ВЕРТИКАЛЬНЫЙ НАСОС, ИМЕЮЩИЙ ВЫПУСКНУЮ ГОЛОВКУ С ГИБКИМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 2018 года по МПК F04D29/60 F04D13/10 F04D29/66 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к выпускной головке; и, в частности, к выпускной головке для вертикально подвешенного типа насоса.

2. Краткое описание предшествующего уровня техники

В качестве примера на Фиг. 1А показан вертикально подвешенный насос известного типа, включая условные обозначения составляющих его разных частей и элементов. Известные в данной области техники вертикально подвешенные насосы работают в вертикальном положении и используют узел камеры, включающий вращательное рабочее колесо, погруженное в перекачиваемую жидкость или текучую среду. В качестве дополнительного примера рекомендуем читателю также обратиться к патенту США № 8,226,352, в котором описана выпускная головка, предназначенная для оснащения вертикально подвешенного насоса подобного типа. Этот патент принадлежит автору настоящего изобретения и включен в данное описание путем ссылки во всей своей полноте.

В процессе работы от расширяющихся трубных секций на выпускные головки вертикальных насосов часто действуют значительные усилия со стороны трубопровода в месте его подключения к фланцу выпускного патрубка насоса. Расширяющиеся трубные секции выполнены гибкими и сконструированы, как правило, из резиновых элементов. Значительные усилия со стороны трубопровода, действующие в направлении, перпендикулярном зеркалу фланца выпускного патрубка насоса, возникают в результате упругого расширения расширяющихся трубных секций в направлении оси центральной линии при повышении давления. При использовании гибких трубных секций эти усилия приблизительно равны произведению давления на выходе насоса и расчетной площади, выраженной через внутренний диаметр трубной секции. Например, расширяющаяся трубная секция диаметром 91 сантиметр (36 дюймов), находящаяся под манометрическим давлением 689 кПа (100 фунтов на кв. дюйм) создает усилие 452 544 Н (101 736 фунт-сил), действующее на выпускную головку насоса горизонтально.

Значительные усилия со стороны трубопровода, действующие на выпускную головку стандартной конструкции, вызывают существенное отклонение выпускной головки и, как следствие, несоосность неподвижных подшипников поворотного вала насоса, установленных в выпускной головке. Эта несоосность внутри насоса приводит к сильной механической вибрации, контактному износу подшипников и опорных шеек вала. В результате сокращается срок службы насоса.

В промышленности существует потребность в выпускных головках такой конструкции, которая снижала бы негативное воздействие значительных усилий со стороны трубопровода, включая несоосность подшипников поворотного вала насоса, установленных в выпускной головке, сильную механическую вибрацию и контактный износ подшипников и опорных шеек вала.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предлагается новая уникальная конструкция выпускной головки, в которой один набор гибких элементов выпускной головки, отклоняющихся под действием значительных усилий со стороны трубопровода, отделен от другого набора жестких элементов выпускной головки, на которые опираются один или более подшипников. Отклоняющиеся гибкие элементы представляют собой фланец выпускного патрубка насоса и выпускное колено, а жесткие элементы, на которые опираются один или более подшипников, представляют собой опоры двигателя и корпуса подшипников. Гибкие элементы можно вставлять между гибкими и жесткими элементами выпускной головки, чтобы отклонение первых не передавалась на вторые. Гибкие элементы могут быть выполнены с возможностью поглощения давления за счет высокой гибкости в направлении, перпендикулярном центральной линии выпускной головки, т. е. в направлении действия значительных усилий со стороны трубопровода. Жесткие элементы могут быть выполнены с возможностью поддержания внутренней соосности насоса для увеличения его срока службы.

Преимущества использования этой новой конструкции выпускной головки с гибкими элементами в вертикально подвешенных типах насосов включают следующие:

• сокращение затрат пользователя на установку благодаря увеличению предельно допустимых усилий, действующих на насос со стороны трубопровода;

• снижение веса насоса благодаря тому, что выпускное колено не должно ограничивать отклонения и конструируется с учетом только механической прочности;

• снижение механической вибрации и интенсивности износа насоса благодаря сохранению соосности подшипников при воздействии значительных усилий со стороны трубопровода;

• увеличение ресурса работы насоса за счет снижения вибрации и интенсивности износа.

Примеры вариантов осуществления изобретения

В настоящем изобретении предлагается новая уникальная конструкция выпускной головки, содержащей по меньшей мере один жесткий элемент, который практически не отклоняется в ответ на значительные усилия со стороны трубопровода, прилагаемые в направлении, перпендикулярном оси выпускной головки; по меньшей мере один упругий элемент, который отклоняется в ответ на значительные усилия со стороны трубопровода; и гибкий элемент, выполненный между по меньшей мере одним жестким элементом и по меньшей мере одним упругим элементом с возможностью поглощения давления и обладания высокой гибкостью в направлении, перпендикулярном центральной линии выпускной головки.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения конструкция выпускной головки может включать в себя один или более элементов, перечисленных ниже.

По меньшей мере один упругий элемент может включать в себя некоторую комбинацию фланца выпускного патрубка насоса и выпускного колена.

По меньшей мере один жесткий элемент может включать в себя элементы, на которые опираются один или более подшипников, включая некоторую комбинацию опор двигателя и корпуса подшипника.

Гибкий элемент может быть выполнен или вставлен между по меньшей мере одним жестким элементом и по меньшей мере одним упругим элементом так, что отклонение по меньшей мере одного упругого элемента по существу не передается на по меньшей мере один жесткий элемент.

Гибкий элемент может быть выполнен подобно сильфону и изготовлен из любого эластичного материала, включая эластомеры и металлы.

Выпускная головка может включать в себя монтажную плиту и опорную плиту, а опоры двигателя могут быть выполнены с возможностью соединения монтажной плиты с опорной плитой.

Выпускная головка может включать в себя распорки, а корпус подшипника может быть выполнен на распорках или связан с ними.

Выпускное колено может соединяться с опорной плитой.

Гибкий элемент может быть выполнен с возможностью соединения корпуса подшипника с выпускным коленом.

Согласно некоторым вариантам осуществления объект настоящего изобретения также может быть сформирован в виде вертикального насоса, содержащего первую конструкцию насоса, вторую насосную систему и новую уникальную выпускную головку. Первая конструкция насоса может включать в себя выполненный на опоре двигатель с цельным вертикальным валом для вращения приводного вала. Вторая насосная система может включать в себя колонну, окружающую приводной вал, а также может включать в себя узел камеры, имеющий вращательное рабочее колесо, которое соединено с приводным валом. В соответствии с данным описанием новая уникальная выпускная головка может быть выполнена с возможностью соединения опоры двигателя первой конструкции насоса с колонной второй конструкции насоса. Выпускная головка может также включать в себя по меньшей мере один жесткий элемент, который по существу не отклоняется в ответ на значительные усилия со стороны трубопровода, прилагаемые в направлении, перпендикулярном центральной линии выпускной головки; по меньшей мере один упругий элемент, который отклоняется в ответ на значительные усилия со стороны трубопровода; и гибкий элемент, выполненный между по меньшей мере одним жестким элементом и по меньшей мере одним упругим элементом с возможностью поглощения давления и обладания высокой гибкостью в направлении, перпендикулярном центральной линии выпускной головки. Гибкий элемент может быть также выполнен таким образом, чтобы по существу поддерживать внутреннюю соосность вертикального насоса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Чертежи включают в себя Фиг. 1A-4B, на которых не обязательно соблюдается масштаб изображения.

На Фиг. 1 показана схема примера одного известного узла вертикально подвешенного насоса.

На Фиг. 2 показана схема примера конфигурации новой выпускной головки согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 является копией фотографии, на которой изображен гибкий элемент, который может быть выполнен с возможностью формирования части выпускной головки новой конфигурации, показанной на Фиг. 2, например подобно сильфону, установленному между корпусом подшипника и выпускным коленом выпускной головки новой конфигурации, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 4А показана схема вертикально подвешенного насоса, имеющего встроенную в него выпускную головку новой конфигурации, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 4В дана спецификация, содержащая список элементов вертикально подвешенного насоса, изображенного на Фиг. 4А с цифровыми обозначениями.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг. 2 показана новая уникальная выпускная головка по существу указанная как 10, содержащая:

по меньшей мере один жесткий элемент, включающий в себя, например, комбинацию опоры двигателя, по существу обозначенную как 12, с корпусом 14 подшипника, которая по существу не отклоняется в ответ на значительные усилия F со стороны трубопровода, прилагаемые в направлении, перпендикулярном центральной линии CL выпускной головки 10;

по меньшей мере один упругий элемент, включающий в себя, например, комбинацию выпускного колена 16 и фланца выпускного колена 18, которая отклоняется в ответ на значительные усилия F со стороны трубопровода; и

гибкий элемент 20, выполненный между по меньшей мере одним жестким элементом, таким как элементы 12, 14, и по меньшей мере одним упругим элементом, таким как элементы 16, 18, с возможностью поглощения давления и обладания высокой гибкостью в направлении, перпендикулярном центральной линии CL выпускной головки 10.

Гибкий элемент 20 может быть выполнен, размещен или вставлен между жесткими элементами 12, 14 и упругими элементами 16, 18 так, чтобы отклонение упругих элементов 16, 18 по существу не передавалась на жесткие элементы 12, 14.

Выпускная головка 10 может включать в себя монтажную плиту 22 и опорную плиту 24. Опора двигателя 12 может быть выполнена с тремя или более опорными стойками, например, как показано, может включать в себя четыре опорные стойки 12a, 12b, 12c, 12d, выполненные с возможностью соединения монтажной плиты 22 и опорной плиты 24.

Как показано, выпускная головка 10 может также включать в себя три или более распорки, например, может включать в себя распорки 15a, 15b, 15c, 15d, а корпус 14 подшипника, как показано, может быть выполнен на распорках 15a, 15b, 15c, 15d или связан с ними.

Выпускное колено 10 может быть выполнено, соединено или закреплено на опорной плите 24, что также показано на фигурах.

Как показано на фигурах, гибкий элемент 10, может быть выполнен с возможностью соединения корпуса 14 подшипника с выпускным коленом 16, что согласуется с примером, показанным на Фиг. 3.

В качестве примера на Фиг. 3 показан гибкий элемент 20, выполненный в виде гибкой структуры 20а, подобной сильфону, и размещенный между корпусом 14 подшипника и выпускным коленом 16, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Согласно некоторым вариантам осуществления гибкая структура 20а, подобная сильфону, может быть изготовлена из эластичного материала, например из резины, хотя в области применения данного изобретения предполагается включение и других типов или разновидностей эластичных материалов, как уже известных, так и тех, которые могут быть разработаны в будущем.

В качестве дополнительного примера гибкая структура 20а, подобная сильфону, может быть выполнена с двумя элементами 20b и 20c, подобными фланцам, а соединительные элементы 21a и 21b могут быть выполнены с возможностью прикрепления двух элементов 20b и 20c, подобных фланцам, к корпусу 14 подшипника и, соответственно, к выпускному колену 16, например, с помощью комбинаций болтов и гаек, одна из которых указана номером ссылки 23. Как показано, болты выполнены с возможностью выходить из корпуса 14 подшипника и выпускного колена 16, хотя предусмотрены варианты осуществления, в которых болты ввинчиваются в корпус 14 подшипника и в выпускное колено 16, и они предназначены для включения в объем изобретения.

Предусмотрены также варианты осуществления, в которых предложены один или более внутренних металлических элементов (не показаны) для предотвращения смятия гибкой структуры 20а, подобной сильфону, при возникновении некоторого разрежения, и они предназначены для включения в объем изобретения.

При конфигурации новой выпускной головки 10 в вертикальном насосе гибкий элемент 20 может быть выполнен с возможностью по существу поддержания внутренней соосности насоса, особенно в ответ на значительные усилия со стороны трубопровода, что обеспечивает преимущество по сравнению с выпускными головками предшествующего уровня техники.

Фиг. 4A и 4B

На Фиг. 4А показана схема вертикально подвешенного насоса, имеющего встроенную в него выпускную головку новой конфигурации, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Пример расширяющегося элемента головки показан под номером 118. Кроме того, на Фиг. 4 показана спецификация со списком элементов.

Объем изобретения

Следует понимать, что, если в настоящем документе не предусмотрено иное, любые признаки, характеристики, альтернативные варианты или модификации, описанные здесь в связи с конкретным вариантом осуществления, могут также применяться, использоваться или включаться в любой другой описанный в настоящем документе вариант осуществления. Кроме того, приведенные здесь чертежи выполнены не в масштабе.

Хотя изобретение описано и проиллюстрировано со ссылкой на примеры его осуществления, в нем и по отношению к нему допустимы упомянутые выше и различные другие дополнения и удаления без отступления от сущности и объема настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к выпускной головке и вертикально подвешенному насосу, имеющему такую головку. Выпускная головка (10) содержит монтажную плиту (22) двигателя и опорную плиту (24), жесткие элементы (12, 14), имеющие корпус (14) подшипника и опору (12) двигателя с опорными стойками (12а, 12b, 12c, 12d), выполненными с возможностью соединения монтажной плиты (22) двигателя и опорной плиты (24) и имеющими распорки (15а, 15b, 15c, 15d), выполненные с возможностью соединения корпуса (14) подшипника и опорных стоек (12a, 12b, 12c, 12d). Элементы (12, 14) выполнены с возможностью в ответ на значительные усилия со стороны трубопровода, прилагаемые в направлении, перпендикулярном центральной линии (CL) головки (10), по существу не отклоняться. По меньшей мере один упругий элемент, имеющий выпускное колено (16), выполнен с возможностью отклонения в ответ на значительные усилия со стороны трубопровода. Колено (16) соединено с плитой (24). Элемент (20) выполнен с возможностью соединения корпуса (14) и колена (16) и является гибким в направлении, перпендикулярном линии (CL) для погашения давления так, что отклонение упругих элементов (16, 20) по существу не передается на жесткие элементы (12, 14). Изобретения направлены на увеличение ресурса работы насоса. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Выпускная головка (10) для вертикально подвешенного насоса, имеющая монтажную плиту (22) двигателя и опорную плиту (24) и содержащая:

жесткие элементы (12, 14), имеющие корпус (14) подшипника и опору (12) двигателя с опорными стойками (12а, 12b, 12c, 12d), выполненными с возможностью соединения монтажной плиты (22) двигателя и опорной плиты (24), а также имеющие распорки (15а, 15b, 15c, 15d), выполненные с возможностью соединения корпуса (14) подшипника и опорных стоек (12a, 12b, 12c, 12d);

жесткие элементы (12, 14) выполнены с возможностью в ответ на значительные усилия со стороны трубопровода, прилагаемые в направлении, перпендикулярном центральной линии (CL) выпускной головки (10), по существу не отклоняться;

по меньшей мере один упругий элемент (16), имеющий выпускное колено (16), выполненный с возможностью отклонения в ответ на значительные усилия со стороны трубопровода, причем выпускное колено соединено с опорной плитой (24); и

гибкий элемент (20), выполненный с возможностью соединения корпуса (14) подшипника и выпускного колена (16) и являющийся гибким в направлении, перпендикулярном центральной линии (CL) выпускной головки (10) для погашения давления так, что отклонение упругих элементов (16, 20) по существу не передается на жесткие элементы (12, 14).

2. Выпускная головка по п. 1, в которой гибкий элемент (20) выполнен в виде гибкой структуры (20а), подобной сильфону, и изготовлен из эластичного материала, включая резину.

3. Вертикально подвешенный насос, содержащий:

выпускную головку (10) по п.1, имеющую монтажную плиту (22) двигателя и опорную плиту (24),

первую конструкцию насоса, имеющую двигатель (132) с цельным вертикальным валом для вращения приводного вала (131);

вторую насосную систему, имеющую колонну (127, 129), окружающую приводной вал (131), и имеющую узел (126) камеры с вращательным рабочим колесом, которое соединено с приводным валом (131); и

монтажная плита (22) двигателя выполнена с возможностью соединения с двигателем (132) с цельным вертикальным валом первой конструкции насоса, а опорная плита (24) выполнена с возможностью соединения с колонной (127, 129) второй конструкции насоса.