвижной трубе, консольно закрепленной на кожухе, вращающийся корпус насоса установлен относительно консоли с зазором, при этом в зазоре на вращающемся корпусе в зоне, ограниченной наружным диаметром консоли, выполнены профилированные радиальные выступы, сходящиеся к центру корпуса.

На фиг.1 изображен общий вид черпакового насоса, на фиг.2 - вид на поверхность корпуса, вращающегося в зоне выполнения профилированных радиальных выступов.

Насос состоит из кожуха (неподвижного корпуса) 1, на котором консольно закреплена труба 2, на которой, в свою очередь, закреплен черпак 3. Вращающийся корпус 4 закреплен на валу 5, который установлен в неподвижном корпусе на радиально-упорных шарикоподшипниках 6. Разъем между кожухом 1 и вращающимся корпусом 4 герметизируется с помощью торцевого уплотнения 7, установленного на всасе (со стороны низкого давления). В черпаке 3 и трубе 2 выполнен канал для отвода жидкости, на вращающемся корпусе 4 в зоне, ограниченной наружным диаметром трубы 2 и внутренним диаметром корпуса 4, выполнены радиальные лопатки, а в зоне от центра корпуса 4 до диаметра, примерно равного наружному диаметру трубы 2, выполнены профилированные радиальные выступы, при этом между торцом консольно закрепленной трубы 2 и корпусом 4 выполнен зазор Δ~0,02D.

Насос работает следующим образом.

Жидкость под давлением через кольцевой зазор между наружной поверхностью трубы 2 и кожухом 1 подается в корпус 4, при этом воздух вытесняется через отводной канал черпака 3 и трубы 2, но воздух вытесняется не полностью - часть остается (в объеме, расположенном выше уровня входного отверстия канала черпака). После включения черпакового насоса корпус 4 начинает вращаться и с помощью радиальных лопаток приводит во вращательное движение жидкость, которая под действием центробежной силы направляется к периферии корпуса 4, входит в канал черпака 3 и трубы 2, при этом часть воздуха отводится вместе с жидкостью в канал, а другая часть перемещается с периферии корпуса 4 в центр зазора Δ (в зону с наименьшим давлением), при этом в центре зазора образуется воздушная подушка.

При вращении корпуса 4 профилированные радиальные выступы стремятся “вытолкнуть” жидкость из зазора Δ, по мере увеличения скорости вращения корпуса 4 будет увеличиваться давление жидкости, выбрасываемой из зазора Δ, и после превышения этого давления над давлением, с которым жидкость подается в насос, часть жидкости из зазора Δ вытеснится, а давление жидкости в зазоре Δ уменьшится (стенка корпуса 4 с профилированными радиальными выступами работает как колесо центробежного насоса и стремится откачать жидкость из зазора Δ). В итоге - уменьшится осевая сила, действующая на ротор насоса.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение осевой силы, действующей на ротор черпакового насоса, что в итоге приводит к увеличению ресурса подшипников и уменьшению габаритных размеров разгрузочного узла ротора насоса.

Изобретение относится к насосам черпакового типа. Насос состоит из неподвижного кожуха 1, на котором консольно закреплена труба (Т) 2 с черпаком 3. Вращающийся корпус (ВК) 4 закреплен на валу 5. В черпаке 3 и Т 2 выполнен канал для отвода жидкости, на ВК 4 в зоне, ограниченной наружным диаметром Т 2 и внутренним диаметром ВК 4, выполнены профилированные радиальные лопатки, а в зоне, ограниченной наружным диаметром консоли Т 2, выполнены профилированные радиальные выступы, при этом между торцом консольно закрепленной Т 2 и ВК 4 имеется зазор. Выполнение во ВК 4 радиальных профилированных выступов в зоне консоли и установка ВК 4 относительно консоли Т 2 с минимальным зазором позволит уменьшить давление жидкости в зазоре между ВК 4 и консолью Т 2, тем самым - уменьшить осевую силу, действующую на ротор насоса, что в итоге повысит ресурс подшипников и уменьшит габаритные размеры разгрузочного узла, воспринимающего осевую нагрузку, действующую на ротор. 2 ил.

Черпаковый насос, содержащий кожух, вращающийся корпус с радиальными лопатками, черпак, установленный на неподвижной трубе, консольно закрепленной на кожухе, отличающийся тем, что вращающийся корпус насоса установлен относительно консоли с зазором, при этом в зазоре на вращающемся корпусе, в зоне, ограниченной наружным диаметром консоли, выполнены профилированные радиальные выступы, сходящиеся к центру корпуса.