ПОДПОРНЫЙ НАСОС Российский патент 2008 года по МПК F04D29/41 F04D29/16 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к центробежным насосам, применяемым в процессах транспортировки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам.

Известен центробежный насос, содержащий ротор с опорами и установленное в корпусе насоса рабочее колесо двухстороннего входа с уплотнительными поясками на покрывных дисках (SU 979706 А1, М. Кл.³ F04D 1/00, опубл. 07.12.1982). Для уменьшения количества подшипников уплотнительные пояски выполнены разного диаметра.

Осевые нагрузки в известном насосе уравновешены, но остается не уравновешенной сила тяжести ротора насоса, передаваемая на нижний подшипник скольжения.

Известно уплотнение рабочего колеса центробежного насоса, содержащее уплотняющие пояски с коническими поверхностями, образующие щелевой зазор (SU 1355764 А1, М. Кл.⁴ F04D 29/16, опубл. 30.11.87). Один из поясков выполнен на диске рабочего колеса, а другой - на корпусе насоса. Уплотнения расположены по обе стороны рабочего колеса. Уплотнение может быть установлено на рабочем колесе входа для уравновешивания остаточных осевых сил, возникающих при изменении режима работы.

Известен нефтяной подпорный насос типа НПВ (производитель «Уралгидромаш») - центробежный вертикальный одноступенчатый с осевым подводом жидкости, с рабочими колесами двухстороннего входа для уравновешивания осевых сил. Ротор насоса состоит из вала, рабочего колеса с дисками, между которыми расположены лопатки, и предвключенных шнековых колес, втулок уплотнения. Для восприятия радиальных усилий в конструкции насоса предусмотрены два радиальных подшипника скольжения - концевой, на нижнем конце вала, и промежуточный, смазываемых перекачиваемым нефтепродуктом. Осевые усилия воспринимает опорно-упорный подшипник. На месте выхода вала ротора из корпуса установлено уплотнение торцевого типа.

Осевое усилие от веса ротора и установленных на нем деталей воспринимается верхней опорой. Однако вследствие большой массы ротора (от 700-1050 кг) воспринимаемые подшипниками нагрузки работают в напряженном состоянии, и срок их службы недостаточный. Кроме того, создаваемые при работе силы трения снижают механический, а следовательно, и КПД насоса.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка конструктивного решения, направленного на сокращение межремонтного периода работы насоса за счет повышения надежности работы насоса.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в уравновешивании сил тяжести ротора и повышении КПД.

Указанный технический результат достигается тем, что подпорный насос содержит корпус, в котором установлено рабочее колесо, имеющее верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. Между корпусом насоса и рабочим колесом установлены уплотнительные кольца. Уплотнительное кольцо, установленное между верхней поверхностью рабочего колеса и корпусом насоса, выполнено с кольцевым буртом. В верхней поверхности рабочего колеса выполнена проточка, которая гидравлически связана с областью высокого давления. Кольцевой бурт уплотнительного кольца перекрывает с зазором проточку.

Выполнение кольцевого бурта на уплотнительном кольце и проточки на верхней поверхности рабочего в сторону области высокого давления приводит к уменьшению ее площади и, следовательно, к уменьшению давления нагнетания, что обеспечивает создание разнодействующих сил на рабочее колесо. Кольцевой бурт, перекрывающий с зазором проточку, образует дополнительное уплотнение, обеспечивающее снижение гидравлических потерь, что повышает объемный КПД насоса.

На чертеже изображена конструкция подпорного насоса, продольный разрез.

Подпорный насос содержит корпус 1, в котором на валу установлено рабочее колесо 2, имеющее верхнюю поверхность 3 и нижнюю поверхность 4, между которыми расположены лопатки. Между корпусом 1 насоса и верхней поверхностью 3 рабочего колеса 2 расположено уплотнительное кольцо 5, а между корпусом 1 насоса и нижней поверхностью 4 рабочего колеса 2 расположено уплотнительное кольцо 6. Уплотнительное кольцо 5 выполнено с кольцевым буртом 7. В верхней поверхности 3 рабочего колеса 2 выполнена проточка 8, которая гидравлически связана с областью высокого давления 9. Кольцевой бурт 7 уплотнительного кольца 5, перекрывая с зазором проточку 8, отделяет часть верхней поверхности 3 рабочего колеса 2 от области высокого давления 9. Между уплотнительным кольцом 5 и частью верхней поверхности 3 рабочего колеса 2 образуется камера низкого давления 10. Зазор между проточкой 8 и кольцевым буртом 7 предусмотрен для прохождения рабочей жидкости из области высокого давления 9 в камеру низкого давления 10 и обеспечивает снижение гидравлических перетоков между рабочим колесом 2 и уплотнительным кольцом 5.

Подпорный насос работает следующим образом.

Приводимое в движение валом насоса рабочее колесо 2, вращаясь, сообщает круговое движение рабочей жидкости, находящейся между лопаток. Вследствие возникающей центробежной силы рабочая жидкость от центра рабочего колеса 2 перемещается к внешнему выходу на выкид насосом. Выйдя из рабочего колеса 2, рабочая жидкость поступает в двухзавитковый спиральный отвод, по штанам в крышку нагнетания, а из нее в напорный трубопровод (не показаны). При вращении вала ротора насоса на него действуют осевые силы, которые воспринимаются опорно-упорным подшипником. За счет разницы площадей наружных верхней и нижней поверхностей 3 и 4 рабочего колеса 2 возникают разнодействующие силы. Рабочая жидкость в области высокого давления 9 давит на площадь нижней поверхности 4 рабочего колеса 2 больше, чем на площадь верхней поверхности 3 рабочего колеса 2, создавая тем самым разгрузку сил тяжести ротора, поднимая его вверх и уравновешивая его.

Предлагаемое техническое решение способствует уменьшению нагрузки на опорно-упорный подшипник насоса, повышая тем самым надежность работы насоса, что позволяет увеличить межремонтный период.

Изобретение относится к вертикальным центробежным насосам, создающим подпор перед магистральными насосами, для транспортировки нефти. Подпорный насос содержит корпус 1, в котором установлено рабочее колесо 2, имеющее верхнюю и нижнюю поверхности 3, 4. Между корпусом 1 насоса и рабочим колесом 2 установлены уплотнительные кольца 5, 6. Уплотнительное кольцо 5 выполнено с кольцевым буртом 7. В верхней поверхности 3 рабочего колеса 2 выполнена проточка 8, которая перекрывается с зазором кольцевым буртом 7. Изобретение направлено на уравновешивание сил тяжести ротора, повышение надежности работы и КПД насоса. 1 ил.

Подпорный насос, содержащий корпус, в котором установлено рабочее колесо, имеющее верхнюю и нижнюю поверхности, уплотнительные кольца, расположенные между корпусом насоса и рабочим колесом, отличающийся тем, что в верхней поверхности рабочего колеса выполнена проточка, а уплотнительное кольцо, установленное между верхней поверхностью рабочего колеса и корпусом насоса, выполнено с кольцевым буртом, перекрывающим с зазором указанную проточку.