Центробежный турбонасос Советский патент 1984 года по МПК F04D13/04 F04D29/22 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в конструкциях высокооборотных центробежных турбонасосов. Известен турбонасос, содержащий корпус, расположенное в нем рабочее колесо с лопатками, размещенными между передним и задним дисками, первый из которых снабжен удлиненной горловиной, имеющей входной участок, сопряженный с подводящим патрубком 1. Недостатком данного насоса является невозможность обеспечения высокой скорости вращения рабочего колеса. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является центробежный турбонасос, содержащий корпус, соединенную с ним переднюю крыщку, расположенное в корпусе рабочее колесо с лопатками, размещенными между передним и задним дисками, первый из которых со стороны крыщки снабжен удлиненной горловиной, имеющей входной участок, сопряженный с подводящим патрубком, вращающийся лопаточный венец приводной турбины и размещенный в корпусе направляющий аппарат с отводящими каналами 2. Однако известный турбонасос не обеспечивает достаточно высокого КПД и имеет низкие напорно-расходные характеристики. Кроме того, при высоких скоростях вращения рабочее колесо имеет низкую надежность и сложно в изготовлении. Целью изобретения является повыщение КПД и улучщение напорно-расходных характеристик турбонасоса. Поставленная цель достигается тем, что в центробежный турбонасос, содержащий корпус, соединенную с ним переднюю крыщку, расположенное в корпусе рабочее колесо с лопатками, размещенными между передним и задним дисками, первый из которых со стороны крыщки снабжен удлиненной горловиной, имеющей входной участок, сопряженный с подводящим патрубком, вращающийся лопаточный венец приводной турбины и размещенный в корпусе направляющий аппарат с отводящими каналами, дополнительно снабжен диафрагмой, размещенной в корпусе с образованием кольцевого сборника, охватывающей задний диск, контактирующей с крыщкой и снабженной со стороны последней торцовыми пазами, причем крышка имеет кольцевой бурт с прорезями, примыкающий к боковой поверхности диафрагмы в зоне пазов, отводящими каналами направляющего апггарата служат пазы диафрагмы и прорези кольцевого бурта, входной участок горловины выведен за пределы крышки, а лопаточный венец турбины установлен на последнем. Кроме того, в зоне сопряжения входного участка горловины с подводящим патрубком установлен гидрозатвор, выполненный в виде кожуха, закрепленного на патрубке и снабженного сливной гидролинией, и расположенного в кожухе дискового уплотнительного элемента, установленного на горловине, а в кожухе между уплотнительным элементом и патрубком установлена перегородка с винтовым уплотнением, охватывающим входной участок горловины. Кроме того, с целью повыщения надежности и упрощения изготовления элементов рабочего колеса, лопатки закреплены на заднем диске, а передний диск снабжен прорезями для их размещения, причем диски связаны между собой при помощи торсионной тяги и между ними расположен плавающий распорный элемент. Входные кромки двух диаметрально расположенных лопаток могут быть расположены по оси рабочего колеса. На фиг. 1 представлен центробежный турбонасос, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 4. Центробежный турбонасос (фиг. 1), содержит корпус 1, соединенную с ним переднюю крышку 2, расположенное в корпусе 1 рабочее колесо 3 с лопатками 4, размещенными между передним 5 и задним 6 дисками, соответственно, первый из которых со стороны крышки 2 снабжен удлиненной горловиной 7, имеющей входной участок 8, сопряженный с подводящим патрубком 9, вращающийся лопаточный венец 10 приводной турбины 11 и размещенный в корпусе 1 направляющий аппарат 12 с отводящими каналами 13. Турбонасос снабжен диафрагмой 14, размещенной в корпусе 1 с образованием кольцевого сборника 15, охватывающей задний диск 6, контактирующий с крыщкой 2 и снабженной со стороны последней торцовыми пазами 16, причем крыщка 2 имеет кольцевой бурт 17 с прорезя.ми 18, примыкающими к боковой поверхности 19 диафрагмы 14 в зоне пазов 16, отводящими каналами 13 направляющего аппарата 12 служат пазы 16 диафрагмы 14 и прорези 18 кольцевого бурта 17, входной участок 8 горловины 7 выведен за пределы крышки 2, а лопаточный венец 10 турбины 11 установлен на последнем. В зоне сопряжения входного участка 8 горловины 7 с подводящим патрубком 9 установлен гидрозатвор, выполненный в виде кожуха 20, закрепленного на патрубке 9 и снабженного сливной гидролинией 21, и расположенного в кожухе 20 дискового уплотнительного элемента 22, установленного на горловине 7, а в кожухе 20 между уплотнительным элементом 22 и патрубком 9 установлена перегородка 23 с винтовым уплотнением 24, охватывающим входной участок 8 горловины 7.

Лопатки 4 закреплены на заднем диске 6, а передний диск 5 снабжен прорезями 25 для и;с размещения, причем диски 5 и 6 связаны между собой при помощи торсионной тяги 26 и между ними расположен плавающий распорный элемент 27.

Входные кромки 28 двух диаметрально расположенных лопаток 4 могут быть расположены по оси О-О рабочего колеса 3 (фиг. 2).

На переднем и заднем дисках 5 и б могут быть размещены лопатки 29 импеллерного уплотнения, а внутри входного участка 8 горловины 7 установлен предвключенный щнек 30.

Для установки рабочего колеса 3 в диафрагме 14 и передней крышке 2 могут быть использованы радиальные и упорные подщипники 31 и 32 соответственно, размещенные по обе- стороны колеса 3.

Сверху на крыщке 2 может быть установлена тренога 33, предназначенная для закрепления кольцевого трубопровода 34 с соплами 35 для подвода рабочего тела к лопаточному венцу 10 турбины 11.

Корпус 1, передняя крыщка 2 и тренога 33 могут быть скреплены, например, посредством клинового разъемного хомута 36. На периферии дисков 5 и 6 рабочего колеса 3 может быть выполнена обмотка 37 из предварительно напряженной высокопрочной ленты или проволоки (фиг. 4).

На поверхностях крыщки 2 и диафрагмы 14, обращенных к периферийным участкам дисков 5 и 6 рабочего колеса 3 и образующих с ними щелевые уплотнения 38 и 39, могут быть выполнены канавки 40 и 41 соответственно (фиг. 4 и 5).

Центробежный турбонасос работает следующим образом.

Рабочее тело высокого давления подается по кольцевому трубопроводу 34 через сопла 35 к лопаточному венцу 10 турбины 11, который приводит во вращение рабочее колесо 3.

Перекачиваемая жидкость поступает на предвключенный щнек 30, а затега лопатками 4 рабочего колеса 3 подается в отводящие каналы 13 направляющего аппарата 12 и кольцевой сборник 15, где происходит преобразование скоростного потока, приображенного жидкостью, в давление.

С повышенным давлением жидкость подается потребителю.

Поскольку область слива турбины 1 I отделена от кольцевого сборника 15, то обеспечивается существенное повыщение КПД.

Гидрозатвор препятствует попаданию рабочего тела турбины 11 в горловиуну 7 рабочего колеса 3, утечкам перекачиваемой жидкости в противоположном направлении с помощью дискового уплотнительного элемента 22 и винтового уплотнения 24 соответственно. Утечки рабочего тела и перекачиваемой жидкости накапливаются внутри кожуха 20 и отводятся по сливной гидролинии 21 в дренаж.

Выполнение рабочего колеса 3 из двух разъемных дисков 5 и 6, связанных между собой посредством тяги 26, обеспечивает упрощение его изготовления и повышает надежность за счет лучшей центровки колеса 3 в подшипниках 31 и 32 и уменьшения осевых сил, а расположение входных кромок 28 двух диаметрально расположенных лопаток 4 по оси колеса 3 позволяет улучшить условия входа потока на лопатки 4 за распорным элементом 27.

А Фаг.1

1. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ТУРБОНАСОС, содержащий корпус, соединенную с ним переднюю крышку, расположенное в корпусе рабочее колесо с лопатками, размещенными между передним и задним дисками, первый из которых со стороны крышки- снабжен удлиненной горловиной, имеющей входной участок, сопряженный с подводящим патрубком, вращающийся лопаточный венец приводной турбины и размещенный в корпусе направляющий аппарат с отводящими каналами, отличающийся тем, что, с целью повыщения КПД и улучшения напорно-расходных характеристик, он снабжен диафрагмой, размещенной в корпусе с образованием кольцевого сборника, охватывающей задний диск, контактирующей с крыщкой и снабженной со стороны последней торцовыми пазами, причем крышка имеет кольцевой бурт с прорезями, примыкающий к боковой поверхности диафрагмы в зоне пазов, отводящими каналами направляющего аппарата служат пазы диафрагмы и прорези кольцевого бурта, входной участок горловины выведен за пределы крыщки, а лопаточный венец установлен на последнем. 2. Турбонасос по п. 1, отличающийся тем, что в зоне сопряжения входного участка горловины с подводящим патрубком установлен гидрозатвор, выполненный в виде кожуха, закрепленного на патрубке и снабженного сливной гидролинией, н расположенного в кожухе дискового уплотнительного элемента, установленного на горловине, а в кожухе между уплотнительным элементом и патрубком установлена перегородка с винтовым уплотнением, охватываюс S щим входной участок горловины. Турбонасос по п. 1, отличающийся тем, (Л что, с целью повышения надежности и упрощения изготовления элементов рабочего колеса, лопатки закреплены на заднем диске, а передний диск снабжен прорезями для их размещения, причем диски связаны между собой при помощи торсионной тяги и между ними расположен плавающий распорный элемент. 4. Турбонасос по пп. 1 и 3, отличающийоо ся тем, что входные кромки двух диаметрально расположенных лопаток расположены по оси рабочего колеса. оо ел

Paffovee

тело

70 26

3

S В

8

Фиг.З

г- г

Фиг. 5