Центробежный насос Советский патент 1993 года по МПК F04D29/04 

(Л

С

Сущность изобретения: в корпусе установлено на валу рабочее колесо с ведущим диском, образующим с корпусом задиско- вую пазуху и снабженным кольцевым выступом. Устр-во для регулирования осевых сил выполнено в виде внешней и внутренней камер, размещенных в рабочем колесе, заполненных вязкой жидкостью и соединенных каналами. В ведущем диске выполнены разгрузочные каналы, сообщающие зади- сковую пазуху с полостью всасывания. Камеры выполнены в форме торов из эластичного материала. У поверхности внутреннего тора со стороны вала установлены с возможностью радиального перемещения грузы. По касательной к торам и под углом к оси диска установлены пластины, скрепленные в центральной части с диском упорами, по краям - штоками с подвижными кольцевыми выступами. Периферийные штоки подпружинены. 1 ил.

Изобретение относится к насосострое- нию и может быть использовано при конструированииустройств для уравновешивания осевых сил, возникающих во многорежимных центробежных насосах.

Известен центробежный насос (а.с. СССР № 767394, 1979, кл. F 04 D 29/04), содержащий корпус и установленное на валу рабочее колесо с ведущим диском, в котором выполнены разгрузочные отверстия, снабженные регулировочной шайбой, при этом колесо установлено с возможностью осевого перемещения. Указанное конструктивное решение позволяет уравновешивать возникающую осевую силу на нерасчетных режимах (пуск и останов) работы насоса. Однако остается нерешенным вопрос уравновешивания осевой силы для многорежимных насосов.

Наиболее близким техническим решением является центробежный насос (а.с. СССР № 994802, 1981, кл. F 04 D 29/04),

содержащий корпус и установленное в нем на валу рабочее колесо с ведущим диском, образующим с корпусом задисковую пазуху и снабженный кольцевым выступом, и устройство для регулирования осевых сил, выполненное в виде камер, размещенных в рабочем колесе, заполненных вязкой жидкостью и соединенных посредством каналов.

Центробежный насос имеет недостаток, связанный с тем, что устройство для регулирования осевых сил недостаточно эффективно для многорежимных насосов.

Целью изобретения является повышение эффективности разгрузки от осевых сил многорежимных насосов путём изменения радиуса кольцевого выступа.

На чертеже изображен центробежный насос, продольный разрез.

Центробежный насос состоит из корпуса 1 и установленного в нем на валу 2 рабочего колеса 3 с ведущим диском 4, образующим с корпусом 1 задисковую пазух|

00 Ю VI О

ел

ху 5. В ведущем диске 4 размещены подвижные выступы 6 и 7, имеющие возможность осевого перемещения, и выполнены разгрузочные каналы 11, сообщающие задисковую пазуху 5 и полость всасывания 12. Подвижные выступы 6 и 7 связаны штоками 16 и 17, причем последние снабжены пружинами 18, с пластинами 14, скрепленными в центральной части упорами 15 с диском 4. Пластины 14 установлены под углом к оси диска и касаются герметичных торов 8 и 9, выполненных из эластичного материала, заполненных вязкой жидкостью и соединенных между собой каналами 10. У поверхности внутреннего тора со стороны вала 2 установлены грузы 13 с возможностью радиального перемещения.

Центробежный насос работает следующим образом. Насос может работать на двух основных режимах.

В общем случае осевую силу можно представить как сумму двух составляющих: статической, связанную с давлением жидкости в полостях между дисками колеса и корпуса, и динамической, обусловленной йзмейением количества движения через насос.

В проекции на продольную ось z можно записать

Rz- /FzPdFz + m(Ciz-C2z),

где Rz- осевая сила (положительное направление; RZ совпадает с направлением Ciz); Fz-.проекция контура на плоскость, перпендикулярную оси z; C2z - осевая составляющая скорости на выходе из колеса; Ciz - осевая составляющая скорости на входе в колесо; Р - давление в полостях между дисками колеса и корпусом; m - массовый расход жидкости. При работе насоса на одном из возможных режимов (первом) кольцевой выступ 6, поджатый пружинами 18, выставлен в задисковую пазуху 5, что и обеспечивает уравновешивание осевой силы, возникающей на заданном расчетном режиме работы насоса, В этом случае рабочее колесо 3 перекачивает жидкость из всасывающей полости 12 в зону нагнетания. Часть жидкости, попадая в задисковую пазуху 5, дросселируется на выступе 6 и далее проходит от периферии к центру диска 4, перетекая по разгрузочным каналам 11 в полость всасывания 12. При этом и происходит разгрузка от осевой силы в результате воздействия компенсирующей силы давления жидкости по площади, ограниченной наружным диаметром ведущего диска 4 и кольцевым выступом 6, т.е. статическая и динамическая

составляющие осевой силы уравновешиваются. Сила поджатия пружин 18 не позволяет перетекать в большом количестве вязкой жидкости из тора 9 в тор 8 по каналам 10 под действием центробежных сил, возникающих на этом режиме работы насоса.

Переход на второй режим работы насоса (с большим напором) приводит к тому, что увеличиваются скорость вращения рабочего колеса, центробежные силы и осевые силы,

действующие на рабочее колесо. Результирующая осевая сила является неуравновешенной, так как возрастает динамическая составляющая, и направлена слева направо. Под воздействием центробежных сил

вязкая жидкость начинает перетекать из тора 9 в тор 8 по каналам 10, при этом перете- кание жидкости ускоряется в результате поджатия тора 9 грузами 13. Жидкость, поступающая в тор 8, растягивает его и увеличивает размеры. Одновременно уменьшаются размеры тора 9. Расширившийся тор 8 воздействует на пластины 14, которые начинают работать по принципу коромысла, т.е., преодолевая усилия пружин

18, пластины проворачиваются относительно своей центральной части, скрепленной упорами 15 с диском 4. Так как пластины 14 связаны штоками 16 и 17 с подвижными выступами, то при повороте пластин выступ

6 втягивается в диск 4, а выступ 7 будет выставлен в задисковую пазуху 5. В результате увеличивается площадь, ограниченная диаметром диска 4 и выступом 7, и следовательно, возрастает компенсирующее воздействие осевой силы, направленной справа налево. При обратном переходе на первый режим работы насоса произойдет автоматическое выставление выступа 6 и уход выступа 7. В этом случае перетекание

жидкости из тора 8 в тор 9 убыстряется под воздействием пластин 14, которые, в свою очередь, проворачиваются в результате сжатия пружин 18, укрепленных на штоках 16.

Таким образом, при соответствующем подборе характеристик пружин 18 и вязкой жидкости в торах 8 и 9 обеспечивается разгрузка от осевых сил, возникающих на двух режимах работы насоса, в результате изменения радиуса кольцевых выступов.

Формула изобретения

Центробежный насос, содержащий корпус и установленное в нем на валу рабочее колесо с ведущим диском, образующим с корпусом задисковую пазуху и снабженный кольцевым выступом, и устройство для регулирования осевых сил, выполненное в виде внешней и внутренней камер, размещенных в рабочем колесе, заполненных вязкой жидкостью и соединенных посредством каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разгрузки от осевых сил многорежимных насосов путем

Л

изменения радиуса кольцевого выступа, в ведущем диске выполнены разгрузочные каналы, сообщающие задисковую пазуху с полостью всасывания, камеры выполнены в форме торов из эластичного материала, при этом у поверхности внутреннего тора со стороны вала установлены с возможностью ра- диального перемещения грузы, по касательной к торам и под углом к оси диска установлены пластины, скрепленные в центральной части с диском посредством упоров, а по краям - посредством штоков с подвижными кольцевыми выступами, причем периферийные штоки подпружинены. S