Центробежный насос Советский патент 1984 года по МПК F04D1/00 F04D29/04 

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к центробежным насосам с импеллерным устройством для уравновешивания осевых сил, действующих на рабочее колесо насоса. Известен центробежный насос, содержащий колесо с ведущим диском, имеющим гидродинамическое радиальное уплотнение, выполненное в виде пазов, расположенных на торцовой поверхности, ведущего диска, которые более экономичны по сравнению с лопатками, выступающими относительно диска 1. Недостатком данного насоса является отсутствие возможности регулирования его характеристик, поскольку напорные характеристики уплотнения постоянны. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату центробежный насос, содержащий корпус и закрепленное в нем на валу рабочее колесо, с наружной стороны ведущего диска которого выполнены пазы с расположенными в них радиальными ребрами, жестко соединёнными с втулкой, установленной коаксиально валу, причем уравновещивание осевых сил осуществляется регулированием геометрических параметров лопатбк импеллера, выступающих из пазов 12. Шдостатком известных центробежных насосов является низкий КПД, объясняющийся тем, что импеллерные устройства с радиальными лопатками потребляют сравнительно большую мощность. Цель изобретения - повышение КПД путем регулирования уравновещивающей осевой силы изменением щирины пазов ведуп его диска. Указанная цель достигается тем, что в центробежном насосе, содержащем корпус и закрепленное в нем на валу рабочее колесо, с наружной стороны, ведущего диска которого выполнены пазы с расположенными в них радиальными ребрами, жестко соединенными с втулкой, ребра расположены заподлицо с торцовой поверхностью ведущего диска с возможностью поворота в пазах вокруг оси насоса совместно с втулкой, причем по одну сторону каждого ребра пазы заполнены эластичным материалом. На фиг. 1 изображен центробежный насос с ручным приводным меха;низмом поворота и фиксации, продольный разрез на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - центробежный насос с автоматическим приводным .механиз.мом поворота и фиксации, осуществляемых от осевых перемещений рабочего колеса по валу насоса, продольный разрез; на фиг. 5 - то же, с валом в корпусе насоса; на фиг. 6 - то же, от осевых перемещений подвижной втулки по валу под действием изменяющегося давления в боковой пазухе насоса. Центробежный насос (на фиг. 1) содержит корпус 1 и закрепленное в нем на валу 2 рабочее колесо 3, с наружной стороны 4 ведущего диска 5 которого выполнены пазы 6 с расположенными в них радиальными ребраии 7, жестко соединенными с втулкой 8, установленной коаксиально валу 2, ребра 7 расположены заподлицо с торцовой поверхностью ведущего диска 5 с возможностью поворота в пазах 6 вокруг оси насоса совместно с втулкой 8, причем по одну сторону каждого ребра 7 пазы 6 заполнены эластичным материалом 9, а втулка закреплена гайкой 10 и снабжена приводным механизмом поворота и фиксации углового положения ребер 7 относительно стенок пазов 6 ведущего диска 5 рабочего колеса 3. В центробежном насосе на фиг. 4 приводной механизм поворота и фиксации образован перемещающимся в осевом направлении по валу 2 по прямым щлицам 11 рабочим колесом 3, причем втулка 8 с ребрами 7 установлена на ступице 12 рабочего колеса 3, а на валу 2 закреплено кольцо 13, причем втулка 8 и кольцо 13 образуют между собой косое зубчатое соединение 14. В центробежном насосе на фиг. 5 приводной механизм поворота и фиксации образован перемещающимся в осевом направлении рабочим колесом 3 с валом 2 в корпусе 1, причем втулка 8 с ребрами 7 установлена на валу 2, а в корпусе на подщипнике 15, раположено кольцо 16 связанное косым зубчатым соединением 17 с втулкой 8 и прямозубым щлицевым соединением 18 с валом 2. В центробежном насосе на фиг. 6 приводной механизм поворота и фиксации образован подвижной в осевом направлении втулкой 19, подпружиненной к рабочему колесу 3 и связанной косым зубчатым соединением 20 с втулкой 8 и прямозубым соединением 21 с валом 2, причем хвостовик подвижной втулки 19 выведен наружу корпура 1 и уплотнен относительно последнего и вала 2. Устройство работает следующим образом. При работе центробежного насоса на рабочем колесе 3 возникает осевая сила, которая урановешивается за счет создания с торцовой поверхности ведущего диска 5 пазов 6 щириной h. Пазы необходимой щирины h образуются при повороте втулки 8 с ребрами 7 относительно рабочего колеса 3. Поворот втулки 8 в центробежном насосе (фиг. 1) осуществляется вручную путем сжатия или растяжения эластичного материала 9 при остановке рабочего колеса 3, затем фиксируется положение ребер 7 гайкой 10, т. е. в данной конструкции гайка 10 не только ограничивает осевое перемещение втулки 8 относительно ведущего диска 5, но и фиксирует угловое расположение втулки 8. Поворот втулки 8 в центробежных насосах (фиг. 4-6) осуществляется автоматически, гайка 10 здесь только ограничивает осевое перемещение втулки 8, но не фиксирует ее углового положения. Поворот и фиксация втулки 8 центробежного насоса (фиг. 4) осуществляется при осевом перемещении центробежного колеса 3 по прямозубым шлицам 11 под действием неуравновешенной осевой силы. При осевом перемещении рабочего колеса 3 по валу 2 с помощью косого зубчатого соединения 14 производится поворот втулки 8с ребрами 7 в пазах 6 до тех пор, пока на ведущем диске 5 не будут образованы пазы шириной h, достаточной для уравновешивания осевой силы. Центробежный насос (фиг. 4) может быть использован тогда, когда не имеется возможности обеспечить осевое перемещение рабочего колеса с валом в корпусе насоса, например, при наличии концевых уплотнений с плавающими кольцами или с торцовыми контактными или торцовыми бесконтактными уплотнениями. В конуструкциях (фиг. 4 и 5) поворот втулки 8 с ребрами 7 ограничен осевыми перемещениями рабочего колеса 3 или рабочего колеса 3 и вала 2, которые не могут быть неограниченно болшими. Большие осевые перемещения этих деталей находятся в силовой схеме насоса. Поэтому конструкции (фиг. 4) имеют ограничение по угловому повороту втулки в и могут применяться только при уравновешивании определенных осевых сил. Таких ограничений не имеет конструкция, изображенная на фиг. 6. Поворот и фиксация втулки 8 в этом случае осуществляется от подвижной втулки 19, перемещающейся по валу 2 в зависимости от давления в боковой пазухе между ведущим диском 5 и стенкой корпуса 1, которое определяет величину осевой силы, действующей на рабочее колесо 3. Подвижная втулка 19 не находится в силовой схеме насоса, ее перемещение может быть значительным, так как оно ограничено только длиной вала 2. Перемещение втулки 19 осуществляется под действием изменяющегося на ней перепада давления, которое зависит только от давления в боковой пазухе насоса, так как давление снаружи корпуса 1 постоянно и равно атмосферному. Давление в боковой пазуе, при котором начинается поворот втулки 8, определяется жесткостью пружины, подпружинивающей подвижную втулку 19. Такое выполнение центробежного насоса позволяет повысить его КПД путем урановещивания осевых сил регулированием геометрических параметров импеллера, выполненного в виде пазов, и вследствие реализации различных приводов регулирования пазов расщирить область распространения импеллерных разгрузочных устройств в роторных машинах.

6-5

Фиг.:5

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, содержащий корпус и закрепленное в нем на валу рабочее колесо, с наружной стороны ведущего диска которого выполнены пазы с расположенными в них радиальными ребрами, жестко соединенными с втулкой, установленной коаксиально валу, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем регу лирования уравновешивающей осевой силы изменением ширины пазов ведущего диска, ребра расположены заподлицо с торцовой поверхностью ведущего диска с возможностью поворота в пазах вокруг оси насоса совместно с втулкой, причем по одну сторону каждого ребра пазы заполнены эластичным материалом. (Л со 00 N3 СЛ