RU199606U1

RU199606U1 - Многоступенчатый центробежный насос

Info

Publication number: RU199606U1
Application number: RU2019142581U
Authority: RU
Inventors: Валерий Станиславович Богун; Роман Ростиславович Апальков; Антонина Андреевна Мороз; Ирина Владимировна Чистякова
Original assignee: Публичное акционерное общество "Пролетарский завод"
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-09-09

Abstract

Полезная модель относится к насосам с подшипниками скольжения, работающим на перекачиваемой жидкости. Насос содержит наружный корпус 1, крышку входную 2, крышку напорную 3. Ротор 5 насоса включает вал 4 с установленными на нем рабочими колесами 6 одностороннего входа и гидравлическим разгрузочным устройством 7 и 8 с радиальным зазором δ. Вал 4 опирается на подшипники скольжения 9 и 10. Внутренний корпус состоит из секций 11 с размещенными в них направляющими аппаратами 12, дополнительного подшипника 13, образованного кольцом 14, установленным на направляющем аппарате 15 промежуточной ступени, и втулкой 16 вала 4, имеющих радиальный зазор δ. В насосе выполнены радиальные зазоры δв передних уплотнениях рабочих колес 6, в межступенчатых уплотнениях δи в гидравлическом разгрузочном устройстве δимеются статические прогибы ротора tмежду опорным подшипником 9 на входе и дополнительным подшипником 13 и tмежду дополнительным подшипником 13 и опорным подшипником 10 на выходе насоса. Внутренняя поверхность кольца 14 имеет повышенную твердость, а наружная поверхность втулки 16 вала 4 имеет слой высокотемпературного антифрикционного композиционного материала 17, при этом радиальные зазоры в передних уплотнениях рабочих колес bи в межступенчатых уплотнениях δ, радиальный зазор δв дополнительном подшипнике и статические прогибы ротора tи tсвязаны соотношениямиδ, δи δ>δ>tи tВозможно, что композиционный материал 17 на наружной поверхности втулки 16 вала 4 может состоять из высокотемпературного антифрикционного полимерного углепластика на основе углеродной ткани и полимерного связующего, например, полифениленсульфида УПФС. Возможно, что втулка 16 может состоять из металлической оправки 18, имеющей коэффициент линейного расширения материала меньше, чем коэффициент линейного расширения материала вала 4, а на внешней поверхности оправки 18 выполнены кольцевые прямоугольные канавки 19 глубиной 2-5 мм, шириной 7,5-10 мм, с шагом 15-20 мм и с шероховатостью внутренней поверхности канавки 19 и наружной поверхности оправки 18 не менее R25, при этом минимальный слой высокотемпературного антифрикционного композиционного материала составляет 1,0-1,5 мм. Возможно, что кольцевые канавки 19 имеют форму «ласточкин хвост» с углом наклона боковых стенок 60°. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, а именно к многоступенчатым (более восьми ступеней) высоконапорным центробежным насосам с рабочими колесами одностороннего входа, и может быть использована для перекачивания питательной воды на ТЭЦ, а также на ГРЭС с энергоблоками мощностью 200 и 210 МВт.

Известен многоступенчатый центробежный насос, содержащий наружный корпус, крышку входную, крышку напорную, ротор, вал, установленный в подшипниковых опорах, ступени с направляющими аппаратами и рабочими колесами одностороннего входа, гидравлическим разгрузочным устройством, дополнительный подшипник, образованный кольцом на направляющем аппарате промежуточной ступени и втулкой вала, имеющих радиальный зазор δ_n, в насосе выполнены радиальные зазоры в передних уплотнениях рабочих колес δ₁ и в межступенчатых уплотнениях δ₂, в гидравлическом разгрузочном устройстве δ_p и статические прогибы ротора t₁ между опорным подшипником на входе и дополнительным подшипником и t₂ между дополнительным подшипником и опорным подшипником на выходе насоса, причем в зазор дополнительного подшипника между кольцом и втулкой через отверстия в кольце, направляющем аппарате, секции и корпусе насоса подается жидкость от внешнего источника, что снижает статический прогиб ротора и исключает задевания в указанных уплотнениях. /RU №141217 U1, 27.05.2017 г. /. Данная конструкция насоса принята за прототип полезной модели.

Недостатком указанного насоса является сложность и недостаточная надежность в конструкции подвода жидкости от внешнего источника: через отверстия в кольце, направляющем аппарате, секции, корпусе насоса и трубопроводе от внешнего источника, например, плунжерного насоса (обладает низким ресурсом, по сравнению с питательным насосом). Использование одного внешнего источника, без резерва, снижает надежность питательного насоса в целом. Также недостатком известной полезной модели являются дополнительные затраты энергии на работу внешнего источника подачи жидкости в дополнительный подшипник.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности и ресурса насоса путем исключения из конструкции системы подачи жидкости в дополнительный подшипник через отверстия в кольце, направляющем аппарате, секции, корпусе насоса и через трубопровод от внешнего источника, а также исключение затрат энергии на работу внешнего источника.

Указанный технический результат достигается тем, что многоступенчатый центробежный насос, содержащий вал, установленный в подшипниковых опорах, ступени с направляющими аппаратами и рабочими колесами одностороннего входа, дополнительный подшипник, образованный кольцом на направляющем аппарате промежуточной ступени и втулкой вала, имеющих радиальный зазор δ_n, в насосе выполнены радиальные зазоры в передних уплотнениях рабочих колес δ₁ и в межступенчатых уплотнениях δ₂, в гидравлическом разгрузочном устройстве δ_p, и статические прогибы ротора t₁ между опорным подшипником на входе и дополнительным подшипником и t₂ между дополнительным подшипником и опорным подшипником на выходе насоса, согласно полезной модели внутренняя поверхность кольца имеет повышенную твердость, а на наружную поверхность втулки вала нанесен слой высокотемпературного антифрикционного композиционного материала, при этом радиальные зазоры в передних уплотнениях рабочих колес δ₁ и в межступенчатых уплотнениях δ₂, в гидравлическом разгрузочном устройстве δ_р, радиальный зазор δ_п в дополнительном подшипнике и статические прогибы ротора t₁ и t₂ связаны соотношениями

δ₁, δ₂ и δ_з>δ_п>t₁ и t_2.

Втулка состоит из металлической оправки, имеющей коэффициент линейного расширения меньше, чем коэффициент линейного расширения вала, а на внешней поверхности оправки выполнены кольцевые прямоугольные канавки глубиной 2-5 мм, шириной 7,5-10 мм, с шагом 15-20 мм и с шероховатостью внутренней поверхности канавки и наружной поверхности оправки не менее R_a 25, при этом минимальный слой композиционного материала составляет 1,0-1,5 мм. Как вариант кольцевые канавки имеют форму «ласточкин хвост» с углом наклона боковых стенок 60°.

Полезная модель поясняется чертежами: на фиг. 1 - многоступенчатый центробежный насос, продольный разрез; на фиг. 2 - дополнительный подшипник, выносной элемент А; на фиг. 3 - дополнительный подшипник, выносной элемент Б; на фиг. 4 - вариант крепления композиционного материала на оправке.

Многоступенчатый центробежный насос содержит наружный корпус 1 (фиг. 1), крышку входную 2, крышку напорную 3. Ротор 5 насоса включает вал 4 с установленными на нем рабочими колесами 6 одностороннего входа и гидравлическим разгрузочным устройством 7 и 8 с радиальным зазором δ_p. Вал 4 опирается на подшипники скольжения 9 и 10. Внутренний корпус состоит из секций 11 с размещенными в них направляющими аппаратами 12, дополнительного подшипника 13, образованного кольцом 14 (фиг. 2), установленным на направляющем аппарате 15 промежуточной ступени, и втулкой 16 вала 4, имеющих радиальный зазор δ_n. В насосе выполнены радиальные зазоры δ₁ в передних уплотнениях рабочих колес 6, в межступенчатых уплотнениях δ₂, и в гидравлическом разгрузочном устройстве δ_р (фиг. 1), имеются статические прогибы ротора t₁ между опорным подшипником 9 на входе и дополнительным подшипником 13 и t₂ между дополнительным подшипником 13 и опорным подшипником 10 на выходе насоса. Внутренняя поверхность кольца 14 (фиг. 2) имеет повышенную твердость, а наружная поверхность втулки 16 вала 4 имеет слой высокотемпературного антифрикционного композиционного материала 17, при этом радиальные зазоры в передних уплотнениях рабочих колес δ₁ и в межступенчатых уплотнениях δ₂, радиальный зазор δ_п в дополнительном подшипнике и статические прогибы ротора t₁ и t₂ связаны соотношениями

δ₁, δ₂ и δ_р>δ_п>t₁ и t_2.

Возможно, что композиционный материал 17 (фиг. 3) на наружной поверхности втулки 16 вала 4 может состоять из высокотемпературного антифрикционного полимерного углепластика на основе углеродной ткани и полимерного связующего, например, полифениленсульфида УПФС. Возможно, что втулка 16 может состоять из металлической оправки 18, имеющей коэффициент линейного расширения материала меньше, чем коэффициент линейного расширения материала вала 4, а на внешней поверхности оправки 18 выполнены кольцевые прямоугольные канавки 19 глубиной 2-5 мм, шириной 7,5-10 мм, с шагом 15-20 мм и с шероховатостью внутренней поверхности канавки 19 и наружной поверхности оправки 18 не менее R_a 25, при этом минимальный слой высокотемпературного антифрикционного композиционного материала составляет 1,0 - 1,5 мм.

Возможно, что кольцевые канавки 19 имеют форму «ласточкин хвост» с углом наклона боковых стенок 60° (фиг. 4).

Многоступенчатый центробежный насос работает следующим образом. Перед пуском на подшипники 9 и 10 насоса подается смазывающая жидкость. Насос заполняется водой, при этом, ротор 5 насоса на стороне входа опирается на подшипник 9, со стороны выхода на подшипник 10, а в промежуточной ступени 15 опирается на дополнительный подшипник 13. Радиальный зазор в нижней части дополнительного подшипника 13 между втулкой 16 и кольцом 14 δ_п=0, т.е. наружная часть втулки, состоящая из высокотемпературного антифрикционного композиционного материала 17, опирается на внутреннюю поверхность кольца 14, имеющую повышенную твердость, и образуя, тем самым, триботехническую пару. При этом, статические прогибы ротора t₁ и t₂ меньше радиальных зазоров в передних уплотнениях рабочих колес δ₁, в межступенчатых уплотнениях δ₂, в гидравлическом разгрузочном устройстве δ_p и касания роторных и статорных деталей в указанных уплотнениях отсутствуют.

В первые мгновения пуска имеется контакт в триботехнической паре подшипника 13, наружной поверхности втулки 16 со слоем высокотемпературного антифрикционного композиционного материала 17 по внутренней поверхности кольца 14, имеющей повышенную твердость. При достижении частоты вращения ротора n_р>0,25 от номинальной частоты вращения, в радиальных зазорах в передних уплотнениях рабочих колес δ₁, в межступенчатых уплотнениях δ₂ и δ_p в гидравлическом разгрузочном устройстве 7 и 8 возникают гидростатические силы, выравнивающие прогибы ротора и, обеспечивая зазор в нижней части дополнительного подшипника. При достижении ротора номинальной частоты вращения динамический прогиб ротора на всей длине не превышает 0,01-0,02 мм. При остановке насоса процесс развивается в обратном порядке.

Выполнение оправки 18 из материала с коэффициентом линейного расширения меньше, чем материал вала 4, обеспечивает, при работе насоса на горячей жидкости, дополнительную прицентровку втулки 16 на валу 4.

Выполнение на внешней поверхности оправки 18 кольцевых прямоугольных канавок 19 глубиной 2-5 мм, шириной 7,5-10 мм, с шагом 15-20 мм и с шероховатостью внутренней поверхности канавки 19 и наружной поверхности оправки 18 не менее R_a 25, при этом минимальный слой высокотемпературного антифрикционного композиционного материала составляет 1,0-1,5 мм, обеспечивает, при проведении специального технологического процесса, надежное крепление композиционного материала 17 к оправке 18.

Выполнение кольцевых канавок 19 в форме «ласточкин хвост» с углом наклона боковых стенок 60° повышает надежность крепления композиционного материала 17 к оправке 18.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует, что заявленная полезная модель при ее использовании выполняет следующие поставленные задачи:

- повышает надежность и ресурс насоса;

- исключает затраты энергии на работу внешнего источника подачи жидкости на дополнительный подшипник;

- дополнительно сокращает затраты на техническое обслуживание насоса.

Claims

1. Многоступенчатый центробежный насос, содержащий вал, установленный в подшипниковых опорах, ступени с направляющими аппаратами и рабочими колесами одностороннего входа, дополнительный подшипник, образованный кольцом на направляющем аппарате промежуточной ступени и втулкой вала, имеющих радиальный зазор δ_n, в насосе выполнены радиальные зазоры в передних уплотнениях рабочих колес δ₁ и в межступенчатых уплотнениях δ₂, в гидравлическом разгрузочном устройстве δ_p, и статические прогибы ротора t₁ между опорным подшипником на входе и дополнительным подшипником и t₂ между дополнительным подшипником и опорным подшипником на выходе насоса, отличающийся тем, что внутренняя поверхность кольца имеет повышенную твердость, а на наружную поверхность втулки вала нанесен слой высокотемпературного антифрикционного композиционного материала, при этом радиальные зазоры в передних уплотнениях рабочих колес δ₁ и в межступенчатых уплотнениях δ₂, в гидравлическом разгрузочном устройстве δ_p, радиальный зазор δ_n в дополнительном подшипнике и статические прогибы ротора t₁ и t₂ связаны соотношениями

δ₁,δ₂ и δ_p>δ_п>t₁и t₂.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что втулка состоит из металлической оправки, имеющей коэффициент линейного расширения меньше, чем коэффициент линейного расширения вала, а на внешней поверхности оправки выполнены кольцевые прямоугольные канавки глубиной 2-5 мм, шириной 7,5-10 мм, с шагом 15-20 мм и с шероховатостью внутренней поверхности канавки и наружной поверхности оправки не менее R_a 25, при этом рабочий слой композиционного материала составляет 1,0-1,5 мм.

3. Насос по п. 2, отличающийся тем, что кольцевые канавки имеют форму «ласточкин хвост» с углом наклона боковых стенок 60°.