ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПУЛЬПОВЫЙ НАСОС С РАБОЧИМ КОЛЕСОМ ЗАКРЫТОГО ТИПА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК F04D7/04 

Изобретение относится к насосостроению, а именно, к конструкциям вертикальных пульповых насосов с рабочим колесом закрытого типа, предназначенных для перекачивания различных абразивных жидкостей с твердыми включениями размером до 8 мм.

Известен центробежный насос для перекачивания абразивных жидкостей, содержащий корпус с отводом, имеющим периферийную стенку и сопряженные с ней боковые переднюю и заднюю стенки, перпендикулярные оси рабочего колеса, размещенного в корпусе. С целью повышения долговечности путем обеспечения равномерного изнашивания стенок отвода, рабочее колесо выполнено с постоянной шириной меридионального сечения, а периферийная стенка отвода выполнена наклонной внутрь отвода в сторону задней стенки (RU 1247582 C, опубл. 27.01.1995).

Известен погружной центробежный насос для перекачивания агрессивных жидкостей, содержащий установленное в корпусе рабочее колесо, закрепленное на приводном валу электродвигателя винтовым соединением с защитным колпачком. Проточная часть насоса, включая рабочее колесо, выполнена из материала, стойкого в агрессивных средах. Рабочее колесо выполнено в виде диска с радиальными отверстиями и пазами импеллеров на нижней и верхней поверхности диска (RU 98498 U1, опубл. 20.10.2010).

Известен центробежный вертикальный насос, содержащий в спиральном корпусе с подводом и отводом однопоточное рабочее колесо закрытого типа с цилиндрическим щелевым уплотнением на входе, закрепленное на валу, установленном в направляющем опорном подшипнике скольжения с относительным зазором, сальниковое уплотнение. Направляющий опорный подшипник скольжения выполнен с зазором и состоящим из двух одинаковых по несущей способности и обеспечению смазывающей жидкостью нижнего и верхнего участков. Рабочее колесо снабжено цилиндрическим щелевым уплотнением на выходе и разгрузочными отверстиями, выполненными в основном диске. Сальниковое уплотнение расположено в корпусе направляющего опорного подшипника скольжения в верхнем месте выхода вала (RU 92920 U1, опубл. 10.04.2010).

Недостатками известных решений являются повышенные сложность конструкции, материалоемкость и относительно невысокая эффективность работы насоса вследствие повышенных энергозатрат, снижающих КПД перекачивания жидкой среды и неоптимальной диффузорности межлопаточных каналов рабочего колеса и отвода.

Задача настоящего изобретения заключается в вариантной разработке пульпового насоса, наделенного повышенными ресурсом, простотой конструкции и сборки, долговечностью, надежностью и эффективностью перекачивания жидких сред с высоким процентным содержанием твердых абразивных частиц и агрессивным динамическим воздействием последних на конструкции и материалы проточной части насоса.

Поставленная задача в части пульпового насоса по первому варианту решается тем, что пульповый насос вертикального типа, согласно изобретению, выполнен центробежным, консольным, полупогружным, содержит ротор с валом и рабочим колесом закрытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса ходовой части и корпуса проточной части насоса, причем корпус ходовой части выполнен с возможностью размещения в нем вала и встроенных корпусов подшипников для образования подшипниковых опор вала и конструктивно выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора, и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса, а корпус проточной части содержит проточную полость, выполненную с возможностью размещения в ней рабочего колеса, охваченного по контуру спиральным отводом, и снабжен всасывающим осевым, а также выходным напорным, предпочтительно, тангенциальным патрубками; при этом напорный патрубок выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,05÷3,7 раза; причем вал ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консольными оконечностями, выведенными за пределы подшипниковых опор, при этом длина нижней консольной оконечности вала выполнена превышающей не менее чем в 2,25 раза длину верхней консольной оконечности; кроме того рабочее колесо закрытого типа содержит крыльчатку, включающую основной и покрывной диски, к которым жестко фиксировано прикреплены разделенные межлопаточными каналами лопатки криволинейной конфигурации, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, причем активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)×10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

При этом корпус проточной части может включать корпус отвода и съемную объединенную с всасывающим патрубком заходную стенку и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального отвода, который, преимущественно, тангенциально сообщен с напорным патрубком, при этом всасывающий патрубок, проточная полость, отвод и выходной напорный патрубок размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором всасывающий патрубок, выполненный осевым, симметричным относительно оси вала, содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси.

Спиральный отвод за пределами контура рабочего колеса может иметь форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и выпукло изогнутую в условной плоскости, нормальной к упомянутой, 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.

Рабочее колесо может быть выполнено со ступицей, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консольной оконечности вала, выходящей в проточную полость, и содержит жестко закрепленную между основным и покрывным дисками многозаходную систему лопаток и межлопаточных каналов между ними с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, причем межлопаточные каналы выполнены с идентичной лопаткам закруткой, диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала к периферии с градиентом диффузорности (0,7÷3,4)×10^-2 [м²/м].

Нижняя консольная оконечность вала в зоне, примыкающей к ступице рабочего колеса, может быть снабжена охватывающей вал упорной втулкой, и примыкающем к ней с внешней стороны кольцевым отбойником, выполненным в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможность сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса ходовой части.

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 подшипниковыми опорам диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консольным оконечностям вала.

Вал ротора насоса может быть оперт на корпус через подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно, нижняя содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно, верхняя содержит радиально-упорный подшипник, кроме того вал ротора в проточной части, а именно, в зоне рабочего колеса содержит двойное гидродинамическое уплотнение, выполненное в виде образующей импеллер, преимущественно, двойной системы лучевых отбойных лопаток, расположенных на тыльной стороне соответственно основного и покрывного дисков рабочего колеса.

Вал ротора насоса может быть снабжен, по меньшей мере, в зоне нижнего подшипника гидравлически непрозрачным сальниковым уплотнением, которое заключено в кольцевой корпус, и выполнено защищающим подшипниковую опору, и кроме того подшипниковые опоры снабжены системой смазки верхнего и нижнего подшипников, включающей, по меньшей мере, трубку подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику.

Пульповый насос может быть предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м3, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.

Пульповый насос может быть выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным мощностью от 15 до 75 кВт для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, 1450 об/мин с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.

Поставленная задача в части пульпового насоса по второму варианту решается тем, что пульповый насос вертикального типа, согласно изобретению, выполнен центробежным, консольным, полупогружным, содержит ротор с валом и рабочим колесом закрытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса ходовой части и корпуса проточной части насоса, причем корпус ходовой части состоит из основного блока, предназначенного для размещения в нем вала и встроенных корпусов подшипников для образования подшипниковых опор вала, а также из соединенного с ним корпуса удлиняющей вставки, при этом указанные составляющие корпуса ходовой части выполнены совместно охватывающими, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора, и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса, а корпус проточной части содержит проточную полость, выполненную с возможностью размещения в ней рабочего колеса, охваченного по контуру спиральным отводом, и снабжен всасывающим осевым, а также выходным напорным, предпочтительно, тангенциальным патрубками; при этом напорный патрубок выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,05÷3,7 раза; причем вал ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консольными оконечностями, выведенными за пределы подшипниковых опор, при этом длина нижней консольной оконечности вала выполнена превышающей не менее чем в 3,1 раза длину верхней консольной оконечности; кроме того рабочее колесо закрытого типа содержит крыльчатку, включающую основной и покрывной диски, к которым жестко фиксировано прикреплены разделенные межлопаточными каналами лопатки криволинейной конфигурации, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, причем активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)×10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

При этом корпус проточной части может быть соединен с нижним торцом корпуса удлиняющей вставки, а вал ротора насоса выполнен удлиненным не менее чем на величину высоты корпуса указанной удлиняющей вставки.

Корпус проточной части может включать корпус отвода и съемную объединенную с всасывающим патрубком заходную стенку и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального отвода, который, преимущественно, тангенциально сообщен с напорным патрубком, при этом всасывающий патрубок, проточная полость, отвод и выходной напорный патрубок размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором всасывающий патрубок, выполненный осевым, симметричным относительно оси вала, содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси.

Спиральный отвод за пределами контура рабочего колеса может иметь форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и выпукло изогнутую в условной плоскости, нормальной к упомянутой, 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.

Рабочее колесо может быть выполнено со ступицей, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консольной оконечности вала, выходящей в проточную полость, и содержит жестко закрепленную между основным и покрывным дисками многозаходную систему лопаток и межлопаточных каналов между ними с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, причем межлопаточные каналы выполнены с идентичной лопаткам закруткой, диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала к периферии с градиентом диффузорности (0,7÷3,4)×10^-2 [м²/м].

Нижняя консольная оконечность вала в зоне, примыкающей к ступице рабочего колеса, может быть снабжена охватывающей вал упорной втулкой, и примыкающем к ней с внешней стороны кольцевым отбойником, выполненным в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможность сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса ходовой части.

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 подшипниковыми опорам диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консольным оконечностям вала.

Вал ротора насоса может быть оперт на корпус через подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно, нижняя содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно, верхняя содержит радиально-упорный подшипник, кроме того вал ротора в проточной части, а именно, в зоне рабочего колеса содержит двойное гидродинамическое уплотнение, выполненное в виде образующей импеллер, преимущественно, двойной системы лучевых отбойных лопаток, расположенных на тыльной стороне соответственно основного и покрывного дисков рабочего колеса.

Вал ротора насоса может быть снабжен, по меньшей мере, в зоне нижнего подшипника гидравлически непрозрачным сальниковым уплотнением, которое заключено в кольцевой корпус, и выполнено защищающим подшипниковую опору, и кроме того подшипниковые опоры снабжены системой смазки верхнего и нижнего подшипников, включающей, по меньшей мере, трубку подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику.

Пульповый насос может быть предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м3, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.

Пульповый насос может быть выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным мощностью от 15 до 75 кВт для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, 1450 об/мин с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.

Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью признаков, состоит в вариантной разработке пульпового насоса, наделенного повышенными ресурсом, надежностью и эффективностью перекачивания абразивных жидких сред. Это достигается совокупностью разработанных в изобретении конструктивных решений и технологических параметров основных узлов и элементов насоса, в том числе конструкции рабочего колеса закрытого типа с системой лопаток и межлопаточных каналов, конструктивного решения и формы спирального отвода и напорного патрубка, обеспечивающих в совокупности достигаемые в изобретении повышенную производительность и КПД насоса, а также найденного в изобретения геометрического соотношения параметров ступенчато изменяемых диаметров вала и соотношения длин основного участка и консольных оконечностей, что обеспечивает повышение устойчивости и долговечности работы вала и насоса в целом.

Кроме того, в изобретении вариантно решена возможность работы насоса с погружением на различную глубину в емкость с перекачиваемой средой, что достигается за счет выполнения насоса с базовой или повышенной длиной ходовой стойки путем включения удлиняющей вставки корпуса без изменения параметров остальных частей корпуса.

Сущность изобретения, поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена конструктивная схема пульпового насоса по первому варианту исполнения корпуса ходовой части базовой длиной, продольный разрез;

на фиг.2 - конструктивная схема пульпового насоса по второму варианту исполнения корпуса ходовой части с удлиняющей вставкой, продольный разрез;

на фиг.3 - конструктивная схема верхней подшипниковой опоры, частичный разрез;

на фиг.4 - конструктивная схема нижней подшипниковой опоры, частичный разрез;

на фиг.5 - рабочее колесо пульпового насоса, в сборе;

на фиг.6 - конструкция рабочего колеса, поперечный разрез.

По первому варианту пульповый насос вертикального типа выполнен центробежным, консольным, полупогружным, содержит ротор с валом 1 и рабочим колесом 2 закрытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса 3 ходовой части и корпуса 4 проточной части насоса.

Корпус 3 ходовой части выполнен с возможностью размещения в нем вала 1 и встроенных корпусов 5 подшипников для образования подшипниковых опор вала и конструктивно выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора, и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса.

Корпус 4 проточной части содержит проточную полость 6. Проточная полость 6 выполнена с возможностью размещения в ней рабочего колеса 2, охваченного по контуру спиральным отводом 7. Корпус 4 проточной части снабжен всасывающим осевым патрубком 8, а также выходным напорным, предпочтительно, тангенциальным патрубком 9. Напорный патрубок 9 выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,05÷3,7 раза.

Вал 1 ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консольными оконечностями 10 и 11 соответственно, выведенными за пределы подшипниковых опор. Длина нижней консольной оконечности 11 вала выполнена превышающей не менее чем в 2,25 раза длину верхней консольной оконечности 10.

Рабочее колесо закрытого типа содержит крыльчатку, включающую основной и покрывной диски 12 и 13 соответственно, к которым жестко фиксировано прикреплены разделенные межлопаточными каналами 14 лопатки 15 криволинейной конфигурации, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 1. Активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов 14 включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)×10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

Корпус 4 проточной части включает корпус 16 отвода и съемную объединенную с всасывающим патрубком заходную стенку 17 и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса 2 и спирального отвода 7, который, преимущественно, тангенциально сообщен с напорным патрубком 9. Всасывающий патрубок 8, проточная полость 6, отвод 7 и выходной напорный патрубок 9 размещены в корпусе 4 проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды. Всасывающий патрубок 8, выполненный осевым, симметричным относительно оси вала 1, содержит заходную горловину 18 с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 1, оконечности лопаток 15, обращенные к указанной оси.

Спиральный отвод 7 за пределами контура рабочего колеса 2 имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и выпукло изогнутую в условной плоскости, нормальной к упомянутой, и проведенной через ось вала ротора насоса. Указанная оболочка снабжена на выходе проемом 19, сообщенным по потоку с тангенциально примыкающем к ней напорным патрубком 9.

Рабочее колесо 2 выполнено со ступицей 20, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консольной оконечности 11 вала 1, выходящей в проточную полость 6. Рабочее колесо 2 содержит жестко закрепленную между основным и покрывным дисками 12 и 13 многозаходную систему лопаток 15 и межлопаточных каналов 14 между ними с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала. Межлопаточные каналы 14 выполнены с идентичной лопаткам 15 закруткой, диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала к периферии с градиентом диффузорности (0,7÷3,4)×10^-2 [м²/м].

Нижняя консольная оконечность 11 вала 1 в зоне, примыкающей к ступице 20 рабочего колеса 2, снабжена охватывающей вал упорной втулкой 21, и примыкающем к ней с внешней стороны кольцевым отбойником 22. Отбойник 22 выполнен в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможность сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема 23, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса 3 ходовой части.

Вал 1 ротора насоса выполнен состоящим из участков с различными диаметрами. Участок с наибольшим диаметром имеет, по меньшей мере, в зонах примыкания к подшипниковыми опорам диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала 1, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консольным оконечностям 10, 11 вала.

Вал 1 ротора насоса оперт на корпус 3 через подшипниковые опоры. Предпочтительно, нижняя подшипниковая опора содержит радиальный подшипник 24. Предпочтительно, верхняя подшипниковая опора содержит радиально-упорный подшипник 25. Вал 1 ротора в проточной части, а именно, в зоне рабочего колеса 2 содержит двойное гидродинамическое уплотнение, выполненное в виде образующей импеллер 26, преимущественно, двойной системы лучевых отбойных лопаток, расположенных на тыльной стороне соответственно основного и покрывного дисков 12 и 13 соответственно рабочего колеса 2.

Вал 1 ротора насоса снабжен, по меньшей мере, в зоне нижнего подшипника 24 гидравлически непрозрачным сальниковым уплотнением 27, которое заключено в кольцевой корпус, и выполнено защищающим подшипниковую опору. Подшипниковые опоры снабжены системой 28 смазки верхнего и нижнего подшипников 25 и 24 соответственно, включающей, по меньшей мере, трубку 29 подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику 24.

Пульповый насос предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м3, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.

Пульповый насос выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным мощностью от 15 до 75 кВт для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, 1450 об/мин с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.

По второму варианту пульповый насос вертикального типа выполнен центробежным, консольным, полупогружным, содержит ротор с валом 1 и рабочим колесом 2 закрытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса 3 ходовой части и корпуса 4 проточной части насоса.

Корпус 3 ходовой части состоит из основного блока 30, предназначенного для размещения в нем вала 1 и встроенных корпусов 5 подшипников для образования подшипниковых опор вала, а также из соединенного с ним корпуса 31 удлиняющей вставки. Указанные составляющие 30, 31 корпуса 3 ходовой части выполнены совместно охватывающими, по меньшей мере, большую часть длины вала 1 ротора, и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса.

Корпус 4 проточной части содержит проточную полость 6. Проточная полость 6 выполнена с возможностью размещения в ней рабочего колеса 2, охваченного по контуру спиральным отводом 7. Корпус 4 проточной части снабжен всасывающим осевым патрубком 8, а также выходным напорным, предпочтительно, тангенциальным патрубком 9. Напорный патрубок 9 выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,05÷3,7 раза.

Вал 1 ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консольными оконечностями 10 и 11 соответственно, выведенными за пределы подшипниковых опор. Длина нижней консольной оконечности 11 вала выполнена превышающей не менее чем в 3,1 раза длину верхней консольной оконечности 10.

Рабочее колесо закрытого типа содержит крыльчатку, включающую основной и покрывной диски 12 и 13 соответственно, к которым жестко фиксировано прикреплены разделенные межлопаточными каналами 14 лопатки 15 криволинейной конфигурации, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 1. Активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов 14 включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)×10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

Корпус 4 проточной части соединен с нижним торцом корпуса 31 удлиняющей вставки, а вал 1 ротора насоса выполнен удлиненным не менее чем на величину высоты корпуса 31 указанной удлиняющей вставки.

Корпус 4 проточной части включает корпус 16 отвода и съемную объединенную с всасывающим патрубком заходную стенку 17 и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса 2 и спирального отвода 7, который, преимущественно, тангенциально сообщен с напорным патрубком 9. Всасывающий патрубок 8, проточная полость 6, отвод 7 и выходной напорный патрубок 9 размещены в корпусе 4 проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды. Всасывающий патрубок 8, выполненный осевым, симметричным относительно оси вала 1, содержит заходную горловину 18 с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 1, оконечности лопаток 15, обращенные к указанной оси.

Спиральный отвод 7 за пределами контура рабочего колеса 2 имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и выпукло изогнутую в условной плоскости, нормальной к упомянутой, и проведенной через ось вала ротора насоса. Указанная оболочка снабжена на выходе проемом 19, сообщенным по потоку с тангенциально примыкающем к ней напорным патрубком 9.

Рабочее колесо 2 выполнено со ступицей 20, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консольной оконечности 11 вала 1, выходящей в проточную полость 6. Рабочее колесо 2 содержит жестко закрепленную между основным и покрывным дисками 12 и 13 многозаходную систему лопаток 15 и межлопаточных каналов 14 между ними с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала. Межлопаточные каналы 14 выполнены с идентичной лопаткам 15 закруткой, диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала к периферии с градиентом диффузорности (0,7÷3,4)×10^-2 [м²/м].

Нижняя консольная оконечность 11 вала 1 в зоне, примыкающей к ступице 20 рабочего колеса 2, снабжена охватывающей вал упорной втулкой 21, и примыкающем к ней с внешней стороны кольцевым отбойником 22. Отбойник 22 выполнен в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможность сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема 23, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса 3 ходовой части.

Вал 1 ротора насоса выполнен состоящим из участков с различными диаметрами. Участок с наибольшим диаметром имеет, по меньшей мере, в зонах примыкания к подшипниковыми опорам диаметр, превышающий диаметры остальных участков вала 1, которые выполнены с диаметрами, ступенчато последовательно убывающими в направлении к консольным оконечностям 10, 11 вала.

Вал 1 ротора насоса оперт на корпус 3 через подшипниковые опоры. Предпочтительно, нижняя подшипниковая опора содержит радиальный подшипник 24. Предпочтительно, верхняя подшипниковая опора содержит радиально-упорный подшипник 25. Вал 1 ротора в проточной части, а именно, в зоне рабочего колеса 2 содержит двойное гидродинамическое уплотнение, выполненное в виде образующей импеллер 26, преимущественно, двойной системы лучевых отбойных лопаток, расположенных на тыльной стороне соответственно основного и покрывного дисков 12 и 13 соответственно рабочего колеса 2.

Вал 1 ротора насоса снабжен, по меньшей мере, в зоне нижнего подшипника 24 гидравлически непрозрачным сальниковым уплотнением 27, которое заключено в кольцевой корпус, и выполнено защищающим подшипниковую опору. Подшипниковые опоры снабжены системой 28 смазки верхнего и нижнего подшипников 25 и 24 соответственно, включающей, по меньшей мере, трубку 29 подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику 24.

Пульповый насос предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м3, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.

Пульповый насос выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно, асинхронным мощностью от 15 до 75 кВт для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, 1450 об/мин с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.

Работа предлагаемого пульпового насоса в вариантном исполнении осуществляется следующим образом.

Перекачиваемая жидкая среда через всасывающий патрубок 8, попадая на вход во вращающееся центробежное рабочее колесо 2, перемещается от центра к периферии под действием центробежных сил и диффузного расширения в межлопаточных каналах 14 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 отвод 7, расширяющийся к напорному патрубку 9 в режиме соблюдения равенства скоростей потока на протяжении отвода 7. Из отвода 7 перекачиваемая жидкая среда попадает в напорный патрубок 9, выполненный диффузорным со снижением скорости при прохождении в патрубке в 2,1 раза и одновременным переходом части кинетической энергии потока в потенциальную и поступает в трубопровод для транспортирования к следующему объекту. Дренаж перетечек осуществляется через проемы 23 в нижней части корпуса 3 ходовой части насоса в емкость, из которой происходит откачка жидкой среды.

Таким образом, за счет разработанных в изобретении конструктивных решений и технологических параметров основных узлов и элементов агрегата, в том числе конструкции рабочего колеса насоса, вариантного выполнения центробежного насоса с базовой или повышенной длиной ходовой стойки путем включения удлиняющей вставки корпуса без изменения параметров остальных частей корпуса, позволяющей расширить диапазон глубин в емкости или шламонакопителе, достигается повышение долговечности, надежности и эффективности перекачивания абразивных жидких сред.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям пульповых насосов вертикального типа. Пульповый насос выполнен центробежным, консольным, полупогружным, содержит корпус, состоящий из корпусов ходовой и проточной частей. Корпус ходовой части оснащен корпусами подшипников. Вал ротора насоса выполнен с консольными оконечностями и оперт на две подшипниковые опоры. Корпус ходовой части выполнен с базовой или повышенной длиной ходовой стойки путем включения удлиняющей вставки, вмонтированной между основным корпусом ходовой части и корпусом проточной части. Длина нижней консольной оконечности вала превышает длину верхней консольной оконечности. Рабочее колесо выполнено в виде крыльчатки закрытого типа, содержит основной и покрывной диски и расположенную между ними многозаходную систему разделенных межлопаточными каналами криволинейных лопаток. Напорный патрубок выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора. Изобретение направлено на повышение ресурса, надежности и эффективности перекачивания жидких сред с высоким содержанием твердых частиц. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Пульповый насос вертикального типа, характеризующийся тем, что выполнен центробежным, консольным, полупогружным, содержит ротор с валом и рабочим колесом закрытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса ходовой части и корпуса проточной части насоса, причем корпус ходовой части выполнен с возможностью размещения в нем вала и встроенных корпусов подшипников для образования подшипниковых опор вала и конструктивно выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора, и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса, а корпус проточной части содержит проточную полость, выполненную с возможностью размещения в ней рабочего колеса, охваченного по контуру спиральным отводом, и снабжен всасывающим осевым, а также выходным напорным, предпочтительно тангенциальным патрубками; при этом напорный патрубок выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,05÷3,7 раза; причем вал ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консольными оконечностями, выведенными за пределы подшипниковых опор, при этом длина нижней консольной оконечности вала выполнена превышающей не менее чем в 2,25 раза длину верхней консольной оконечности; кроме того, рабочее колесо закрытого типа содержит крыльчатку, включающую основной и покрывной диски, к которым жестко фиксированно прикреплены разделенные межлопаточными каналами лопатки криволинейной конфигурации, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, причем активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)·10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

2. Пульповый насос по п.1, отличающийся тем, что корпус проточной части включает корпус отвода и съемную объединенную с всасывающим патрубком заходную стенку и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального отвода, который преимущественно тангенциально сообщен с напорным патрубком, при этом всасывающий патрубок, проточная полость, отвод и выходной напорный патрубок размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором всасывающий патрубок, выполненный осевым симметричным относительно оси вала, содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси.

3. Пульповый насос по п.1, отличающийся тем, что спиральный отвод за пределами контура рабочего колеса имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и выпукло-изогнутой в условной плоскости, нормальной к упомянутой 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.

4. Пульповый насос по п.1, отличающийся тем, что рабочее колесо выполнено со ступицей, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консольной оконечности вала, выходящей в проточную полость, и содержит жестко закрепленную между основным и покрывным дисками многозаходную систему лопаток и межлопаточных каналов между ними с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, причем межлопаточные каналы выполнены с идентичной лопаткам закруткой диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала к периферии с градиентом диффузорности (0,7÷3,4)·10^-2 [м²/м].

5. Пульповый насос по п.4, отличающийся тем, что нижняя консольная оконечность вала в зоне, примыкающей к ступице рабочего колеса, снабжена охватывающей вал упорной втулкой и примыкающим к ней с внешней стороны кольцевым отбойником, выполненным в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможностью сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса ходовой части.

6. Пульповый 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 консольным оконечностям вала.

7. Пульповый насос по п.1, отличающийся тем, что вал ротора насоса оперт на корпус через подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно нижняя, содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно верхняя, содержит радиально-упорный подшипник, кроме того, вал ротора в проточной части, а именно в зоне рабочего колеса, содержит двойное гидродинамическое уплотнение, выполненное в виде образующей импеллер преимущественно двойной системы лучевых отбойных лопаток, расположенных на тыльной стороне соответственно основного и покрывного дисков рабочего колеса.

8. Пульповый насос по п.1, отличающийся тем, что вал ротора насоса снабжен, по меньшей мере, в зоне нижнего подшипника гидравлически непрозрачным сальниковым уплотнением, которое заключено в кольцевой корпус и выполнено защищающим подшипниковую опору, и, кроме того, подшипниковые опоры снабжены системой смазки верхнего и нижнего подшипников, включающей, по меньшей мере, трубку подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику.

9. Пульповый насос по п.1, отличающийся тем, что предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м³, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.

10. Пульповый насос по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно асинхронным, мощностью от 15 до 75 кВт для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно 1450 об/мин с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.

11. Пульповый насос вертикального типа, характеризующийся тем, что выполнен центробежным консольным полупогружным, содержит ротор с валом и рабочим колесом закрытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса ходовой части и корпуса проточной части насоса, причем корпус ходовой части состоит из основного блока, предназначенного для размещения в нем вала и встроенных корпусов подшипников для образования подшипниковых опор вала, а также из соединенного с ним корпуса удлиняющей вставки, при этом указанные составляющие корпуса ходовой части выполнены совместно охватывающими, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса, а корпус проточной части содержит проточную полость, выполненную с возможностью размещения в ней рабочего колеса, охваченного по контуру спиральным отводом, и снабжен всасывающим осевым, а также выходным напорным, предпочтительно тангенциальным, патрубками; при этом напорный патрубок выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,05÷3,7 раза; причем вал ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консольными оконечностями, выведенными за пределы подшипниковых опор, при этом длина нижней консольной оконечности вала выполнена превышающей не менее чем в 3,1 раза длину верхней консольной оконечности; кроме того, рабочее колесо закрытого типа содержит крыльчатку, включающую основной и покрывной диски, к которым жестко фиксированно прикреплены разделенные межлопаточными каналами лопатки криволинейной конфигурации, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, причем активный объем динамического заполнения совокупности межлопаточных каналов включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)·10^-5 м³/об перекачиваемой жидкой среды.

12. Пульповый насос по п.11, отличающийся тем, что корпус проточной части соединен с нижним торцом корпуса удлиняющей вставки, а вал ротора насоса выполнен удлиненным не менее чем на величину высоты корпуса указанной удлиняющей вставки.

13. Пульповый насос по п.11, отличающийся тем, что корпус проточной части включает корпус отвода и съемную объединенную с всасывающим патрубком заходную стенку и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального отвода, который преимущественно тангенциально сообщен с напорным патрубком, при этом всасывающий патрубок, проточная полость, отвод и выходной напорный патрубок размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором всасывающий патрубок, выполненный осевым симметричным относительно оси вала, содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси.

14. Пульповый насос по п.11, отличающийся тем, что спиральный отвод за пределами контура рабочего колеса имеет форму двояковыпуклой оболочки, закрученной по спирали перемещаемым в условной средней плоскости последовательно нарастающим радиусом и выпукло-изогнутой в условной плоскости, нормальной к упомянутой 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.

15. Пульповый насос по п.11, отличающийся тем, что рабочее колесо выполнено со ступицей, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консольной оконечности вала, выходящей в проточную полость, и содержит жестко закрепленную между основным и покрывным дисками многозаходную систему лопаток и межлопаточных каналов между ними с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, причем межлопаточные каналы выполнены с идентичной лопаткам закруткой диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала к периферии с градиентом диффузорности (0,7÷3,4)·10^-2 [м²/м].

16. Пульповый насос по п.15, отличающийся тем, что нижняя консольная оконечность вала в зоне, примыкающей к ступице рабочего колеса, снабжена охватывающей вал упорной втулкой и примыкающим к ней с внешней стороны кольцевым отбойником, выполненным в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможностью сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса ходовой части.

17. Пульповый насос по п.11, 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 консольным оконечностям вала.

18. Пульповый насос по п.11, отличающийся тем, что вал ротора насоса оперт на корпус через подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно нижняя, содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно верхняя, содержит радиально-упорный подшипник, кроме того, вал ротора в проточной части, а именно в зоне рабочего колеса содержит двойное гидродинамическое уплотнение, выполненное в виде образующей импеллер преимущественно двойной системы лучевых отбойных лопаток, расположенных на тыльной стороне соответственно основного и покрывного дисков рабочего колеса.

19. Пульповый насос по п.11, отличающийся тем, что вал ротора насоса снабжен, по меньшей мере, в зоне нижнего подшипника гидравлически непрозрачным сальниковым уплотнением, которое заключено в кольцевой корпус и выполнено защищающим подшипниковую опору, и, кроме того, подшипниковые опоры снабжены системой смазки верхнего и нижнего подшипников, включающей, по меньшей мере, трубку подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику.

20. Пульповый насос по п.11, отличающийся тем, что предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м³, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.

21. Пульповый насос по п.11, отличающийся тем, что выполнен с возможностью силового соединения с электродвигателем, преимущественно асинхронным, мощностью от 15 до 75 кВт для использования последнего в качестве привода вала ротора насоса с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно 1450 об/мин с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.