ХИМИЧЕСКИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ НАСОС С РАБОЧИМ КОЛЕСОМ ЗАКРЫТОГО ТИПА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК F04D7/00 F04D29/08 F04D29/62 

Изобретение относится к насосостроению, а именно, к конструкциям химических горизонтальных центробежных насосов с рабочим колесом закрытого типа, предназначенных для перекачивания химически агрессивных жидкостей.

Известен герметичный центробежный насос, содержащий корпус с размещенным в нем рабочим колесом, приводимым во вращение цилиндрической магнитной муфтой, ведущая полумуфта которой соединена с приводным валом электродвигателя, а ведомая с рабочим колесом. Полумуфты установлены коаксиально, разделены экраном в виде цилиндрического стакана. Стакан выполнен с переменной толщиной стенки вдоль его образующей, а участок наименьшей толщины стенки расположен между полюсами ведущей и ведомой полумуфт (RU 2088807 C1, опубл. 27.08.1997).

Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату известен центробежный насос, содержащий закрепленный на станине корпус из износостойкого материала, имеющий входной и напорный патрубки с фланцами, вал с рабочим колесом закрытого типа в подшипниковых опорах, и узел уплотнений. На входном и напорном патрубках фланцы выполнены вращающимися, съемными и установлены на патрубках без непосредственного упора фланца в патрубок. На фланце и патрубках выполнены полукруглые выточки, в которых размещены разрезные стопорные кольца круглого сечения, воспринимающие осевые нагрузки в соединениях фланцев с патрубками (RU 2332591 C1, опубл. 27.08.2008).

Недостатками известных технических решений являются негарантированная надежность защиты от протечек химически агрессивной перекачиваемой жидкости при длительной работе насоса в процессе эксплуатации из чего вытекает недостаточно высокий ресурс насоса и эффективность перекачивания рабочих сред с повышенной концентрацией агрессивных компонентов и, в конечном счете, снижает отраслевую конкурентноспособность насоса и выполняемых на их основе электронасосных агрегатов.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке химического горизонтального насоса, наделенного повышенной защитой от протечек химически агрессивной перекачиваемой жидкости и загрязнения атмосферного воздуха ядовитыми испарениями, а также наделенного повышенными ресурсом, надежностью работы и эффективностью перекачивания химически агрессивных жидких сред.

Поставленная задача по первому варианту изобретения решается тем, что химический горизонтальный насос, согласно изобретению, выполнен центробежным, консольного типа, имеет ротор с валом и рабочим колесом закрытого типа, содержит корпус, включающий снабженный подводящим осевым и напорным патрубками корпус проточной части, имеющий проточную полость, объединенную со спиральным сборником перекачиваемой жидкости, а также включает охватывающий, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора и снабженный картером корпус ходовой части насоса не менее чем с двумя радиально-упорной и радиальной подшипниковыми опорами, причем вал ротора насоса выполнен с консолями, при этом одна из консолей выполнена с выходом в проточную полость и имеет длину превышающую длину другой консоли не менее чем в два раза, а рабочее колесо выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей основной и покрывной диски и систему расположенных между ними лопаток, при этом основной диск содержит ступицу, посредством которой фиксированно посажен на консоль вала, и защищен с тыльной стороны гидрозатвором, содержащим импеллер в виде дополнительного автономного диска с расположенными, по меньшей мере, со стороны, противоположной основному диску рабочего колеса лучевидными лопатками, причем корпус проточной части снабжен кольцевой съемной уступообразной в поперечном сечении тыльной стенкой, геометрически согласованной с гидрозатвором, при этом меньший из внешних радиусов указанной стенки выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса, а радиус импеллера гидрозатвора выполнен меньше радиуса рабочего колеса, но не менее величины, достаточной для создания гидродинамического защитного противодавления напору проникающей в гидрозатвор перекачиваемой среды, кроме того основной диск рабочего колеса снабжен с тыльной стороны промежуточным кольцевым гребнем с внутренним радиусом меньше радиуса диска импеллера и образует со стенкой ступицы рабочего колеса кольцевой канал, сообщенный с импеллером гидрозатвора и посредством не менее одного сквозного отверстия в основном диске сообщенный на проток с объемом рабочего колеса, а покрывной диск наделен входной горловиной, внутренний заходный радиус которой выполнен не менее радиуса входного проема корпуса проточной части, предпочтительно, заподлицо с ним, кроме того съемная тыльная стенка корпуса проточной части вмонтирована в проем указанного корпуса, имеющий проходной радиус, обеспечивающий возможность ввода и вывода рабочего колеса при монтаже и демонтаже насоса.

При этом рабочее колесо насоса может содержать прикрепленную к основному диску многозаходную систему, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска лопаток, разделенных межлопаточными каналами, причем лопатки рабочего колеса выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно, от 5 до 7, при этом активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)×10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

Напорный патрубок корпуса проточной части может быть выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.

Подводящий патрубок, сборник и напорный патрубок может быть размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором подводящий патрубок выполнен симметричным относительно оси вала, и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси, кроме того проточная полость выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального сборника, который выполнен, преимущественно, тангенциально сообщенным с напорным патрубком.

Вал ротора насоса может быть выполнен состоящим из участков с различными диаметрами, при этом участок с наибольшим диаметром имеет, по меньшей мере, в зонах примыкания к подшипниковым опорам диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консолям вала.

Вал ротора насоса может быть оперт на корпус ходовой части через упомянутые подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно, обращенная к корпусу проточной части содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно, обращенная к электродвигателю, содержит, преимущественно, двойной радиально-упорный подшипник, и кроме того подшипниковые опоры снабжены системой смазки подшипников.

Вал ротора насоса может содержать узел сальникового уплотнения, включающий корпус уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку, дренажную втулку, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и, предпочтительно, разрезной фланец, при этом при работающем агрегате охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер, а отвод осуществляют через верхний штуцер.

Для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу и через разъемы корпусов проточной и ходовой частей могут быть установлены уплотнительные кольца, предпочтительно, из упругого материала типа резины.

Боковая стенка проточной полости насоса может образовывать спиральный сборник, который за пределами контура рабочего колеса имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и не менее чем на одном участке поперечного сечения выпукло изогнутой в условной плоскости, нормальной к упомянутой средней плоскости сборника и проведенной через ось вала ротора насоса, при этом указанная оболочка снабжена на выходе проемом, сообщенным по потоку с тангенциально примыкающем к ней напорным патрубком корпуса проточной части насоса.

Химический горизонтальный насос может быть предназначен для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0÷98°C, с водородным показателем 0÷14 pH, плотностью до 1870 кг/м³, кинематической вязкостью до 30×10^-6 м²/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро-взрывоопасных сред, при этом насос для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжен системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов.

Химический горизонтальный насос может быть выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, до 1500 об/мин и вариантной мощностью от 8 до 435 кВт с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин и вариантной мощностью от 7,5 до 250 кВт.

Поставленная задача по второму варианту изобретения решается тем, что химический горизонтальный насос, согласно изобретению, выполнен центробежным, по меньшей мере, одноступенчатым, консольного типа, имеет ротор с валом и рабочим колесом закрытого типа, содержит корпус, включающий снабженный подводящим осевым и напорным патрубками корпус проточной части, имеющий проточную полость, объединенную со спиральным сборником перекачиваемой жидкости, а также включает охватывающий, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора и снабженный картером корпус ходовой части насоса не менее чем с двумя радиально-упорной и радиальной подшипниковыми опорами, причем вал ротора насоса выполнен с консолями, при этом одна из консолей выполнена с выходом в проточную полость и имеет длину превышающую длину другой консоли не менее чем в два раза, а рабочее колесо закрытого типа выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей основной и покрывной диски и систему расположенных между ними лопаток, при этом основной диск содержит ступицу, посредством которой фиксированно посажен на упомянутую консоль вала, и защищен с тыльной стороны гидрозатвором, содержащим импеллер в виде дополнительного автономного диска с расположенными, по меньшей мере, со стороны, противоположной основному диску рабочего колеса лучевидными лопатками, при этом корпус проточной части снабжен кольцевой съемной уступообразной в поперечном сечении тыльной стенкой, геометрически согласованной с гидрозатвором, причем меньший из внешних радиусов указанной стенки выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса, а радиус импеллера гидрозатвора выполнен меньше радиуса рабочего колеса, но не менее величины, достаточной для создания гидродинамического защитного противодавления напору проникающей в гидрозатвор перекачиваемой среды, кроме того основной диск рабочего колеса снабжен с тыльной стороны промежуточным кольцевым гребнем с внутренним радиусом меньше радиуса диска импеллера и образует со стенкой ступицы рабочего колеса кольцевой канал, сообщенный, по меньшей мере, с импеллером гидрозатвора, а покрывной диск наделен входной горловиной, внутренний заходный радиус которой выполнен не менее радиуса входного проема корпуса проточной части, предпочтительно, заподлицо с ним, кроме того съемная тыльная стенка корпуса проточной части, вмонтирована в проем указанного корпуса, имеющий проходной радиус, обеспечивающий возможность ввода и вывода рабочего колеса при монтаже и демонтаже насоса.

При этом рабочее колесо насоса может содержать прикрепленную к основному диску многозаходную систему, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска лопаток, разделенных межлопаточными каналами, причем лопатки рабочего колеса выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно, от 5 до 7, при этом активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)×10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

Напорный патрубок корпуса проточной части может быть выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.

Подводящий патрубок, сборник и напорный патрубок может быть размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором подводящий патрубок выполнен симметричным относительно оси вала, и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси, кроме того проточная полость выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального сборника, который выполнен, преимущественно, тангенциально сообщенным с напорным патрубком.

Вал ротора насоса может быть выполнен состоящим из участков с различными диаметрами, при этом участок с наибольшим диаметром имеет, по меньшей мере, в зонах примыкания к подшипниковым опорам диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консолям вала.

Вал ротора насоса может быть оперт на корпус ходовой части через упомянутые подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно, обращенная к корпусу проточной части содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно, обращенная к электродвигателю, содержит, преимущественно, двойной радиально-упорный подшипник, и кроме того подшипниковые опоры снабжены системой смазки подшипников.

Вал ротора насоса может содержать узел сальникового уплотнения, включающий корпус уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку, дренажную втулку, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и, предпочтительно, разрезной фланец, при этом при работающем агрегате охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер, а отвод осуществляют через верхний штуцер.

Для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу и через разъемы корпусов проточной и ходовой частей могут быть установлены уплотнительные кольца, предпочтительно, из упругого материала типа резины.

Боковая стенка проточной полости насоса может образовывать спиральный сборник, который за пределами контура рабочего колеса имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и не менее чем на одном участке поперечного сечения выпукло изогнутой в условной плоскости, нормальной к упомянутой средней плоскости сборника и проведенной через ось вала ротора насоса, при этом указанная оболочка снабжена на выходе проемом, сообщенным по потоку с тангенциально примыкающем к ней напорным патрубком корпуса проточной части насоса.

Химический горизонтальный насос может быть предназначен для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0÷98°C, с водородным показателем 0÷14 pH, плотностью до 1870 кг/м³, кинематической вязкостью до 30×10^-6 м²/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро-взрывоопасных сред, при этом насос для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжен системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов.

Химический горизонтальный насос может быть выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, до 1500 об/мин и вариантной мощностью от 8 до 435 кВт с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин и вариантной мощностью от 7,5 до 250 кВт.

Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью признаков, состоит в вариантной разработке химического горизонтального насоса с рабочим колесом закрытого типа, наделенного повышенной защитой от протечек химически агрессивной перекачиваемой жидкости, а также повышенными ресурсом, надежностью работы и эффективностью перекачивания рабочих сред. Это достигается совокупностью разработанных в изобретении конструктивных решений и технологических параметров основных узлов и элементов насоса, в первую очередь комбинированной системы усиленной гидродинамической защиты в процессе работы насоса, оптимально дополняемой гидростатической защитой от протечек химически агрессивной среды и ядовитых испарений, что исключает негативное воздействие на подшипниковые опоры и окружающую среду во всех эксплуатационных ситуациях. Технический результат достигается также за счет разработанных в изобретении конструктивного решения и формы рабочего колеса закрытого типа в заявленных вариантах со сквозным отверстием в основном диске и без отверстия, спирального сборника и напорного патрубка, обеспечивающих в совокупности эффективное перекачивание указанных экологически опасных сред. Кроме того, технический результат выражается в повышенной износостойкости к химической и механической агрессии наиболее изнашиваемых частей проточной части предлагаемой конструкции насоса, в частности, за счет разработанной в изобретении конструкции гидрозатвора в сочетании с системой стояночной гидрозащиты насоса и сопряжения подвижных частей ротора с корпусом проточной и ходовой частей насоса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен химический горизонтальный насос в вариантном исполнении с рабочим колесом закрытого типа со сквозным отверстием в основном диске, продольный разрез;

на фиг.2 - рабочее колесо, разрез.

По первому варианту химический горизонтальный насос выполнен центробежным, консольного типа, имеет ротор с валом 1 и рабочим колесом 2 закрытого типа. Насос содержит корпус, включающий корпус 3 ходовой части 4 и корпус 5 проточной части 6. Корпус 5 проточной части 6 снабжен подводящим осевым и напорным патрубками 7 и 8 соответственно, имеет проточную полость 9, объединенную со спиральным сборником 10 перекачиваемой жидкости. Корпус 3 ходовой части 4 выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала 1 ротора и снабжен картером 11 не менее чем с двумя радиально-упорной и радиальной подшипниковыми опорами 12 и 13 соответственно. Вал 1 ротора выполнен с консолями. Консоль 14 выполнена с выходом в проточную полость 9 и имеет длину превышающую длину другой консоли 15 не менее чем в два раза.

Рабочее колесо 2 выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей основной и покрывной диски 16 и 17 соответственно и систему расположенных между ними лопаток 18. Основной диск 16 содержит ступицу 19, посредством которой фиксированно посажен на консоль 14 вала, и защищен с тыльной стороны гидрозатвором 20. Гидрозатвор 20 содержит импеллер 21 в виде дополнительного автономного диска с расположенными, по меньшей мере, со стороны, противоположной основному диску 16 рабочего колеса 2 лучевидными лопатками. Корпус 5 проточной части 6 снабжен кольцевой съемной уступообразной в поперечном сечении тыльной стенкой 22, геометрически согласованной с гидрозатвором 20. Меньший из внешних радиусов стенки 22 выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса 2. Радиус импеллера 21 гидрозатвора 20 выполнен меньше радиуса рабочего колеса 2, но не менее величины, достаточной для создания гидродинамического защитного противодавления напору проникающей в гидрозатвор перекачиваемой среды.

Основной диск 16 рабочего колеса 2 снабжен с тыльной стороны промежуточным кольцевым гребнем 23 с внутренним радиусом меньше радиуса диска импеллера 21 и образует со стенкой ступицы 19 рабочего колеса 2 кольцевой канал 24, сообщенный с импеллером гидрозатвора 20 и посредством не менее одного сквозного отверстия 25 в основном диске 16 сообщенный на проток с объемом рабочего колеса 2. Покрывной диск 17 рабочего колеса 2 наделен входной горловиной, внутренний заходный радиус которой выполнен не менее радиуса входного проема корпуса 5 проточной части 6, предпочтительно, заподлицо с ним. Съемная тыльная стенка 22 корпуса 5 проточной части 6 вмонтирована в проем указанного корпуса, имеющий проходной радиус, обеспечивающий возможность ввода и вывода рабочего колеса 2 при монтаже и демонтаже насоса.

Рабочее колесо 2 насоса содержит прикрепленную к основному диску 16 многозаходную систему, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска 16 лопаток 18, разделенных межлопаточными каналами. Лопатки 18 рабочего колеса 2 выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток 18 рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно, от 5 до 7. Активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)×10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

Напорный патрубок 8 корпуса 5 проточной части 6 выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.

Подводящий патрубок 7, проточная полость 9, сборник 10 и напорный патрубок 8 размещены в корпусе 5 проточной части 6 насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды. Подводящий патрубок 7 выполнен симметричным относительно оси вала 1, и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 1, оконечности лопаток 18, обращенные к указанной оси. Проточная полость 9 выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса 2 и спирального сборника, который выполнен, преимущественно, тангенциально сообщенным с напорным патрубком 8.

Вал 1 ротора насоса выполнен состоящим из участков с различными диаметрами. Участок с наибольшим диаметром имеет, по меньшей мере, в зонах примыкания к подшипниковым опорам 12, 13 диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консолям 14, 15 вала 1.

Вал 1 ротора насоса оперт на корпус 3 ходовой части 4 через подшипниковые опоры 12, 13. Подшипниковая опора 13, обращенная к корпусу 5 проточной части содержит радиальный, преимущественно, роликовый подшипник 26. Подшипниковая опора 12 содержит, преимущественно, двойной радиально-упорный подшипник 27. Подшипниковые опоры снабжены системой смазки подшипников.

Вал 1 ротора насоса содержит узел сальникового уплотнения, включающий корпус 28 уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку 29, дренажную втулку 30, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и, предпочтительно, разрезной фланец 31. При работающем агрегате охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер 32, а отвод осуществляют через верхний штуцер.

Для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу 1 и через разъемы корпусов 3 и 5 соответственно ходовой и проточной частей установлены уплотнительные кольца 33 предпочтительно, из упругого материала типа резины.

Боковая стенка проточной полости 9 насоса образует спиральный сборник 10. Сборник за пределами контура рабочего колеса 2 имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и не менее чем на одном участке поперечного сечения выпукло изогнутой в условной плоскости, нормальной к упомянутой средней плоскости сборника и проведенной через ось вала 1 ротора насоса. Указанная оболочка снабжена на выходе проемом, сообщенным по потоку с тангенциально примыкающем к ней напорным патрубком 8 корпуса 5 проточной части 6 насоса.

Химический горизонтальный насос предназначен для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0÷98°C, с водородным показателем 0÷14 pH, плотностью до 1870 кг/м³, кинематической вязкостью до 30×10^-6 м²/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро-взрывоопасных сред. Насос для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжен системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов.

Химический горизонтальный насос выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, до 1500 об/мин и вариантной мощностью от 8 до 435 кВт с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин и вариантной мощностью от 7,5 до 250 кВт.

По второму варианту химический горизонтальный насос выполнен центробежным, консольного типа, имеет ротор с валом 1 и рабочим колесом 2 закрытого типа. Насос содержит корпус, включающий корпус 3 ходовой части 4 и корпус 5 проточной части 6. Корпус 5 проточной части 6 снабжен подводящим осевым и напорным патрубками 7 и 8 соответственно, имеет проточную полость 9, объединенную со спиральным сборником 10 перекачиваемой жидкости. Корпус 3 ходовой части 4 выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала 1 ротора и снабжен картером 11 не менее чем с двумя радиально-упорной и радиальной подшипниковыми опорами 12 и 13 соответственно. Вал 1 ротора выполнен с консолями. Консоль 14 выполнена с выходом в проточную полость 9 и имеет длину превышающую длину другой консоли 15 не менее чем в два раза.

Рабочее колесо 2 выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей основной и покрывной диски 16 и 17 соответственно и систему расположенных между ними лопаток 18. Основной диск 16 содержит ступицу 19, посредством которой фиксированно посажен на консоль 14 вала, и защищен с тыльной стороны гидрозатвором 20. Гидрозатвор 20 содержит импеллер 21 в виде дополнительного автономного диска с расположенными, по меньшей мере, со стороны, противоположной основному диску 16 рабочего колеса 2 лучевидными лопатками.

Корпус 5 проточной части 6 снабжен кольцевой съемной уступообразной в поперечном сечении тыльной стенкой 22, геометрически согласованной с гидрозатвором 20. Меньший из внешних радиусов стенки 22 выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса 2. Радиус импеллера 21 гидрозатвора 20 выполнен меньше радиуса рабочего колеса 2, но не менее величины, достаточной для создания гидродинамического защитного противодавления напору проникающей в гидрозатвор перекачиваемой среды.

Основной диск 16 рабочего колеса 2 снабжен с тыльной стороны промежуточным кольцевым гребнем 23 с внутренним радиусом меньше радиуса диска импеллера 21 и образует со стенкой ступицы 19 рабочего колеса 2 кольцевой канал 24, сообщенный с импеллером гидрозатвора 20.

Покрывной диск 17 рабочего колеса 2 наделен входной горловиной, внутренний заходный радиус которой выполнен не менее радиуса входного проема корпуса 5 проточной части 6, предпочтительно, заподлицо с ним. Съемная тыльная стенка 22 корпуса 5 проточной части 6 вмонтирована в проем указанного корпуса, имеющий проходной радиус, обеспечивающий возможность ввода и вывода рабочего колеса 2 при монтаже и демонтаже насоса.

Рабочее колесо 2 насоса содержит прикрепленную к основному диску 16 многозаходную систему, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска 16 лопаток 18, разделенных межлопаточными каналами. Лопатки 18 рабочего колеса 2 выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток 18 рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно, от 5 до 7. Активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)×10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

Напорный патрубок 8 корпуса 5 проточной части 6 выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.

Подводящий патрубок 7, проточная полость 9, сборник 10 и напорный патрубок 8 размещены в корпусе 5 проточной части 6 насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды. Подводящий патрубок 7 выполнен симметричным относительно оси вала 1, и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 1, оконечности лопаток 18, обращенные к указанной оси. Проточная полость 9 выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса 2 и спирального сборника, который выполнен, преимущественно, тангенциально сообщенным с напорным патрубком 8.

Вал 1 ротора насоса выполнен состоящим из участков с различными диаметрами. Участок с наибольшим диаметром имеет, по меньшей мере, в зонах примыкания к подшипниковым опорам 12, 13 диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консолям 14, 15 вала 1.

Вал 1 ротора насоса оперт на корпус 3 ходовой части 4 через подшипниковые опоры 12, 13. Подшипниковая опора 13, обращенная к корпусу 5 проточной части содержит радиальный, преимущественно, роликовый подшипник 26. Подшипниковая опора 12 содержит, преимущественно, двойной радиально-упорный подшипник 27. Подшипниковые опоры снабжены системой смазки подшипников.

Вал 1 ротора насоса содержит узел сальникового уплотнения, включающий корпус 28 уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку 29, дренажную втулку 30, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и, предпочтительно, разрезной фланец 31. При работающем агрегате охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер 32, а отвод осуществляют через верхний штуцер.

Для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу 1 и через разъемы корпусов 3 и 5 соответственно ходовой и проточной частей установлены уплотнительные кольца 33 предпочтительно, из упругого материала типа резины.

Боковая стенка проточной полости 9 насоса образует спиральный сборник 10. Сборник за пределами контура рабочего колеса 2 имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и не менее чем на одном участке поперечного сечения выпукло изогнутой в условной плоскости, нормальной к упомянутой средней плоскости сборника и проведенной через ось вала 1 ротора насоса. Указанная оболочка снабжена на выходе проемом, сообщенным по потоку с тангенциально примыкающем к ней напорным патрубком 8 корпуса 5 проточной части 6 насоса.

Химический горизонтальный насос предназначен для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0÷98°C, с водородным показателем 0÷14 pH, плотностью до 1870 кг/м³, кинематической вязкостью до 30×10^-6 м²/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро-взрывоопасных сред. Насос для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжен системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов.

Химический горизонтальный насос выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, до 1500 об/мин и вариантной мощностью от 8 до 435 кВт с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин и вариантной мощностью от 7,5 до 250 кВт.

Работа насоса, предлагаемого в вариантном исполнении, осуществляется следующим образом.

Перекачиваемая жидкая среда через подводящий патрубок 7, попадая на вход во вращающееся центробежное рабочее колесо 2, перемещается от центра к периферии под действием центробежных сил и диффузного расширения в межлопаточных каналах рабочего колеса 2, приобретая при этом кинетическую энергию и получая закрутку в направлении вращения рабочего колеса 2.

После выхода из рабочего колеса 2 поток переходит в диффузорный спиральный сборник 10, расширяющийся к напорному патрубку 8 в режиме, приближенном к соблюдению равенства скоростей потока на протяжении сборника. Из сборника 10 перекачиваемая жидкая среда попадает в напорный патрубок 8, выполненный диффузорным со снижением скорости при прохождении в патрубке в два раза с одновременным переходом части кинетической энергии потока в потенциальную и поступает в напорный трубопровод. При этом проточную часть 6 насоса в процессе работы защищает от протечек перекачиваемой жидкости в частично открытую ходовую часть 4 и через нее в атмосферу гидродинамическая защита в виде гидрозатвора 23 с вращающимся диском с импеллером 24, который создает противодавление и сохраняет вал 1 насоса сухим. А после окончания работы насоса и нахождения его с неподвижным положением ротора насос защищен сальниковой набивкой 29.

Таким образом, за счет разработанных в изобретении конструктивных решений и технологических параметров основных узлов и элементов насоса, достигают повышение защиты от протечек химически агрессивной перекачиваемой жидкости и, как следствие, снижение загрязнения атмосферного воздуха ядовитыми испарениями, а также повышение долговечности, надежности и эффективности перекачивания химически агрессивных жидких сред.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к насосам для перекачивания агрессивных жидкостей. Насос выполнен одноступенчатым, консольного типа. Корпус проточной части включает проточную полость, объединенную со спиральным сборником. Корпус ходовой части выполнен охватывающим большую часть длины вала, снабжен картером и подшипниковыми опорами. Рабочее колесо выполнено в виде многозаходной крыльчатки. Основной диск колеса защищен гидрозатвором, содержащим импеллер в виде дополнительного автономного диска с лучевидными лопатками. Корпус проточной части снабжен кольцевой съемной уступообразной стенкой. Меньший из внешних радиусов указанной стенки выполнен не менее проходного радиуса колеса, радиус импеллера гидрозатвора меньше радиуса колеса. Основной диск снабжен кольцевым гребнем с внутренним радиусом меньше радиуса диска импеллера и образует со стенкой ступицы колеса кольцевой канал, сообщенный с импеллером гидрозатвора. Основной диск содержит не менее одного сквозного отверстия для сообщения на проток с объемом колеса. Покрывной диск наделен входной горловиной, внутренний заходный радиус которой выполнен не менее радиуса входного проема корпуса проточной части. Изобретение направлено на повышение защиты от протечек перекачиваемой жидкости, долговечности и надежности работы насоса, снижение загрязнения атмосферного воздуха ядовитыми испарениями. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Химический горизонтальный насос, характеризующийся тем, что выполнен центробежным, консольного типа, имеет ротор с валом и рабочим колесом закрытого типа, содержит корпус, включающий снабженный подводящим осевым и напорным патрубками корпус проточной части, имеющий проточную полость, объединенную со спиральным сборником перекачиваемой жидкости, а также включает охватывающий, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора и снабженный картером корпус ходовой части насоса не менее чем с двумя радиально-упорной и радиальной подшипниковыми опорами, причем вал ротора насоса выполнен с консолями, при этом одна из консолей выполнена с выходом в проточную полость и имеет длину, превышающую длину другой консоли не менее чем в два раза, а рабочее колесо выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей основной и покрывной диски и систему расположенных между ними лопаток, при этом основной диск содержит ступицу, посредством которой фиксированно посажен на консоль вала, и защищен с тыльной стороны гидрозатвором, содержащим импеллер в виде дополнительного автономного диска с расположенными, по меньшей мере, со стороны, противоположной основному диску рабочего колеса, лучевидными лопатками, причем корпус проточной части снабжен кольцевой съемной уступообразной в поперечном сечении тыльной стенкой, геометрически согласованной с гидрозатвором, при этом меньший из внешних радиусов указанной стенки выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса, а радиус импеллера гидрозатвора выполнен меньше радиуса рабочего колеса, но не менее величины, достаточной для создания гидродинамического защитного противодавления напору проникающей в гидрозатвор перекачиваемой среды, кроме того, основной диск рабочего колеса снабжен с тыльной стороны промежуточным кольцевым гребнем с внутренним радиусом меньше радиуса диска импеллера и образует со стенкой ступицы рабочего колеса кольцевой канал, сообщенный с импеллером гидрозатвора и посредством не менее одного сквозного отверстия в основном диске сообщенный на проток с объемом рабочего колеса, а покрывной диск наделен входной горловиной, внутренний заходный радиус которой выполнен не менее радиуса входного проема корпуса проточной части, предпочтительно заподлицо с ним, кроме того, съемная тыльная стенка корпуса проточной части вмонтирована в проем указанного корпуса, имеющий проходной радиус, обеспечивающий возможность ввода и вывода рабочего колеса при монтаже и демонтаже насоса.

2. Химический горизонтальный насос по п.1, отличающийся тем, что рабочее колесо насоса содержит прикрепленную к основному диску многозаходную систему криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска лопаток, разделенных межлопаточными каналами, причем лопатки рабочего колеса выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно от 5 до 7, при этом активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)·10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

3. Химический горизонтальный насос по п.1, отличающийся тем, что напорный патрубок корпуса проточной части выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.

4. Химический горизонтальный насос по п.1, отличающийся тем, что подводящий патрубок, сборник и напорный патрубок размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором подводящий патрубок выполнен симметричным относительно оси вала и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси, кроме того, проточная полость выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса и сборника, который выполнен преимущественно тангенциально сообщенным с напорным патрубком.

5. Химический горизонтальный насос по п.1, отличающийся тем, что вал ротора насоса выполнен состоящим из участков с различными диаметрами, при этом участок с наибольшим диаметром имеет, по меньшей мере, в зонах примыкания к подшипниковым опорам диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консолям вала.

6. Химический горизонтальный насос по п.1, отличающийся тем, что вал ротора насоса оперт на корпус ходовой части через упомянутые подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно обращенная к корпусу проточной части, содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно обращенная к электродвигателю, содержит преимущественно двойной радиально-упорный подшипник, и, кроме того, подшипниковые опоры снабжены системой смазки подшипников.

7. Химический горизонтальный насос по п.1, отличающийся тем, что вал ротора насоса содержит узел сальникового уплотнения, включающий корпус уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку, дренажную втулку, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и предпочтительно разрезной фланец, при этом при работающем агрегате охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер, а отвод осуществляют через верхний штуцер.

8. Химический горизонтальный насос по п.1, отличающийся тем, что для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу и через разъемы корпусов проточной и ходовой частей установлены уплотнительные кольца предпочтительно из упругого материала типа резины.

9. Химический горизонтальный насос по п.4, отличающийся тем, что боковая стенка проточной полости насоса образует спиральный сборник, который за пределами контура рабочего колеса имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и не менее чем на одном участке поперечного сечения выпукло-изогнутой в условной плоскости, нормальной к упомянутой средней плоскости сборника и проведенной через ось вала ротора насоса, при этом указанная оболочка снабжена на выходе проемом, сообщенным по потоку с тангенциально примыкающим к ней напорным патрубком корпуса проточной части насоса.

10. Химический горизонтальный насос по п.1, отличающийся тем, что предназначен для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0÷98°C, с водородным показателем 0÷14 pH, плотностью до 1870 кг/м³, кинематической вязкостью до 30·10^-6 м²/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро- и взрывоопасных сред, при этом насос для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжен системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов.

11. Химический горизонтальный насос по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно асинхронным, для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно до 1500 об/мин и вариантной мощностью от 8 до 435 кВт с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин и вариантной мощностью от 7,5 до 250 кВт.

12. Химический горизонтальный насос, характеризующийся тем, что выполнен центробежным, по меньшей мере, одноступенчатым, консольного типа, имеет ротор с валом и рабочим колесом закрытого типа, содержит корпус, включающий снабженный подводящим осевым и напорным патрубками корпус проточной части, имеющий проточную полость, объединенную со спиральным сборником перекачиваемой жидкости, а также включает охватывающий, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора и снабженный картером корпус ходовой части насоса не менее чем с двумя радиально-упорной и радиальной подшипниковыми опорами, причем вал ротора насоса выполнен с консолями, при этом одна из консолей выполнена с выходом в проточную полость и имеет длину, превышающую длину другой консоли не менее чем в два раза, а рабочее колесо закрытого типа выполнено в виде многозаходной крыльчатки, включающей основной и покрывной диски и систему расположенных между ними лопаток, при этом основной диск содержит ступицу, посредством которой фиксированно посажен на упомянутую консоль вала, и защищен с тыльной стороны гидрозатвором, содержащим импеллер в виде дополнительного автономного диска с расположенными, по меньшей мере, со стороны, противоположной основному диску рабочего колеса, лучевидными лопатками, при этом корпус проточной части снабжен кольцевой съемной уступообразной в поперечном сечении тыльной стенкой, геометрически согласованной с гидрозатвором, причем меньший из внешних радиусов указанной стенки выполнен не менее проходного радиуса рабочего колеса, а радиус импеллера гидрозатвора выполнен меньше радиуса рабочего колеса, но не менее величины, достаточной для создания гидродинамического защитного противодавления напору проникающей в гидрозатвор перекачиваемой среды, кроме того, основной диск рабочего колеса снабжен с тыльной стороны промежуточным кольцевым гребнем с внутренним радиусом меньше радиуса диска импеллера и образует со стенкой ступицы рабочего колеса кольцевой канал, сообщенный, по меньшей мере, с импеллером гидрозатвора, а покрывной диск наделен входной горловиной, внутренний заходный радиус которой выполнен не менее радиуса входного проема корпуса проточной части, предпочтительно заподлицо с ним, кроме того, съемная тыльная стенка корпуса проточной части вмонтирована в проем указанного корпуса, имеющий проходной радиус, обеспечивающий возможность ввода и вывода рабочего колеса при монтаже и демонтаже насоса.

13. Химический горизонтальный насос по п.12, отличающийся тем, что рабочее колесо насоса содержит прикрепленную к основному диску многозаходную систему криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость основного диска лопаток, разделенных межлопаточными каналами, причем лопатки рабочего колеса выполнены одинаковой или различной длины, а количество лопаток рабочего колеса принято от 3 до 24, предпочтительно от 5 до 7, при этом активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (5÷1500)·10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

14. Химический горизонтальный насос по п.12, отличающийся тем, что напорный патрубок корпуса проточной части выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,2÷4,0 раза.

15. Химический горизонтальный насос по п.12, отличающийся тем, что подводящий патрубок, сборник и напорный патрубок размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором подводящий патрубок выполнен симметричным относительно оси вала и содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси, кроме того, проточная полость выполнена с тыльной, боковой и заходной стенками, образующими объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального сборника, который выполнен преимущественно тангенциально сообщенным с напорным патрубком.

16. Химический горизонтальный насос по п.12, отличающийся тем, что вал ротора насоса выполнен состоящим из участков с различными диаметрами, при этом участок с наибольшим диаметром имеет, по меньшей мере, в зонах примыкания к подшипниковым опорам диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консолям вала.

17. Химический горизонтальный насос по п.12, отличающийся тем, что вал ротора насоса оперт на корпус ходовой части через упомянутые подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно обращенная к корпусу проточной части, содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно обращенная к электродвигателю, содержит преимущественно двойной радиально-упорный подшипник, и, кроме того, подшипниковые опоры снабжены системой смазки подшипников, для чего в корпусе подшипниковых опор выполнены пресс-масленки.

18. Химический горизонтальный насос по п.12, отличающийся тем, что вал ротора насоса содержит узел сальникового уплотнения, включающий корпус уплотнения, а также состоящую из колец сальниковую набивку, дренажную втулку, штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости и предпочтительно разрезной фланец, при этом при работающем агрегате охлаждающая жидкость поступает в узел уплотнения через нижний штуцер, а отвод осуществляют через верхний штуцер.

19. Химический горизонтальный насос по п.12, отличающийся тем, что для устранения утечки перекачиваемой жидкости по валу и через разъемы корпусов проточной и ходовой частей установлены уплотнительные кольца предпочтительно из упругого материала типа резины.

20. Химический горизонтальный насос по п.15, отличающийся тем, что боковая стенка проточной полости насоса образует спиральный сборник, который за пределами контура рабочего колеса имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и не менее чем на одном участке поперечного сечения выпукло-изогнутой в условной плоскости, нормальной к упомянутой средней плоскости сборника и проведенной через ось вала ротора насоса, при этом указанная оболочка снабжена на выходе проемом, сообщенным по потоку с тангенциально примыкающем к ней напорным патрубком корпуса проточной части насоса.

21. Химический горизонтальный насос по п.12, отличающийся тем, что предназначен для перекачивания химически агрессивных жидкостных сред типа кислот, щелочей, электролитов и других с температурой от 0÷98°C, с водородным показателем 0÷14 pH, плотностью до 1870 кг/м³, кинематической вязкостью до 30·10^-6 м²/с и твердыми включениями до 1 мм с объемной концентрацией последних, не превышающей 5%, либо для перекачивания горячих и кристаллизующихся жидкостей с температурой от 0 до 250°C, а также пожаро- и взрывоопасных сред, при этом насос для перекачивания упомянутых горячих и кристаллизующихся сред снабжен системой обогрева проточной части и охлаждения подшипниковых узлов.

22. Химический горизонтальный насос по п.12, отличающийся тем, что выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно асинхронным для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно до 1500 об/мин и вариантной мощностью от 8 до 435 кВт с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин и вариантной мощностью от 7,5 до 250 кВт.