МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС ДЛЯ ПОДАЧИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ И СПОСОБ ЕГО РЕМОНТА Российский патент 2020 года по МПК F04D1/06 F04D29/66 F04D29/12 F04D29/16 F04D29/62 

Изобретение относится к многоступенчатому горизонтальному центробежному насосу для подачи текучей среды, а также к способу ремонта или капитального ремонта многоступенчатого горизонтального центробежного насоса согласно преамбуле независимого пункта формулы изобретения, соответствующей категории.

Многоступенчатые горизонтальные центробежные насосы используются на многих различных технологических участках, например, в нефтяной и газовой индустрии или при промышленной выработке электроэнергии. В последней области, такие многоступенчатые насосы используются, например, в качестве подающих насосов или котловых подающих насосов для того, чтобы подавать воду с требуемым давлением в парогенератор.

В таких насосах обычно предусмотрены множество ступеней насоса, расположенных горизонтально рядом друг с другом, с каждой ступенью насоса, содержащей корпус ступени, в каждом из которых предусмотрено рабочее колесо, которое передает текучую среду, например, воду, от входного отверстия низкого давления этой ступени насоса к его выходному отверстию высокого давления, которое затем соединяется с входным отверстием следующей ступени. Все рабочие колеса расположены вращательно закрепленным образом на общем валу, который соответствующим образом продолжается через все корпуса ступеней и приводится в движение силовой установкой, например, электрическим двигателем. Отдельные ступени насоса уплотнены вдоль общей оси, как правило, посредством компенсационных колец, которые расположены или установлены неподвижно, т.е. закрепленным образом в отношении корпусов ступеней. Это является стандартной мерой, что два компенсационных кольца предусмотрены для одной ступени насоса, а именно, первое компенсационное кольцо на стороне низкого давления, которое окружает переднюю крышку рабочего колеса, и второе компенсационное кольцо на стороне высокого давления, установленное в положение на разделительной стенке, которая проводит текучую среду от выходного отверстия ступени к входному отверстию следующей ступени и, как правило, содержит диффузор.

Каждое из компенсационных колец имеет определенный зазор в отношении вала, так, что кольцевой зазор образован между цилиндрической бочкообразной поверхностью компенсационного кольца, установленного радиально на внутренней части, и вращающейся внешней поверхностью вала, при этом такой зазор позволяет уходить жидкости со стороны высокого давления в сторону низкого давления. С одной стороны, этот поток утечки имеет преимущество в том, что он вносит свой вклад в гидродинамическую стабилизацию ротора (вала с рабочими колесами), но с другой стороны, означает некоторое снижение коэффициента полезного действия насоса. Размер этого зазора, таким образом, приобретает большое значение. Разумеется, всегда желательно, чтобы прямой физический контакт между неподвижными компенсационными кольцами и вращающимся валом предотвращался во время работы насоса. Как указывает их название, компенсационные кольца являются изнашиваемыми деталями, которые должны быть заменены в течение срока службы насоса. Это вызвано главным образом тем, что поток утечки приводит к эффекту эрозии на компенсационных кольцах. В результате зазор между соответствующим компенсационным кольцом и валом расширяется, что приводит к увеличению потока утечки. Поскольку это увеличение потока утечки снижает коэффициент полезного действия насоса, компенсационные кольца, как правило, должны быть заменены на новые компенсационные кольца.

Одна специфическая проблема, поражающая многоступенчатые горизонтальные центробежные насосы, которая возникает, в частности, с большим количеством ступеней, связана с длиной вала и массой рабочих колес, установленных вращательно закрепленным образом на нем. Совокупность компонентов, которые вращаются во время работы, именуются здесь и далее, как "ротор". Таким образом, ротор содержит вал и рабочие колеса. В случае длинных валов или роторов, собственная масса ротора приводит в незначительной степени к отклонению вала. Это отклонение, как правило, находится больше в центральной области вала. Осевая линия вала, которая будет представлять собой прямую линию в отсутствие отклонения, которая совмещена с центральной осью насоса и с осью вращения, становится изогнутой линией в результате отклонения, которое называется здесь как линия прогиба вала или линия прогиба ротора. Отклонение линии прогиба от центральной оси насоса является максимальным приблизительно посередине между радиальными подшипниками для вала. Из-за силы тяжести, линия прогиба в горизонтальном насосе является выпуклой функцией.

Отклонение вала, как правило, является наиболее значительным в период остановки насоса. Когда вал вращается, вал обычно удлиняется, т.е., в частности, его максимальное отклонение уменьшается. Это удлинение также является следствием, в частности, гидродинамических эффектов, таких как эффект Ломакина.

Проблема, вызванная отклонением ротора, является результатом того, что вал уже больше не продолжается перпендикулярно через все ступени насоса или корпуса ступеней, но вместо этого угол через по меньшей мере некоторые корпуса ступеней, то есть угол, отличный от 90°, конечно зависит от линии прогиба вала. Таким образом, зазор между компенсационными кольцами и валом или крышкой рабочих колес должен быть выбран таким образом, чтобы быть достаточно большим, с тем, чтобы ротор не входил в физический контакт с компенсационными кольцами во время вращения, несмотря на его отклонение. С другой стороны - как уже упоминалось - не желательно, чтобы степень зазора была настолько велика, чтобы существенно снизить коэффициент полезного действия насоса. Следовательно, зазор обычно устанавливается таким образом, что при нормальных условиях эксплуатации, ротор только избегает физического контакта с компенсационными кольцами. Тем не менее, когда насос останавливается, отклонение ротора увеличивается так, что в самый последний момент во время остановки ротора, он находится в физическом контакте с и опирается на по меньшей мере некоторые компенсационные кольца.

Это нахождение ротора на компенсационных кольцах в состоянии остановки имеет несколько недостатков. Так, например, больше невозможно вручную повернуть ротор во время остановки, что является существенным недостатком во время установки или технического обслуживания насоса. Кроме того, когда насос запускается или выключается по меньшей мере некоторые из компенсационных колец шлифуются ротором, что с одной стороны повышает или ускоряет истирание компенсационных колец, а с другой стороны, снижает срок службы вала или крышек рабочих колес. В то время как можно защитить компенсационные кольца против чрезмерного износа посредством предоставления им соответствующего покрытия, это делает производство компенсационных колец более сложным и более дорогим.

Еще одним вариантом для решения этой проблемы было бы значительное увеличение зазора между ротором и компенсационными кольцами так, чтобы ротор также свободно вращался в состоянии остановки. Для многих применений, тем не менее, и в частности в промышленном производстве электроэнергии, это решение не является желательным или даже приемлемым, поскольку это увеличение зазора обязательно приводит к снижению коэффициента полезного действия или результативности насоса, что вступает в конфликт с задачей минимизации потребления энергии и использования ресурсов экологически осознанным образом.

Было высказано предположение в прошлом в качестве решения этой проблемы, что отдельные корпуса ступеней насоса в центральной области насоса больше не располагать перпендикулярно по отношению к центральной оси, а слегка наклонить, т.е. расположить их под углом для того, чтобы приблизительно следить за ходом линии прогиба. Совокупность корпусов ступеней образует, таким образом, по меньшей мере в центральной области насоса V-образную конструкцию статора, которая приблизительно соответствует линии прогиба вала. Такое решение описано, например, в китайской полезной модели CN 201288673.

Тем не менее, это угловое или наклоненное расположение корпусов ступеней является сложным в его конструировании. В конструкциях, таких как насосы с кольцевыми секциями, в которых совокупность корпусов ступеней образует внешний корпус насоса, регулировка установки ротора, например, часто вызывает проблемы, так как, в целом, частично требуются новые корпуса ступеней. Доработка отдельных корпусов ступеней часто не представляется возможной. Дополнительные возражения возникают, если насос разработан с бочкообразным корпусом (бочкообразный насос), т.е., если отдельные корпуса ступеней расположены в общем наружном корпусе насоса. В этой конфигурации, требуется также расположение входного патрубка корпуса насоса под углом, что является очень дорогостоящим и трудным. Установка отдельных корпусов ступеней в наружном корпусе насоса также является трудной и изнурительной из-за наклонного положения корпусов ступеней по отношению к корпусу насоса. И, наконец, также не представляется возможным обеспечение надежного внутреннего уплотнения в корпусе насоса между корпусом насоса и корпусом ступени, расположенной под углом по отношению к нему, с целью герметизации, например, камер с различным давлением друг от друга внутри корпуса насоса.

Начиная с этого уровня техники, таким образом, одной целью изобретения является обеспечение многоступенчатого горизонтального насоса, в котором физический контакт между ротором и компенсационными кольцами надежно предотвращается при всех нормальных условиях эксплуатации и, в частности, также во время остановки ротора или вала, без потери коэффициента полезного действия насоса. В частности, должно быть, возможно, также воплотить насос с длинным валом. Дополнительной целью изобретения является предложение способа для ремонта или капитального ремонта многоступенчатого горизонтального центробежного насоса для того, чтобы физический контакт между ротором и компенсационными кольцами надежно предотвращался во всех нормальных условиях эксплуатации и, в частности, также во время остановки ротора или вала, без потери коэффициента полезного действия насоса.

Предметы изобретения, которые решают эти проблемы, отличаются признаками независимых пунктов формулы изобретения соответствующей категории.

В соответствии с изобретением, далее предлагается многоступенчатый горизонтальный центробежный насос для подачи текучей среды, имеющий ротор, содержащий вращательно расположенный вал, и множество рабочих колес для подачи текучей среды, в котором все рабочие колеса расположены вращательным образом закрепленными на валу, и имеющий статор, содержащий множество корпусов (31) ступеней, которые расположены последовательно один за другим по отношению к осевому направлению, определяемому центральной осью, в котором статор охватывает ротор, и в котором все корпуса ступеней сконструированы и расположены центрировано по отношению к центральной оси (А), и в котором множество компенсационных колец предусмотрены между ротором и статором, каждое из которых является неподвижным относительно статора, и, соответственно, окружает ротор с зазором, и в котором по меньшей мере одно из компенсационных колец сконструировано эксцентричным с вращательно расположенным валом и с множеством ступеней насоса, которые расположены последовательно одна за другой по отношению к осевому направлению, определяемому центральной осью, в котором каждая ступень насоса содержит рабочее колесо для нагнетания текучей среды, в котором рабочее колесо снабжено передней крышкой, а также корпусом ступени с неизменным пространством для рабочего колеса для приема передней крышки одного из рабочих колес, и разделительной стенкой для проведения текучей среды к прилегающей ступени насоса, в котором разделительная стенка является неподвижной относительно корпуса ступени, в котором рабочие колеса всех ступеней насоса расположены вращательно закрепленными на валу, в котором каждый неизменное пространство для колеса является радиально внутренне ограниченным посредством первого компенсационного кольца, которое окружает переднюю крышку рабочего колеса с зазором, и в котором каждая неподвижная разделительная стенка радиально внутренне ограничена вторым компенсационным кольцом, которое окружает вал с зазором, и в котором по меньшей мере одно из первого или второго компенсационных колец сконструировано эксцентрично.

Термин "сконструирован эксцентрично" используется по отношению к компенсационному кольцу для обозначения, что радиально внешняя поверхность компенсационного кольца центрирована вокруг первой оси, а радиально внутренняя поверхность компенсационного кольца вокруг второй оси, при этом первая и вторая оси являются параллельными, но не совпадают.

Если эксцентричное компенсационное кольцо предусмотрено, в частности, когда отклонение вала или ротора является максимальным, это может гарантировать, что при работе, вал или ротор вращается, в частности, в области наибольшего отклонения примерно таким образом, чтобы быть расположенным по центру эксцентричного компенсационного кольца, то есть ротор находится приблизительно по центру относительно эксцентричного компенсационного кольца. Если ротор затем останавливается, в результате чего увеличивается его максимальное отклонение, сохраняется достаточный зазор в эксцентричном компенсационном кольце, так, что даже в состоянии остановки ротора, физический контакт между ротором и компенсационным кольцом надежно предотвращается. Вал или ротор, таким образом, также является свободным в состоянии остановки, т.е. не вступает в контакт с компенсационным кольцом, и может быть повернут, например, рукой.

Особое преимущество этой конфигурации в соответствии с изобретением состоит в том, что отклонение вала может быть компенсировано использованием только очень недорогого компонента, а именно, компенсационного кольца, или множества таких колец. Это также позволяет, в частности, очень недорогую и быструю регулировку изменений в настройке ротора для, самое большее, одного или нескольких компенсационных колец, которые должны быть заменены, но никакие дополнительные конструктивные изменения нет необходимости выполнять, в частности, для других, значительно более дорогих компонентов насоса, например, одного из корпусов ступеней.

Кроме того, вследствие эксцентричной конструкции, также нет необходимости в обеспечении большого зазора между компенсационным кольцом и ротором, таким образом, нет снижения коэффициента полезного действия насоса в пределах допуска.

Все корпуса ступеней, предпочтительно, расположены концентрически относительно центральной оси насоса. Это особенно выгодно с конструктивной точки зрения, так как корпуса ступеней по меньшей мере почти во всех ступеней насоса могут быть сконструированы, по существу, одинаково. Поскольку отклонение ротора уже компенсируется эксцентричной конструкцией компенсационного кольца, в частности, нет необходимости в компенсации отклонения вала посредством конструктивных мер к самим корпусам ступеней. Например, можно отказаться от эксцентричной конструкции одного или нескольких корпусов ступеней или других компонентов.

Количество компенсационных колец, для которых эксцентричная конструкция является предпочтительной, конечно, зависит от предназначенного конкретного применения, и в частности, от длины вала, количества рабочих колес, и массы ротора. Для многих применений, предпочтительным является, чтобы множество компенсационных колец были эксцентрично сконструированными.

В частности, предпочтительно, чтобы эксцентриситет компенсационных колец не был постоянным по длине вала. В частности, предпочтительно, если компенсационные кольца увеличивают эксцентриситет к центру насоса, то есть, если смотреть с одного конца насоса, эксцентриситет компенсационных колец сначала возрастает, достигая максимума в районе центра насоса, т.е., когда отклонение вала является, как правило, наибольшим, а затем уменьшается от этой точки.

Расстояние от первой оси, вокруг которой радиально внешняя поверхность компенсационного кольца центрирована от второй оси, вокруг которой радиально внутренняя поверхность компенсационного кольца центрирована, принимается в качестве меры эксцентриситета отдельного компенсационного кольца.

В одном, особенно предпочтительном варианте осуществления, эксцентриситет компенсационных колец адаптирован к линии прогиба вала. Это означает, что чем больше расстояние линии прогиба от центральной оси насоса, тем больший эксцентриситет выбирается для компенсационного кольца, так что эксцентриситет по существу следует линии прогиба вала. Эта мера также имеет особое преимущество в том, что все корпуса ступеней могут быть расположены параллельно и перпендикулярно центральной оси насоса. Таким образом, можно обойтись без углового расположения корпусов ступеней или других компонентов.

Еще одна предпочтительная мера заключается в измерении эксцентриситета всех компенсационных колец так, чтобы во время остановки вала ни одно из компенсационных колец не контактировало с валом или рабочим колесом. Поскольку отклонение вала или ротора является наиболее значительным во время остановки, радиальная ширина зазора между компенсационными кольцами и ротором (валом или рабочим колесом) может быть сведена к минимуму посредством этой меры. Кроме того, предпочтительно для эксцентриситета всех компенсационных колец быть измеренным таким образом, чтобы линия прогиба продолжалась по существу выровненной по центру относительно всех компенсационных колец при номинальной частоте вращения насоса. Изогнутый вал является, таким образом, по меньшей мере приблизительно выровненным по центру относительно компенсационных колец при его вращении, т.е. имеет одинаковый зазор во всех радиальных направлениях. Это является предпочтительным, например, в частности, для изменений в роторе, вызванных теплом. Таким образом, в случае изменения температуры, например, в среде, которая должна быть передана, значительно большие изменения температуры могут быть допустимы, т.е. более высокие градиенты температуры, без необходимости использования дополнительных мер, таких как предварительный нагрев ротора. Это также выгодно, в частности, в отношении применения в области промышленной выработки электроэнергии.

В предпочтительном варианте осуществления насос имеет множество ступеней насоса, которые расположены последовательно одна за другой в отношении осевого направления, в котором каждая ступень насоса содержит рабочее колесо для нагнетания текучей среды, в котором рабочее колесо снабжено передней крышкой, а также одним из корпусов ступеней и разделительной стенкой для проведения текучей среды к смежной ступени насоса, в котором разделительная стенка является неподвижной по отношению к корпусу ступени, в котором корпус ступени сконструирован с неизменным пространством для рабочего колеса для приема передней крышки одного из рабочих колес, в котором каждое пространство для рабочего колеса является радиально внутренне ограничено первым компенсационным кольцом, которое окружает переднюю крышку с зазором, и в котором каждая неподвижная разделительная стенка является радиально внутренне ограничена вторым компенсационным кольцом, которое окружает вал с зазором.

Здесь также предпочтительным является, если эксцентриситет всех компенсационных колец измерен таким образом, что во время остановки вала ни одно из компенсационных колец не находится в контакте с валом или рабочим колесом. В результате, можно дополнительно уменьшить зазор как между валом и вторыми компенсационными кольцами и между передней крышкой и первыми компенсационными кольцами по сравнению с известными многоступенчатыми насосами, позволяя коэффициенту полезного действия насоса согласно изобретению быть дополнительно увеличенным.

Из-за их эксцентриситета, компенсационные кольца должны вставляться в определенной угловой ориентации в отношении радиального уровня, перпендикулярного к центральной оси, для обеспечения их правильной функциональности. В принципе, это возможно, так как часть компенсационного кольца, имеющая наибольшую радиальную ширину, устанавливается точно над валом (в отношении нормального горизонтального положения), или часть, имеющая наименьшую радиальную ширину, устанавливается точно под валом. Для того чтобы упростить установку компенсационных колец, каждое эксцентричное компенсационное кольцо имеет, предпочтительно, средство позиционирования для позиционирования соответствующего компенсационного кольца в заранее определенном угловом положении в соответствующем корпусе ступени или соответствующей разделительной стенке. Такое средство позиционирования может быть, например, визуально распознаваемой маркировкой на компенсационном кольце или установочным штифтом, который входит в соответствующее отверстие, выполненное в корпусе ступени или в разделительной стенке.

Особенно предпочтительно, что средство позиционирования предусмотрено, когда соответствующее компенсационное кольцо имеет свою максимальную ширину в радиальном направлении, так как это позволяет особенно простую установку компенсационного кольца.

В предпочтительной конфигурации насос сконструирован как бочкообразный корпус насоса, в котором все корпуса ступеней расположены в бочкообразном корпусе. Поскольку все корпуса ступеней расположены параллельно друг другу и перпендикулярно к центральной оси насоса, входной патрубок может быть изготовлен обычным способом, то есть, как описано выше, можно обойтись без наклонного положения входного патрубка, которое является весьма проблематичным. Кроме того, можно обеспечить надежное уплотнение между корпусами ступеней и наружным бочкообразным корпусом. Таким образом, камеры с разным давлением могут быть предусмотрены внутри бочкообразного корпуса, в котором текучая среда присутствует при различных давлениях. Это позволяет, в частности, обеспечить насос согласно изобретению, с входным отверстием и выходным отверстием, а также промежуточным выходным отверстием для текучей среды, которая должна быть передана, причем промежуточное выходное отверстие предназначается и располагается таким образом, что по меньшей мере часть текучей среды может быть выпущена с промежуточным давлением через промежуточное выходное отверстие, при этом промежуточное давление является большим, чем давление текучей среды во впускном отверстии насоса и меньшим, чем давление текучей среды на выходе из насоса. Возможность выпуска текучей среды из промежуточного выходного отверстия при давлении, отличном от выходного отверстия, является большим преимуществом для многих применений.

Настоящее изобретение предлагает также способ ремонта или капитального ремонта многоступенчатого горизонтального центробежного насоса для передачи текучей среды с ротором, содержащим вращательно расположенный вал, а также множеством рабочих колес для передачи текучей среды, в котором все рабочие колеса расположены вращательно закрепленным образом на валу, и статором, содержащим множество корпусов ступеней, которые расположены последовательно один за другим по отношению к осевому направлению, определяемому центральной осью, в котором статор охватывает ротор, и в котором все корпуса ступеней сконструированы и расположены центрировано по отношению к центральной оси, и в котором множество компенсационных колец предусмотрены между ротором и статором, каждое из которых является неподвижным относительно статора и, соответственно, окружает ротор с зазором, при котором имеется процедура замены одного или множества компенсационных колец, в которой одно или несколько компенсационных колец заменяется в каждом случае эксцентрично сконструированным компенсационным кольцом.

В частности, способ также подходит для ремонта или капитального ремонта многоступенчатого горизонтального центробежного насоса для передачи текучей среды с вращательно расположенным валом и множеством ступеней насоса, которые расположены последовательно одна за другой по отношению к осевому направлению, определяемому центральной осью, в котором каждая ступень насоса содержит рабочее колесо для нагнетания текучей среды, в котором рабочее колесо имеет переднюю крышку, а также корпус ступени с неизменным пространством для рабочего колеса, для приема передней крышки одного из рабочих колес, и разделительной стенки для проведения текучей среды к смежной ступени насоса, в котором разделительная стенка является неподвижной по отношению к корпусу ступени, в котором рабочие колеса всех ступеней насоса расположены вращательно закрепленным образом на валу, в котором каждое неизменное пространство для рабочего колеса является радиально внутренне ограничен первым компенсационным кольцом, окружающим переднюю крышку рабочего колеса с зазором, и в котором каждая неподвижная разделительная стенка является радиально внутренне ограничена вторым компенсационным кольцом, окружающим вал с зазором. В этом варианте осуществления способа согласно изобретению, одно или множество первых и/или вторых компенсационных колец является заменяемым, в котором одно или множество вторых компенсационных колец заменяется в каждом случае посредством эксцентрически сконструированного компенсационного кольца.

Этот способ позволяет поддерживать насос, сконструированным в соответствии с изобретением, или адаптировать его к другим установкам ротора, а также для капитального ремонта или модернизации обычного насоса без эксцентричных компенсационных колец так, что его форма будет затем в соответствии с изобретением. Как следствие, этот способ особенно подходит для модернизации уже существующих насосов так, что отклонение ротора компенсируется, или лучше компенсируется с помощью одного или множества эксцентрично сконструированных компенсационных колец. Особенно предпочтительно, что это обновление, как правило, может быть достигнуто только путем замены компенсационных колец эффективным и экономичным способом без модификации каких-либо других компонентов насоса.

По тем же причинам, как описано выше, в случае с насосом согласно изобретению, оно также является предпочтительным в отношении способа,

- если эксцентриситет компенсационных колец регулируется по линии прогиба вала;

- если эксцентриситет каждого компенсационного кольца измеряется так, что во время остановки вала ни одно из компенсационных колец не контактирует с валом; и

- если эксцентриситет каждого компенсационного кольца измеряется так, что линия прогиба продолжается, по существу, центрировано в отношении всех компенсационных колец при номинальной частоте вращения насоса.

Дополнительные предпочтительные меры и конфигурации изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения.

В последующем, изобретение будет объяснено более детально с технической и процедурной точки зрения на основании вариантов осуществления, и на основании чертежей. Схематический чертеж представлен частично в разрезе:

Фиг.1 представляет собой схематичный вид сбоку варианта осуществления насоса согласно изобретению с вырванным участком;

Фиг.2 представляет собой перспективный вид в разрезе ступени насоса варианта осуществления по фиг.1;

Фиг.3 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий зазор между первым и вторым компенсационным кольцом;

Фиг.4 представляет собой вид в перспективе варианта осуществления компенсационного кольца;

Фиг.5 представляет собой разрез через компенсационное кольцо по фиг.4 в осевом направлении;

Фиг.6 представляет собой схематичный вид линии прогиба вала при нормальной частоте вращения насоса; и

Фиг.7 представляет собой схематичный вид линии прогиба вала во время остановки насоса.

Фиг.1 представляет на схематичном виде сбоку вариант осуществления многоступенчатого горизонтального центробежного насоса согласно изобретению, который обозначен, в целом, ссылочной позицией 1. На фиг.1 некоторые части насоса 1 являются иллюстрированными с вырванным участком. Фиг.2 представляет некоторые детали насоса 1 в увеличенном виде в разрезе.

Такие многоступенчатые насосы используются, например, в промышленном производстве электроэнергии, например в качестве подающих насосов или котловых подающих насосов, в которых транспортируемая текучая среда является водой, которая транспортируется от насоса 1 в парогенератор. Такие насосы также используются в нефтяной и газовой промышленности для перекачки воды, например, в качестве нагнетающих насосов или также для добычи нефти или других углеводородов.

В варианте осуществления, представленном на фиг.1, насос 1 содержит наружный бочкообразный корпус 2, имеющий входное отверстие 4, выходное отверстие 5, а также, возможно, промежуточное выходное отверстие 51 для текучей среды, которая должна быть передана. Насос будет описан более подробно в данном документе ниже.

Насос 1 содержит вращательный вал 6, который продолжается по центру через насос 1 и который может быть установлен во вращение посредством силовой установки, такой как электродвигатель, который не показан здесь. Насос 1 имеет центральную ось А, которая продолжается через центр камеры, предусмотренной для вала 6 внутри насоса 1, и которая образует ось вращения, вокруг которой вал 6 должен вращаться. Если вал 6, установленный в насосе 1, не имеет отклонения, центральная ось А будет совпадать с продольной осью вала. В дальнейшем, когда делается ссылка на осевое направление, оно относится всегда к направлению центральной оси А насоса 1. Когда делается ссылка на радиальное направление, оно относится к направлению, которое является перпендикулярным к осевому направлению.

В некотором смысле, широко известном, множество ступеней 3 насоса - в данном случае, например, восемь - предусмотрены в бочкообразном корпусе 2, которые расположены последовательно один за другим по отношению к осевому направлению. Фиг.1 представляет насос 1 в своем нормальном положении, т.е. в горизонтальном расположении, где центральная ось А продолжается горизонтально или параллельно поверхности.

Для лучшего понимания фиг.2 представляет в увеличенном масштабе вид в перспективе в разрезе одной из ступеней 3 насоса (см. также фиг.3).

Каждая ступень 3 насоса содержит, в некотором смысле, широко известное рабочее колесо 32, корпус 31 ступени, а также на стороне высокого давления разделительную стенку 33, которая отделяет ступень 3 насоса от следующей ступени 3 насоса. Каждое рабочее колесо 32 имеет форму замкнутого рабочего колеса 32, то есть оно содержит переднюю крышку 34, заднюю крышку 35, а также множество лопастей 36, расположенных между крышками 34, 35 для подачи текучей среды. Каждый корпус 31 ступени содержит неизменное пространство 37 для рабочего колеса для приема передней крышки 34 одного из рабочих колес 32. Разделительная стенка 33 также является неподвижной относительно корпуса 31 ступени и служит для транспортировки текучей среды, переносимой рабочим колесом 32 к входному отверстию, то есть к рабочему колесу 32 следующей ступени 3 насоса. Для этой цели разделительная стенка 33 содержит неподвижный диффузор, который не показан более подробно на чертежах.

Рабочие колеса 32 всех ступеней 3 насоса соединены с возможностью вращения неподвижным способом на валу 6 таким образом, что рабочие колеса 32 вращаются вместе с валом 6.

В рамках объема настоящей заявки термин "ротор" означает совокупность компонентов насоса 1, которые вращаются в рабочем состоянии насоса 1. Ротор насоса 1, таким образом, содержит вал 6 и все рабочие колеса 32, расположенные на нем, а также, возможно, дополнительные компоненты насоса 1, вращающийся вместе с валом 6, или соединенные с возможностью вращения неподвижным образом на валу 6. В рамках объема настоящей заявки термин "статор" насоса означает совокупность неподвижных, то есть не вращающихся компонентов насоса. Таким образом, статор содержит, в частности, все корпуса 31 ступеней и все разделительные стенки 33.

Как особенно представлено на фиг.1, все ступени 3 насоса и все корпуса 31 ступеней расположены параллельно друг другу таким образом, что области, замкнутые каждым из пространств 37 для рабочего колеса, являются перпендикулярными к центральной оси А.

Когда насос 1 находится в рабочем состоянии, то текучая среда, которая должна быть передана, такая как вода, которая поступает через входное отверстие 4 насоса 1, перекачивается от первого рабочего колеса 32 - это крайнее правое рабочее колесо 32, представленное на фиг.1 - к кольцевому пространству между разделительной стенкой 33 и корпусом 31 ступени, и оттуда она проводится в радиальном направлении внутрь между разделительной стенкой 33, и корпусом 31 ступени до достижения рабочего колеса 32 соседней ступени 3 насоса. Этот процесс продолжается через все ступени 3 насоса до конечной ступени - это крайняя левая, представленная на фиг.1 - проводя текучую среду, затем, из выходного отверстия конечной ступени к выходному отверстию 5 насоса 1.

Как обычно, два компенсационных кольца предусмотрены в каждой ступени 3 насоса для уплотнения соответствующей ступени 3 насоса от прилегающих к ней ступеней 3 насоса или от входного отверстия 4 или выходного отверстия 5. Первое компенсационное кольцо 7 установлено в пространстве 37 для рабочего колеса корпуса 31 ступени таким образом, что неизменное пространство для рабочего колеса радиально внутренне ограничивается первым компенсационным кольцом 7, которое соединено неподвижным образом к корпусу ступени 3 и, следовательно, находится в неподвижном состоянии. Таким образом, первое компенсационное кольцо 7 окружает переднюю крышку 34 одного из рабочих колес 32. Второе компенсационное кольцо 8 предусмотрено радиально внутренне в неподвижной разделительной стенке 33 и охватывает вал 6, т.е. неподвижная разделительная стенка 33 радиально внутренне ограничена вторым компенсационным кольцом 8, которое расположено в отношении радиального направления между разделительной стенкой 33 и валом 6. Второе компенсационное кольцо 8 соединено закрепленным образом к разделительной стенке 33 и, следовательно, также является неподвижным.

Как уже упоминалось, оба компенсационных кольца 7, 8 служат для уплотнения ступеней 3 насоса вдоль вала 6. Каждое из компенсационных колец 7, 8, однако, окружает ротор с зазором таким образом, что кольцевой зазор образован между радиально наружной поверхностью ротора и радиально внутренней поверхностью компенсационного кольца 7, 8, посредством такого зазора утечка протекает в противоположном направлении по отношению к общему направлению передачи текучей среды. С одной стороны, этот поток утечки является желательным, в частности, для стабилизации ротора в гидродинамическом отношении, но с другой стороны, он не должен быть слишком большим, поскольку поток утечки снижает коэффициент полезного действия насоса. Кроме того, во время нормального режима работы насоса 1 любого прямого физического контакта между ротором (валом 6 или рабочим колесом 32), а также одним из компенсационных колец 7, 8, следует избегать.

Поскольку зазор между ротором и компенсационными кольцами 7, 8, как правило, является очень малым, он не может быть распознан ни на фиг.1, ни на фиг.2. Поэтому, фиг.3 представляет увеличенный вид в разрезе, иллюстрирующий зазор первого и второго компенсационного кольца 7 или 8.

Как можно видеть на фиг.3, существует зазор S1 между радиально внутренней поверхностью первого компенсационного кольца 7 и радиально внешней поверхностью передней крышки 34 рабочего колеса 32, такой зазор приводит к образованию кольцевого зазора между первым компенсационным кольцом 7 и передней крышкой 34. Таким же образом, существует зазор S2 между радиально внутренней поверхностью второго компенсационного кольца 8 и радиально наружной поверхностью вала 6, такой зазор приводит к образованию кольцевого зазора между вторым компенсационным кольцом 8 и валом 6. Зазор S1 может - но не обязательно - быть столь же большим, как зазор S2.

Как уже упоминалось, в случае многоступенчатых горизонтальных насосов 1, в частности, тех, где вал 6 является очень длинным, масса ротора приводит к значительному отклонению вала 6 или ротора. Такое отклонение иллюстрируется очень схематичным образом на фиг.6 посредством линии В прогиба. Линия В прогиба вала 6 образует среднюю линию вала 6, когда вал 6, включающий рабочие колеса 32, соединяется вращательно закрепленным образом с ними и другими компонентами, таким образом ротор установлен в насосе 1, т.е., когда вал 6 расположен в своих подшипниках и, в частности радиальных подшипниках, которые расположены на внешней стороне в области обоих концов вала 6, но которые не показаны более подробно.

Если нет никакого отклонения, линия В прогиба будет располагаться точно по центральной оси А насоса 1. Термин отклонение D вала 6 означает расстояние линии B прогиба от центральной оси А. В случае горизонтального насоса 1, в связи с направлением силы гравитации, линия В прогиба составляет всегда выпуклую кривой. Отклонение D достигает своего максимума приблизительно в центре насоса 1, как это иллюстрировано на фиг.6. В зависимости от длины вала 6 и массы рабочих колес 32, максимальное отклонение D может быть несколько десятых долей миллиметра, например, от 0,2 до 0,5 мм или более.

Для того, чтобы компенсировать проблемы, связанные с отклонением D вала 6, предлагается в соответствии с настоящим изобретением, чтобы по меньшей мере одно из первых или вторых компенсационных колец 7 или 8 являлось сконструированным эксцентрично. Фиг.4 представляет вариант осуществления такого эксцентрично сконструированного компенсационного кольца 7 или 8 на виде в перспективе. Фиг.5 представляет разрез компенсационного кольца 7, 8 по фиг.4, в котором сечение выполнено в осевом направлении, то есть так же, как на фиг.3. Фиг.5 иллюстрирует дополнительно термин эксцентричной конструкции или эксцентриситета.

Термин "эксцентричная конструкция" означает, что радиально внешняя поверхность компенсационного кольца 7, 8 центрирована вокруг другой оси, чем его радиально внутренняя поверхность. Это иллюстрировано на фиг.5 для простого варианта осуществления компенсационного кольца 7, 8, где площадь сечения компенсационного кольца 7 или 8 является прямоугольной. В этом варианте осуществления каждая поверхность компенсационного кольца 7 или 8, то есть радиально внешняя поверхность, а также радиально внутренняя поверхность, образует цилиндрическую бочкообразную поверхность. Радиально внешняя поверхность имеет радиус R1, а радиально внутренняя поверхность имеет радиус R2, с R2, конечно, меньшим, чем R1. Радиально внешняя поверхность центрирована вокруг первой оси А1, то есть в данном случае А1 совпадает с осью цилиндра радиально внешней поверхности. Радиально внутренняя поверхность центрирована вокруг второй оси А2, то есть в данном случае А2 совпадает с осью цилиндра радиально внутренней поверхности. Оси А1 и А2 являются параллельными друг другу, но они не совпадают. Эта конструкция осей A1 и A2, не являющихся совпадающими, упоминается как эксцентричная. Эксцентриситет Е, который задается расстоянием между двумя осями А1 и А2, определяется как мера интенсивности эксцентричной конструкции.

В зависимости от максимального отклонения D вала 6, эксцентриситет Е может быть в диапазоне вплоть до нескольких десятых долей миллиметра. Благодаря современным методам обработки, обычно используемым сегодня, нет никаких проблем с получением таких эксцентриситетов Е в компенсационном кольце 7 или 8 с достаточной точностью.

В связи с эксцентричной конструкцией радиальная ширина F компенсационного кольца 7 или 8 изменяется по его окружности, т.е. имеется максимальная радиальная ширина F и минимальная радиальная ширина F, с радиальной шириной F, являющейся продолжением компенсационного кольца 7 или 8 в радиальном направлении.

В связи с изменением радиальной ширины F компенсационное кольцо 7 или 8 должно быть закреплено на корпусе 31 ступени и разделительной стенке 33, соответственно, в правильной угловой ориентации. Поскольку отклонение D вала 6 происходит всегда вниз по отношению к нормальному положению, компенсационное кольцо 7 или 8 вставляется в такой ориентации, позиционирующей компенсационное кольцо с максимальной радиальной шириной F перпендикулярно выше центральной оси А, либо с его минимальной радиальной шириной F перпендикулярно ниже центральной оси А.

Для того чтобы реализовать правильную угловую ориентацию компенсационного кольца 7 или 8 более простым способом, предпочтительно, если каждое эксцентричное компенсационное кольцо 7 или 8 содержит средство 9 позиционирования. Это средство 9 позиционирования (см. фиг.4) может, например, быть штифтом 9, выступающим в осевом направлении из кольца и зацепляющимся в процессе установки в соответствующее отверстие (не показано здесь), предусмотренное в соответствующем корпусе 31 ступени или соответствующей разделительной стенке 33. Конечно, можно также использовать другие средства 9 позиционирования, такие как выступ или углубление на компенсационном кольце 7 или 8, который взаимодействует блокирующим образом с выступом или выемкой, предусмотренной в корпусе 31 ступени или в разделительной стенке 33, или визуально различимые маркировки, такие как насечки, линии или стрелки.

Из соображений сборки, средство 9 позиционирования - как показано на фиг.4 - предпочтительно предусматривается, когда соответствующее компенсационное кольцо 7 или 8 имеет максимальную радиальную ширину F.

Это не требует пояснений, что прямоугольное сечение компенсационного кольца 7 или 8, иллюстрированное на фиг.5, должно быть принято только в качестве примера. Конечно, компенсационные кольца 7 или 8 могут иметь другие и более сложные площади сечения, в частности те, которые используются в известном уровне техники для компенсационных колец в центробежных насосах. Площадь сечения компенсационного кольца 7 или 8 может, например, иметь L-образную форму или форму трапеции, она может содержать пограничные линии, продолжающиеся под косым углом или под острым углом друг к другу. Кроме того, могут быть предусмотрены закругления или канты. Специалисту в данной области техники известны многие из возможностей для образования этих площадей сечения.

Кроме того, очевидно, что первое компенсационное кольцо 7, как правило, имеет отличную геометрическую конфигурацию, чем второе компенсационное кольцо 8, даже если, в принципе, геометрические конфигурации могут быть одинаковыми.

Радиально внутренняя поверхность каждого компенсационного кольца 7 или 8, как правило, имеет цилиндрическую бочкообразную поверхность, имеющую радиус R2 (см. фиг.5). Как правило, радиус R2 первых компенсационных колец 7 отличается от радиуса R2 вторых компенсационных колец 8. Радиус R2 вторых компенсационных колец 8, как правило, меньше, чем первых компенсационных колец 7.

Что касается материала, используемого для изготовления компенсационных колец 7, 8, специалисту в данной области техники известно много возможностей. Одним примером его являются мартенситные стали премиум-класса или нержавеющие стали.

По меньшей мере одно компенсационное кольцо 7 или 8, имеющее эксцентричную конструкцию согласно изобретению предусмотрено, когда отклонение D вала 6, достигает своего максимума. Эксцентриситет Е этого компенсационного кольца, предпочтительно, измеряется таким образом, чтобы вращающийся вал 6 или вращающаяся крышка 34 рабочего колеса 32, находился по меньшей мере приблизительно в центре по отношению к радиально внутренней поверхности эксцентричного компенсационного кольца 7 или 8; т.е. эксцентриситет Е выбирается таким образом, чтобы он по меньшей мере приблизительно скорректировал отклонение D вращающегося вала 6 в месте этого компенсационного кольца 7 или 8. В результате вращающийся вал 6 или вращающаяся крышка 34 в этом эксцентрично сконструированном компенсационном кольце 7 или 8, находится по меньшей мере приблизительно по центру относительно второй оси А2 (см. фиг.5).

Это эксцентрично сконструированное компенсационное кольцо 7 или 8 затем закрепляется на корпусе 31 ступени и разделительной стенке 33, соответственно, предпочтительно с использованием средства 9 позиционирования, таким образом, что его область, имеющая максимальную радиальную ширину F располагается перпендикулярно выше центральной оси А. Если ротор вращается, то он, по существу, центрируется в этом компенсационном кольце 7 или 8, то есть ротор - как описано выше, - по меньшей мере, находится приблизительно центрировано относительно оси А2. Это означает, что зазор S1 или S2 (см. фиг.3) является по меньшей мере приблизительно постоянным в пределах этого компенсационного кольца 7 или 8, в направлении вдоль окружности ротора. Как следствие этого, ротор может вращаться без контакта с компенсационном кольцом 7 или 8.

Если насос 1 затем выключается таким образом, что ротор останавливается, отклонение D, как правило, возрастает, в частности, также в этой области, где отклонение D достигает своего максимума. Благодаря зазору S1 или S2 между ротором и эксцентрично сконструированным компенсационным кольцом 7 или 8, существует еще достаточно пространства ниже ротора в компенсационном кольце 7 или 8, позволяющего ротору избежать прямого физического контакта с компенсационным кольцом 7 или 8, несмотря на повышенное отклонение D ротора. Это означает, что ротор или вал 6, даже в состоянии остановки, является свободным в том смысле, что ротор или вал 6 не опирается на компенсационное кольцо 7 или 8. Это имеет особенно преимущество в том, что можно вручную повернуть ротор во время остановки насоса 1, что представляет собой огромное преимущество, в частности, для технического обслуживания и сборочно-монтажных работ.

Кроме того, тот факт, что не существует никакого контакта, также является предпочтительным для запуска и выключения насоса 1, так как ротор не шлифуется с компенсационным кольцом 7 или 8. Следовательно, с одной стороны, нет необходимости в обеспечении компенсационного кольца 7 или 8 с покрытием, а с другой стороны, срок полезного использования ротора увеличивается, а его компоненты механически не шлифуются против компенсационного кольца 7 или 8.

Для большинства применений предпочтительно, если множество первых, а также вторых компенсационных колец 7 или 8 являются эксцентрично сконструированными. В связи с этим эксцентриситет Е отдельного компенсационного кольца 7 или 8 корректирует отклонение D вала 6 в своем индивидуальном положении.

Таким образом, в отношении линии В прогиба, иллюстрированной в качестве примера на фиг.6, эксцентриситет Е компенсационных колец 7 или 8, предпочтительно возрастает с обоих концов вала 6 по направлению к центру насоса 1.

Особенно предпочтительно, что эксцентриситет Е первого и второго компенсационных колец корректируется по всей длине части ротора, охваченной компенсационными кольцами 7, 8, по линии В прогиба вала 6, как это будет объяснено в последующем на основании фигур 6 и 7.

Линия В прогиба вала, расположенного в насосе 1 может, например, быть определена на основе эмпирических или фактических данных за прошлый период. Конечно, также можно определить линию B прогиба путем измерения или расчетов, таких как моделирование.

Если линия В прогиба по меньшей мере приблизительно известна для определенного насоса 1, возможно также определить участки ротора, где отклонение D вала 6 является таким, что эксцентрично сконструированные компенсационные кольца 7 или 8 имеют там преимущество.

Затем определяется, какой эксцентриситет Е каждое отдельное компенсационное кольцо 7 или 8, предпочтительно должно содержать. Для этой цели существуют два особенно предпочтительных критерия. Во-первых, эксцентриситет Е компенсационного кольца 7 или 8 измеряется таким образом, чтобы в состоянии остановки вала 6 ни одно из компенсационных колец 7 или 8 не контактировало с валом 6 так, чтобы вал 6 в состоянии остановки не опирался на какое-либо из компенсационных колец 7 или 8, и, следовательно, свободно вращался, в частности, вручную. Вторым критерием является измерение эксцентриситета для каждого отдельного компенсационного кольца 7 или 8 таким образом, чтобы линия В прогиба вала 6 продолжалась при типичной частоте вращения насоса 1 при работе, например, номинальной частоте вращения, по существу, или по меньшей мере приблизительно по центру относительно всех компенсационных колец 7 или 8. Это означает, что, как уже было описано выше, в случае отдельного компенсационного кольца 7 или 8, кольцо предназначено для центрирования по меньшей мере приблизительно, для каждого отдельного компенсационного кольца 7 или 8 вала 6 в отношении оси А2 радиально внутренней поверхности этого компенсационного кольца 7 или 8.

Фиг.6 и 7 представляют в схематичном виде эту корректировку эксцентриситета Е для линии В прогиба вала 6. Для лучшего понимания ротор представлен в каждой из фигур 6 и 7 только линией В прогиба вала 6; т.е. фиг.6 и фиг.7 не принимают во внимание конечную протяженность ротора в радиальном направлении. Таким образом, радиальная протяженность ротора не показана, а линия В прогиба представляет собой символически ротор или вал 6 с рабочими колесами 32.

Обращаясь к варианту осуществления, представленному на фиг.1, фиг.6 представляет положение вала 6, вращающегося с типичной частотой вращения, такой как номинальная частота вращения насоса 1. Можно признать, что эксцентриситет Е первых, а также вторых компенсационных колец 7 или 8 увеличивается, во первых, от левого конца примера, приблизительно к центру насоса 1, а затем уменьшается по направлению к правому концу насоса. Кроме того, можно признать, что линия В прогиба находится по меньшей мере приблизительно в центре в отношении радиально внутренней поверхности всех компенсационных колец 7 или 8. Как следствие, также зазор S1 или S2 (см. фиг.5) является по меньшей мере приблизительно постоянным для каждого из компенсационных колец 7 или 8 в направлении вдоль окружности.

Со ссылкой на вариант осуществления, представленный на фиг.1, фиг.7 представляет ситуацию, когда вал 6 не находится в движении. Можно признать, что отклонение D вала 6 и, в частности, максимальное отклонение D возрастает, однако, ротор или вал 6 - представленный линией В прогиба - не находятся в непосредственном физическом контакте с компенсационными кольцами 7 или 8, т.е. свободно поворачиваются относительно компенсационных колец.

Корректировка эксцентриситета Е компенсационных колец 7 или 8 по линии В прогиба, которая было описана выше, является предпочтительной, в частности, в отношении изменений температуры, особенно быстрых, или временных изменений температуры. Когда ротор или вал 6, при работе, всегда находится в оптимальном положении в отношении корпуса 31 ступени или разделительной стенки 32, или, в более общем смысле, в отношении статора насоса 1, большие перепады температуры, т.е. большие временные градиенты температуры возможны без какого-либо риска для ротора от вступления в непосредственный физический контакт с компенсационными кольцами 7 или 8, и без необходимости обеспечения других мер, таких как предварительный нагрев насоса 1.

Еще одним преимуществом от корректировки эксцентриситета Е компенсационных колец 7 или 8 по линии В прогиба вала 6, является возможность уменьшения зазора S1 или S2 (см. Фиг.3) во многих применениях за счет оптимального расположения ротора относительно статора, что приводит к повышению коэффициента полезного действия или эффективности насоса 1.

Особым преимуществом конфигурации согласно изобретению является возможность осуществить регулировку статора насоса 1, то есть, в частности, корпусов 31 ступеней, разделительных стенок 32 и компенсационных колец 7, 8 по линии В прогиба вала 6 только посредством компенсационных колец 7 и 8, которые могут быть изготовлены как изнашиваемые детали особенно экономически эффективным образом. Никакие дополнительные модификации или конструктивные меры не требуются для этой регулировки. Ни один или несколько корпусов 31 ступеней не должны быть расположены в наклонном положении, никакие другие компоненты, такие как корпуса 31 ступеней, разделительные стенки 32 не должны быть сконструированы эксцентричными. Все компоненты для компенсационных колец 7, 8, то есть, в частности, также корпуса 31 ступеней могут быть сконструированы и расположены центрально или концентрично к центральной оси насоса 1. Это представляет собой огромное преимущество для конструирования и изготовления.

Что касается конфигурации насоса 1 с бочкообразным корпусом 2, существует дополнительное конструктивное преимущество в том, что нет необходимости в наклоне входного отверстия 4 насоса 1 по отношению к центральной оси А, но - как обычно - оно может быть сконструировано и расположено так, что ось С входного отверстия 4 (см. фиг.1), является перпендикулярной к центральной оси А.

Еще одно преимущество состоит в том, что из-за параллельного выравнивания всех ступеней 3 насоса, в частности, всех корпусов 31 ступеней в насосах 1 с бочкообразным корпусом 2, как это имеет место в данном варианте осуществления, надежные уплотнения могут быть предусмотрены между внешними поверхностями корпусов 31 ступеней и бочкообразным корпусом 2. Как следствие, возможно обеспечить камеры с различным давлением в бочкообразном корпусе 2, которые уплотнены относительно друг друга, и в которых текучая среда, которая должна быть передана, такая как вода, является доступной при различных давлениях.

Это имеет преимущество в том, что промежуточный выход 51 может быть предусмотрен на бочкообразном корпусе 2, такой промежуточный выход позволяет выпускать текучую среду с промежуточным давлением из насоса, при этом промежуточное давление является меньше, чем давление нагнетаемой текучей среды на выходе 5 из насоса 1, и больше, чем давление всасывания на входе 4 насоса 1. В промышленном производстве электроэнергии, например, часто желательно, чтобы вода в качестве носителя, который должен быть передан, являлась доступной при различных давлениях.

Когда регулировка насоса 1 по линии В прогиба вала 6 может быть реализована только с помощью компенсационных колец 7, 8, и без необходимости принятия других конструктивных мер, изобретение также особенно подходит для поддержания, ремонта и капитального ремонта насосов, которые уже введены в эксплуатацию и, в частности, для таких насосов, которые еще не были откорректированы или недостаточно были откорректированы по линии B прогиба вала 6.

В способе согласно изобретению, в том же смысле и способе, как описано ранее по меньшей мере одно из первых и/или вторых компенсационных колец заменяется в каждом случае эксцентрично сконструированным компенсационным кольцом 7 или 8.

Кроме того, что касается способа, он является предпочтительным, если эксцентриситет Е компенсационных колец 7 и 8 корректируется по линии B прогиба вала.

Очевидно, что изобретение не ограничивается типом насоса, описанного в варианте осуществления согласно фиг.1, но подходит для всех многоступенчатых горизонтальных центробежных насосов. Насос 1 может, например, также быть выполнен в виде насоса с кольцевыми секциями, в котором совокупность корпусов 31 ступеней образует внешний корпус насоса, то есть без предусмотренного дополнительного бочкообразного корпуса 2. Изобретение особенно хорошо подходит также для тех насосов, в которых рабочие колеса 32 расположены в так называемом расположении противоположного ориентирования. В случае такой конструкции многоступенчатый насос содержит две группы рабочих колес, а именно, первую группу рабочих колес, которые ориентированы их входным отверстием (их стороной всасывания) в направлении одного конца насоса, и вторую группу рабочих колес, которые ориентированы их входным отверстием (их стороной всасывания) в направлении другого конца насоса. Таким образом, эти две группы расположены противоположно ориентированными друг к другу. Очевидно, что в случае двухступенчатого насоса, каждая из двух групп содержит только одно рабочее колесо. Эти два рабочих колеса затем расположены таким образом, что их всасывающие стороны обращены в сторону друг от друга.

Группа изобретений относится к многоступенчатому горизонтальному центробежному насосу и способу его ремонта. Насос содержит ротор (6, 32), включающий вращательно расположенный вал (6) и множество рабочих колес (32) для подачи текучей среды, и статор (31, 33), содержащий множество корпусов (31) ступеней, расположенных последовательно один за другим по отношению к осевому направлению, определяемому центральной осью (А). Каждое колесо (32) расположено вращательно закрепленным образом на валу (6). Статор (31, 33) заключает в себе ротор (6, 32). Каждый корпус (31) выполнен и расположен центрально в отношении центральной оси (А). Между ротором (6, 32) и статором (31, 33) расположено множество компенсационных колец (7, 8), и каждое кольцо (7, 8) является неподвижным относительно статора (31, 33), и окружает ротор (6, 32) с зазором (S1, S2). По меньшей мере одно кольцо (7, 8) выполнено эксцентричным и монолитным, и каждый корпус ступени является отдельным от каждого другого корпуса ступени. Изобретения направлены на создание насоса, в котором контакт между компенсационными кольцами надежно предотвращается при всех нормальных условиях эксплуатации без потери КПД. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Многоступенчатый горизонтальный центробежный насос для подачи текучей среды, содержащий

ротор (6, 32), содержащий вращательно расположенный вал (6) и множество рабочих колес (32) для подачи текучей среды, причем каждое рабочее колесо из упомянутого множества рабочих колес (32) расположено вращательно закрепленным образом на валу (6), и

статор (31, 33), содержащий множество корпусов (31) ступеней, расположенных последовательно один за другим по отношению к осевому направлению, определяемому центральной осью (А),

причем статор (31, 33) заключает в себе ротор (6, 32), и каждый корпус (31) ступени из упомянутого множества корпусов ступеней выполнен и расположен центрально в отношении центральной оси (А), при этом между ротором (6, 32) и статором (31, 33) расположено множество компенсационных колец (7, 8), и каждое из упомянутого множества компенсационных колец является неподвижным относительно статора (31, 33), и окружает ротор (6, 32) с зазором (S1, S2),

при этом по меньшей мере одно компенсационное кольцо (7, 8) из упомянутого множества компенсационных колец выполнено эксцентричным и монолитным, и каждый корпус ступени из упомянутого множества корпусов ступеней является отдельным от каждого другого корпуса ступени из упомянутого множества корпусов ступеней.

2. Насос по п.1, в котором по меньшей мере два компенсационных кольца из упомянутого множества компенсационных колец (7, 8) выполнены эксцентричными.

3. Насос по п.1, в котором по меньшей мере два компенсационных кольца (7, 8) из упомянутого множества компенсационных колец имеют эксцентриситет (Е), который увеличивается по направлению к центру насоса.

4. Насос по п.3, в котором эксцентриситет (Е) упомянутых по меньшей мере двух компенсационных колец (7, 8) корректируется по линии (В) прогиба вала (6).

5. Насос по п.3, в котором эксцентриситет (Е) упомянутых по меньшей мере двух компенсационных колец (7, 8) является таким, чтобы в состоянии остановки вала (6) ни одно из компенсационных колец (7, 8) не находилось в контакте с валом (6) или с рабочими колесами (32).

6. Насос по одному из пп.3-5, в котором эксцентриситет (Е) упомянутых по меньшей мере двух компенсационных колец (7, 8) является таким, что линия (В) прогиба вала (6) продолжается по существу центрировано в отношении упомянутого множества компенсационных колец (7, 8) при номинальном числе оборотов насоса.

7. Насос по п.1, дополнительно содержащий множество ступеней (3) насоса, которые расположены последовательно одна за другой в отношении осевого направления, причем каждая ступень (3) насоса содержит рабочее колесо (32) из упомянутого множества рабочих колес для нагнетания текучей среды, включающее переднюю крышку (34), корпус ступени из упомянутого множества корпусов (31) ступеней и разделительную стенку (33) для проведения текучей среды к смежной ступени (3) насоса, при этом разделительная стенка является неподвижной по отношению к корпусу (31) ступени, и корпус (31) ступени для каждой ступени насоса имеет неизменное пространство (37) для рабочего колеса, предназначенное для приема передней крышки (34) соответствующего рабочего колеса (32), причем каждое пространство (37) для рабочего колеса радиально внутренне ограничено первым компенсационным кольцом (7) из упомянутого множества рабочих колец, которое окружает переднюю крышку (34) рабочего колеса (32) с упомянутым зазором (S1), и каждая неподвижная разделительная стенка (33) радиально внутренне ограничена вторым компенсационным кольцом (8) из упомянутого множества рабочих колец, которое окружает вал (6) с другим зазором (S2).

8. Насос по п.1, в котором упомянутое по меньшей мере одно компенсационное кольцо (7, 8) из упомянутого множества компенсационных колец содержит устройство (9) позиционирования, выполненное с возможностью позиционирования упомянутого по меньшей мере одного компенсационного кольца (7, 8) в заданной угловой ориентации в корпусе (31) ступени или разделительной стенке (33).

9. Насос по п.8, в котором устройство (9) позиционирования расположено на упомянутом по меньшей мере одном из компенсационных колец (7, 8) с максимальной шириной (F) упомянутого по меньшей мере одного компенсационного кольца в радиальном направлении.

10. Насос по п.1, в котором каждый корпус ступени из упомянутого множества корпусов (31) ступеней расположен в бочкообразном корпусе (2).

11. Насос по п.1, дополнительно содержащий входное отверстие (4), выходное отверстие (5) и промежуточное выходное отверстие (51), выполненные с возможностью передачи текучей среды, причем промежуточное выходное отверстие (51) выполнено и расположено так, что по меньшей мере часть текучей среды может быть выпущена с промежуточным давлением через промежуточное выходное отверстие (51), при этом промежуточное давление является большим, чем давление текучей среды на входе (4) насоса, и меньшим, чем давление текучей среды на выходе (5) из насоса.

12. Способ ремонта или капитального ремонта многоступенчатого горизонтального центробежного насоса (1) для подачи текучей среды, имеющего ротор (6, 32), содержащий вращательно расположенный вал (6), а также множество рабочих колес (32) для подачи текучей среды, где каждое рабочее колесо из упомянутого множества рабочих колес (32) расположено вращательно закрепленным образом на валу (6), и имеющего статор (31, 33), содержащий множество корпусов (31) ступеней, которые расположены последовательно один за другим по отношению к осевому направлению, определяемому центральной осью (А), причем статор (31, 33) охватывает ротор (6, 32), и каждый корпус ступени из упомянутого множества корпусов (31) ступеней выполнен и расположен центрировано в отношении центральной оси (А), и при этом между ротором (6, 32) и статором (31, 33) расположено множество компенсационных колец (7, 8), где каждое компенсационное кольцо из упомянутого множества компенсационных колец является неподвижным в отношении статора (31, 33) и окружает ротор (6, 32) с зазором (S1, S2), при этом способ включает в себя замену по меньшей мере одного компенсационного кольца из множества компенсационных колец (7, 8) эксцентрично и монолитно выполненным компенсационным кольцом (7, 8), причем каждый корпус ступени из упомянутого множества корпусов ступеней является отдельным от каждого другого корпуса ступени из упомянутого множества корпусов ступеней.

13. Способ по п.12, дополнительно включающий корректировку эксцентриситета (Е) упомянутого по меньшей мере одного компенсационного кольца из упомянутого множества компенсационных колец (7, 8) по линии (В) прогиба вала (6).

14. Способ по п.12, дополнительно включающий изменение эксцентриситета (Е) упомянутого по меньшей мере одного компенсационного кольца из упомянутого множества компенсационных колец (7, 8) таким образом, чтобы в состоянии остановки вала (6) ни одно из упомянутого множества компенсационных колец (7, 8) не находилось в контакте с валом (6).

15. Способ по п.12, дополнительно включающий изменение эксцентриситета (Е) упомянутого по меньшей мере одного компенсационного кольца из упомянутого множества компенсационных колец (7, 8) таким образом, что линия (В) прогиба вала (6) продолжается по существу центрировано в отношении каждого компенсационного кольца из упомянутого множества компенсационных колец (7, 8) при номинальном числе оборотов насоса (1).