PL217957B1

PL217957B1 - High pressure multi-stage impeller pump

Info

Publication number: PL217957B1
Application number: PL393854A
Authority: PL
Inventors: Kazimierz Golec; Stanisław Wilk; Andrzej Wilk
Original assignee: ZAKŁAD MEKH PRZEMYSŁOWEJ ZAMEP SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNO&Sacute
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2014-09-30
Also published as: PL393854A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wirowa wielostopniowa pompa wysokociśnieniowa z zespołem odciążenia naporu osiowego za pomocą tarczy odciążającej.The subject of the invention is a centrifugal multistage high-pressure pump with an axial thrust relief device by means of a relief disc.

Znane są rozwiązania konstrukcyjne wirowych wielostopniowych pomp wysokociśnieniowych w których dla zrównoważenia naporu osiowego działającego na wirniki stosowany jest zespół tarczy odciążającej.There are known design solutions of centrifugal multistage high-pressure pumps in which a relief disc assembly is used to balance the axial thrust acting on the rotors.

Zespół odciążenia naporu osiowego składa się z tarczy oporowej przymocowanej do kadłuba tłocznego oraz z tarczy odciążającej osadzonej na wale, najczęściej z przymocowanym do niej wymiennym pierścieniem ślizgowym.The axial thrust relief assembly consists of a thrust plate attached to the pressure housing and a relief plate mounted on the shaft, most often with a replaceable wear ring attached to it.

Do przestrzeni pomiędzy tarczę oporową a tarczę odciążającą dopływa ciecz z przestrzeni za ostatnim wirnikiem przez szczelinę promieniową miedzy tuleją osadzoną w kadłubie tłocznym a tuleją osadzoną na wale pompy, a ciecz wypływa przez szczelinę osiową między tarczą oporową i pierścieniem ślizgowym tarczy odciążającej i odprowadzana jest na zewnątrz pompy.The liquid flows into the space between the thrust plate and the relieving plate from the space behind the last impeller through the radial gap between the sleeve set in the pressure housing and the sleeve mounted on the pump shaft, and the liquid flows out through the axial gap between the thrust plate and the relieving plate slip ring and is discharged outside pump.

Zrównoważenie naporu osiowego działającego na zespół wirujący następuje wskutek działania naporu cieczy na tarczę odciążającą i uzyskuje się go w każdych warunkach, niezależnie od wydajności przy jakiej pracuje pompa, a wał pompy jest ułożyskowany tylko w łożyskach promieniowych.The balancing of the axial thrust acting on the rotating assembly takes place as a result of the liquid thrust on the relieving disc and is achieved in all conditions, regardless of the efficiency at which the pump operates, and the pump shaft is mounted only in radial bearings.

Zespół tarczy odciążającej jest jednym z miejsc występowania straty objętościowej, ponieważ część cieczy która przepłynęła przez wirniki zamiast do króćca tłocznego dopływa do zespołu tarczy odciążającej, zaś strata ta wpływa na obniżenie sprawności objętościowej pompy a tym samym wpływa na obniżenie sprawności całkowitej pompy. Wielkość straty objętościowej w zespole tarczy odciążającej zależy od szerokości i długości szczeliny między tuleją osadzoną w kadłubie tłocznym a tuleją osadzoną na wale oraz od wysokości ciśnienia na wlocie do tej szczeliny. Strata objętościowa jest tym większa im wyższe jest ciśnienie tłoczenia.The relief disc assembly is one of the places where volumetric loss occurs, because part of the liquid that has flowed through the impellers instead of to the discharge port flows to the relief disc assembly, and this loss reduces the volumetric efficiency of the pump and thus reduces the overall efficiency of the pump. The amount of volumetric loss in the relieving disc assembly depends on the width and length of the gap between the sleeve mounted in the pressure housing and the sleeve mounted on the shaft, and on the height of the pressure at the inlet to this gap. The volumetric loss is the greater the higher the discharge pressure.

Aby zmniejszyć stratę objętościową występującą w zespole tarczy odciążającej należy więc dążyć do zmniejszenia szerokości szczeliny, zwiększenia długości szczeliny lub obniżenia wysokości ciśnienia na wlocie do szczeliny doprowadzającej ciecz pod tarczę odciążającą. Nadmierne zmniejszenie szerokości szczeliny może doprowadzić do wzajemnego ocierania się tulei i uszkodzenia pompy, natomiast zwiększenie długości szczeliny powoduje wydłużenie wału i zwiększenie rozstawu łożysk, wpływającego na ugięcie wału oraz zwiększenie długości pompy i jej masy.In order to reduce the volumetric loss occurring in the relieving disc assembly, one should therefore strive to reduce the width of the slot, increase the length of the slot or lower the height of the pressure at the inlet to the slot feeding the liquid under the relieving disk. Excessive reduction of the gap width may lead to mutual rubbing of the sleeves and damage to the pump, while increasing the length of the gap causes elongation of the shaft and increasing the spacing of the bearings, affecting the shaft deflection and increasing the length of the pump and its mass.

Szczególnie duże wartości strata ta osiąga, gdy pompa pracuje z napływem, to jest gdy do pompy dopływa ciecz ze zbiornika położonego wyżej niż jest zainstalowana pompa lub gdy pompa pracuje jako druga w szeregu.This loss achieves particularly high values when the pump is operating with the inflow, i.e. when the pump is supplied with liquid from a reservoir located higher than the installed pump, or when the pump is operating as the second in line.

Szeregowe łącznie pomp znajduje coraz to większe zastosowanie, zwłaszcza w górnictwie, gdzie eksploatuje się coraz to głębiej zalegające pokłady a utrzymanie przepompowni na poziomach pośrednich jest kosztowne.Serial pumps are increasingly used, especially in mining, where deeper and deeper seams are exploited and the maintenance of the pumping station at intermediate levels is expensive.

Wirowa wielostopniowa pompa wysokociśnieniowa według wynalazku z zespołem zrównoważenia naporu osiowego za pomocą tarczy odciążającej ma na zewnętrznej powierzchni tylnej tarczy wirnika ostatniego stopnia współosiowe występy i rowki oraz obwodowe współosiowe rowki i występy ma tylna wymienna ścianka tłocznego kadłuba pompy, przy czym występy i rowki tarczy wirnika i tarczy kadłuba wzajemnie osiowo wsunięte kształtują wieloszczelinowy kanał którym ciecz z przestrzeni tłocznej przepływa pod tarcze odciążającą poprzez szczelinę promieniową między dławiącą tuleją osadzoną w kadłubie tłocznym oraz ochronną tuleją osadzona na wale.A centrifugal multistage high-pressure pump according to the invention with an axial thrust balancing unit by means of a balancing disc has on the outer surface of the rear rotor disc of the last stage coaxial projections and grooves, and circumferential coaxial grooves and projections have a rear replaceable wall of the pressure pump housing, the projections and grooves of the rotor disc and of the casing discs axially inserted into each other form a multi-slot channel through which the liquid from the pressure space flows under the relieving disc through the radial gap between the throttling sleeve embedded in the pressure casing and a protective sleeve mounted on the shaft.

Wieloszczelinowe ukształtowanie kanału za wirnikiem ostatniego stopnia powoduje zmniejszenie wysokości ciśnienia na wlocie do promieniowej szczeliny między tulejami, a więc wpływa na zmniejszenie straty objętościowej w zespole zrównoważenia naporu osiowego, nie zwiększając długości i masy pompy.The multi-slot shape of the channel downstream of the last stage impeller reduces the height of the pressure at the inlet to the radial gap between the sleeves, and thus reduces the volumetric loss in the axial thrust balancing unit, without increasing the length and weight of the pump.

Wirowa wielostopniowa pompa wysokociśnieniowa według wynalazku z zespołem odciążenia naporu osiowego za pomocą tarczy odciążającej przedstawiona jest na załączonym rysunku którego fig. 1 przedstawia osiowy przekrój fragmentu pompy z zespołem zrównoważenia naporu osiowego, a fig. 2 odmianę rozwiązania konstrukcyjnego zespołu zrównoważenia naporu.The high-pressure multi-stage centrifugal pump according to the invention with the axial thrust relief device by means of a relief disk is shown in the accompanying drawing, Fig. 1 of which shows an axial section of the pump part with an axial thrust device, and Fig. 2 a variation of the design of the balance thrust device.

Wirowa wielostopniowa pompa wysokociśnieniowa ma na wale 1 osadzoną odciążającą tarczę 2 z przymocowanym do niej ślizgowym pierścieniem 3, zaś do kadłuba tłocznego 4 przymocowana jest oporowa tarcza 5, która znajduje się w oddzielnym kadłubie 6. W tłocznym kadłubie 4 pompy osadzona jest dławiąca tuleja 7 natomiast na wale 1 osadzona jest ochronna tuleja 8 kształtujące szczelinę 9 przez którą dopływa ciecz z przestrzeni za ostatnim wirnikiem 11 pod odciążającą tarczę 2.The centrifugal multistage high-pressure pump has a relieving disc 2 on the shaft 1 with a sliding ring 3 attached to it, and a thrust plate 5 is attached to the discharge casing 4, which is located in a separate casing 6. In the pressure casing 4 of the pump there is a throttling sleeve 7, and a protective sleeve 8 is mounted on the shaft 1, forming a slot 9 through which the liquid flows from the space behind the last rotor 11 under the relieving disc 2.

PL 217 957 B1PL 217 957 B1

Tylna tarcza 10 ostatniego wirnika 11 pompy od strony zewnętrznej ma współosiowe obwodowe występy 12 i obwodowe rowki 14, a tłoczny kadłub 4 od strony tarczy 10 wirnika 11 zamknięty jest wymienna czołową tarczą 13 z zewnętrznymi obwodowe występami 12 i obwodowymi rowkami 14, przy czym występy 12 i rowki 14 tarczy 10 wirnika 11 i tarczy 13 kadłuba 4 są wzajemnie osiowo wsunięte kształtując wieloszczelinowy kanał 15.The rear disc 10 of the last impeller 11 from the outside has coaxial circumferential projections 12 and circumferential grooves 14, and the pressure hull 4 on the side of the rotor disc 10 is closed by a replaceable front disc 13 with external circumferential projections 12 and circumferential grooves 14, the projections 12 and the grooves 14 of the disc 10 of the rotor 11 and the disc 13 of the fuselage 4 are mutually axially inserted to form a multi-slot channel 15.

W odmianie wynalazku za tylną tarczą 10 wirnika 11 ostatniego stopnia na wale I osadzona jest tarcza 16 z zewnętrznymi obwodowymi występami 12 i obwodowymi rowkami 14 kształtującymi wieloszczelinowy kanał 15.In a variant of the invention, behind the rear disc 10 of the last stage rotor 11, a disc 16 with external circumferential projections 12 and circumferential grooves 14 forming a multi-slot channel 15 is mounted on the shaft I.

Claims

1. Centrifugal, multi-stage high-pressure pump with an axial thrust relief unit by means of a relief disc mounted on the shaft, in which pump a thrust plate is attached to the discharge casing between which the liquid flows from the space behind the last impeller through the radial gap between the throttling sleeve of the pressure casing and the protective sleeve shaft, characterized in that the space behind the rear disc (10) of the last rotor (11) and the replaceable front disc (13) of the pressure casing (4) is formed into a multi-slot channel (15).

2. The centrifugal pump according to claim 1, The final rotor (11) on the outer side of the rear disk (10) has concentric circumferential projections (12) and circumferential grooves (14) and the replaceable front disk (13) of the pressure hull (4) on the outside side has circumferential the projections (12) and circumferential grooves (14) overlapping with each other to form a multi-slit channel (15).

3. The centrifugal pump according to claim 1, An additional disk (16) adjacent to the rear rotor disk (10) (11), which has coaxial circumferential projections (12) and circumferential grooves on the outer side of the rotor (11), is mounted behind the last rotor (11) on the shaft (1). (14).