RU2065999C1

RU2065999C1 - Centrifugal pump

Info

Publication number: RU2065999C1
Application number: RU93051603A
Authority: RU
Inventors: А.А. Котеленец; В.В. Никитин; А.А. Хорев; А.Г. Овсиенко; В.Е. Музыченко; В.Н. Чугунов; И.П. Гринберг; В.И. Кудрявцев
Original assignee: Проектно-изыскательский институт "Ленгидропроект"
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1996-08-27

Abstract

FIELD: pump engineering. SUBSTANCE: pump is intended for handling fluids containing metal impurities. Bladed separator of pump is made in the form of disk which at two sides is provided with blades. Disk is installed between impeller and inner side of pump body. Space between impeller and disk communicates by means of passages with another space limited by shaft sealing components seated in inner wall of body and bearing unit. EFFECT: high efficiency. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для перекачки жидкостей, например, воды, содержащей твердые механические примеси. The invention relates to mechanical engineering and can be used for pumping liquids, for example, water containing solid solids.

Известны центробежные насосы ( Динамические насосы для сточных жидкостей. Каталог. М. ЦИНТИ ХИМНЕФТЕМАШ, 1986, с.6), используемые для перекачки воды и др. жидкостей, загрязненных твердыми механическими примесями. Centrifugal pumps are known (Dynamic pumps for sewage liquids. Catalog. M. TSINTI HIMNEFTEMASH, 1986, p.6), used for pumping water and other liquids contaminated with solid mechanical impurities.

Указанные насосы (например, одноступенчатые насосы типа СД) содержат размещенное в корпусе гидравлически неразгруженное центробежное рабочее колесо, узел подшипников, вал и элементы уплотнения вала. These pumps (for example, single-stage pumps of type SD) contain a hydraulically unloaded centrifugal impeller located in the housing, a bearing assembly, a shaft and shaft sealing elements.

Недостатком этих насосов является то, что первый (расположенный в корпусе насоса) элемент уплотнения вала, выполненный с использованием так называемой сальниковой набивки, подвергается непосредственному воздействию содержащихся в откачиваемой жидкости механических примесей. С целью снижения темпов износа этого уплотнения, а также для его охлаждения в процессе работы насоса к указанному узлу подводится под определенным напором затворная жидкость (например, чистая вода) от внешнего источника. Такая конструкция насоса требует расхода затворной жидкости и постоянного контроля за состоянием самого уплотнения, а именно своевременной "подтяжки" сальниковой набивки по мере износа последней и ее периодической замены. Осуществление указанных операций усложняет обслуживание насоса в процессе эксплуатации и влечет за собой повышенные затраты. The disadvantage of these pumps is that the first (located in the pump casing) element of the shaft seal, made using the so-called stuffing box packing, is directly exposed to mechanical impurities contained in the pumped liquid. In order to reduce the wear rate of this seal, as well as to cool it during the operation of the pump, a shutter fluid (for example, pure water) is supplied to the indicated assembly from an external source. This design of the pump requires a flow rate of the gate fluid and constant monitoring of the state of the seal itself, namely, timely “tightening” of the stuffing box packing as the latter wears out and is periodically replaced. The implementation of these operations complicates the maintenance of the pump during operation and entails increased costs.

Наиболее близким к изобретению является центробежный насос, содержащий размещенные в корпусе гидравлически неразгруженное рабочее колесо, узел подшипников, вал с выполненными в нем осевым и радиальными каналами, элементы уплотнения вала и вращающийся лопаточный сепаратор (авт. св. СССР N 142541, кл. F 04 D 13/08, 1961). Closest to the invention is a centrifugal pump containing a hydraulically unloaded impeller placed in the housing, a bearing assembly, a shaft with axial and radial channels made therein, shaft sealing elements and a rotary vane separator (ed. St. USSR N 142541, class F 04 D 13/08, 1961).

Недостатком данного центробежного насоса является недостаточная надежность в ограниченный ресурс работы. The disadvantage of this centrifugal pump is the lack of reliability in a limited service life.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции центробежного насоса, упрощение его обслуживания в процессе эксплуатации, а также повышение надежности работы. An object of the invention is to simplify the design of a centrifugal pump, simplifying its maintenance during operation, as well as improving the reliability.

Согласно изобретению технический результат достигается тем, что в центробежном насосе, включающем размещенное в корпусе гидравлически неразгруженное рабочее колесо, узел подшипников, вал с выполненными в нем осевым и радиальными каналами, элементы уплотнения вала и вращающийся лопаточный сепаратор, последний выполнен в виде диска, снабженного с двух сторон радиальными лопатками и установленного между рабочим колесом и внутренней стенкой корпуса, при этом полость между рабочим колесом и диском сообщена каналами с полостью, ограниченной элементами уплотнения вала, размещенными во внутренней стенке корпуса и узле подшипников. According to the invention, the technical result is achieved in that in a centrifugal pump including a hydraulically unloaded impeller located in the housing, a bearing assembly, a shaft with axial and radial channels made therein, shaft sealing elements and a rotating blade separator, the latter is made in the form of a disk equipped with two sides with radial blades and installed between the impeller and the inner wall of the housing, while the cavity between the impeller and the disk is communicated by channels with a cavity, limited th elements of the shaft seal arranged in the inner wall of the housing and bearing assembly.

Наружный диаметр лопаток диска со стороны корпуса может быть выполнен превышающим наружный диаметр лопаток со стороны рабочего колеса. The outer diameter of the blades of the disk from the side of the housing can be made larger than the outer diameter of the blades from the side of the impeller.

На чертеже изображен центробежный насос, продольный разрез. The drawing shows a centrifugal pump, a longitudinal section.

Центробежный насос состоит из корпуса 1, внутри которого размещение гидравлически неразгруженное рабочее колесо 2, закрепленное на валу 3. The centrifugal pump consists of a housing 1, inside which is a hydraulically unloaded impeller 2, mounted on a shaft 3.

Вал 3 установлен в подшипниковом узле 4 и жестко соединен с валом электродвигателя 5, корпус которого непосредственно соединен с корпусом 1 (в случае применения фланцевого электродвигателя, как показано на чертеже) либо установлен на общей с корпусом 1 раме (на чертеже такой вариант исполнения насосного агрегата не показан). В последнем случае валы насоса и электродвигателя должны быть соединены полужесткой муфтой для облегчения центровки валов насоса и электродвигателя. Место прохода вала 3 через корпус 1 и подшипниковый узел 4 герметизированы посредством элементом уплотнения 6, 7 и 8, соответственно. В корпусе 1 между его внутренней стенкой и рабочим колесом 2 закреплен диск 9, снабженный с двух сторон радиальными лопатками 10, 11, а вал 3 выполнен с осевым каналом 12 и радиальными каналами 13, 14. При этом выход осевого канала 12 перекрыт пробкой 15, которая может являться одновременно элементом крепления рабочего колеса 2 на валу 3. Радиальный канал 13 через соответствующее отверстие в ступице диска 9 сообщен с полостью, размещенной между рабочим колесом 2 и диском 9, а радиальный канал 14 с полостью расположенной между элементами уплотнения 6 и 7. The shaft 3 is installed in the bearing unit 4 and is rigidly connected to the shaft of the electric motor 5, the housing of which is directly connected to the housing 1 (in the case of a flanged electric motor, as shown in the drawing) or mounted on a frame common with the housing 1 (in the drawing such an embodiment of the pump unit not shown). In the latter case, the pump and motor shafts must be connected by a semi-rigid coupling to facilitate the alignment of the pump and motor shafts. The passage of the shaft 3 through the housing 1 and the bearing assembly 4 are sealed by a sealing element 6, 7 and 8, respectively. A disk 9 is mounted in the housing 1 between its inner wall and the impeller 2, provided with radial blades 10, 11 on both sides, and the shaft 3 is made with an axial channel 12 and radial channels 13, 14. The output of the axial channel 12 is blocked by a plug 15, which can be simultaneously an element for attaching the impeller 2 to the shaft 3. The radial channel 13 through the corresponding hole in the hub of the disk 9 is communicated with a cavity located between the impeller 2 and the disk 9, and the radial channel 14 with a cavity located between the seal elements 6 and 7.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При включении электродвигателя 5 рабочее колесо вращается внутри корпуса 1. При этом находящаяся внутри корпуса 1 вода отжимается лопатками рабочего колеса 2 к его периферии и под напором поступает из колеса 2 в периферийную спиральную полость корпуса 1, а затем через напорный патрубок (выход воды из корпуса 1 на чертеже показан стрелкой) в напорный трубопровод. When the electric motor 5 is turned on, the impeller rotates inside the housing 1. At the same time, the water inside the housing 1 is squeezed by the blades of the impeller 2 to its periphery and flows from the wheel 2 into the peripheral spiral cavity of the housing 1, and then through the discharge pipe (water outlet from the housing 1 in the drawing is shown by an arrow) in the pressure pipe.

Одновременно через всасывающий патрубок корпуса 1 (вход воды в корпус показан стрелкой) во внутреннюю полость рабочего 1 колеса 2 поступает откачиваемая вода, которая по мере поступления подхватывается рабочими лопатками колеса 2 и, как было сказано выше, под напором, развиваемым колесом 2, выводится из корпуса 1 через напорный патрубок и т.д. At the same time, pumped water enters the internal cavity of the working wheel 1 of the wheel 2 through the suction pipe of the housing 1 (water inlet to the housing is indicated by an arrow), which, as it arrives, is picked up by the working blades of the wheel 2 and, as mentioned above, is discharged from the pressure developed by the wheel 2 housing 1 through the discharge pipe, etc.

Под этим же напором откачиваемая вода заполняет полость, расположенную между колесом 2 и диском 9. При этом, однако, вращающимися вместе с диском 9 лопатками 10 содержащиеся в воде механические примеси отбрасываются к периферии корпуса 1, откуда потоком воды выносятся в напорный патрубок, а очищенная вода, преодолевая гидравлическое сопротивление вращающихся лопаток 10, проникает к ступице диска 9 и через имеющееся в ней отверстие поступает в поперечный канал 13 и далее по каналам 12 и 14 в полость, ограниченную элементами уплотнения 6 и 7. Under the same pressure, the pumped water fills the cavity located between the wheel 2 and the disk 9. In this case, however, the blades 10 that rotate with the disk 9 and the mechanical impurities contained in the water are discarded to the periphery of the housing 1, from where they are transported to the discharge pipe by a stream of water, and purified water, overcoming the hydraulic resistance of the rotating blades 10, penetrates the hub of the disk 9 and through the hole in it enters the transverse channel 13 and then through the channels 12 and 14 into the cavity bounded by the sealing elements 6 and 7.

Аналогично очистка проникающей к ступице воды происходит и по другую сторону диска 9, т.е. в зазоре между диском 9 и внутренней стенкой корпуса 1, где диск 9 также снабжен радиальными лопатками 11. Поскольку наружный диаметр лопаток с этой стороны диска больше, чем с другой, гидравлическое сопротивление проникновению очищенной воды к ступице диска 9 здесь существенно выше и поэтому напор (давление воды) у ступицы и элемента уплотнения 6 будет ниже, чем в полости между уплотнениями 6 и 7. Similarly, the cleaning of the water penetrating the hub occurs on the other side of the disk 9, i.e. in the gap between the disk 9 and the inner wall of the housing 1, where the disk 9 is also equipped with radial blades 11. Since the outer diameter of the blades on this side of the disk is larger than on the other, the hydraulic resistance to penetration of purified water to the hub of the disk 9 is significantly higher and therefore the pressure ( water pressure) at the hub and seal element 6 will be lower than in the cavity between the seals 6 and 7.

Указанная разница в давлениях полностью исключает возможность поступления неочищенной откачиваемой воды из корпуса 1 к уплотнению 6, а эффективная очистка от механических примесей воды, омывающей с обеих сторон уплотнение 6, существенно облегчает режим его работы. Это делает возможным существенно упростить конструкцию уплотнения и, в частности, вместо применяемых в известных насосах недолговечной сальниковой набивки, требующей постоянного обслуживания (периодического поджатия с помощью буксы и своевременной замены) или сложного торцевого уплотнения с подпружиненными элементами трения и эластичными сильфонообразными чехлами применить в этом узле простое лабиринтное уплотнение (как показано на чертеже), которое к тому же для облегчения сборки может быть выполнено с повышенными боковыми зазорами. The indicated pressure difference completely eliminates the possibility of untreated pumped water coming from the housing 1 to the seal 6, and the effective cleaning of mechanical impurities of water washing the seal 6 on both sides substantially simplifies its operation mode. This makes it possible to significantly simplify the design of the seal and, in particular, instead of using short-lived stuffing box packing used in the known pumps, requiring constant maintenance (periodic preloading with the help of the axle box and timely replacement) or a complex mechanical seal with spring-loaded friction elements and elastic bellows-shaped covers, apply in this assembly a simple labyrinth seal (as shown in the drawing), which can also be made with increased lateral clearance to facilitate assembly and.

Возможный переток очищенной от механических примесей воды через зазоры лабиринтного уплотнения из полости между уплотнениями 6 и 7 в корпус 1 (за счет отмеченной выше разницы в давлениях), не сказываясь отрицательно на сроке службы элементов уплотнения, способствует тому, что в указанную полость постоянно будет поступать некоторое количество свежей воды, а это, в свою очередь, повышает работоспособность элемента уплотнения 7 за счет благоприятных условий для его охлаждения и, как следствие, повышает работоспособность подшипникового узла 4 и, соответственно, насоса в целом. The possible flow of water purified from mechanical impurities through the gaps of the labyrinth seal from the cavity between the seals 6 and 7 into the housing 1 (due to the difference in pressure noted above), without affecting the life of the seal elements, contributes to the fact that the cavity will constantly flow into the specified cavity a certain amount of fresh water, and this, in turn, increases the efficiency of the sealing element 7 due to favorable conditions for its cooling and, as a result, increases the efficiency of the bearing assembly 4 and, accordingly, the pump as a whole.

В центробежном насосе поступление неочищенной от механических примесей откачиваемой воды из корпуса к первому элементу уплотнения вала (уплотнение 6) полностью исключено за счет создания противодавления с его наружной стороны. In a centrifugal pump, the influx of pumped water from the housing untreated from mechanical impurities to the first shaft seal element (seal 6) is completely eliminated by creating back pressure from its outer side.

При этом для создания противодавления отпадает необходимость применения внешних источников затворной жидкости (воды), а используется та же откачиваема вода, предварительно в самом насосе очищенная от содержащихся в ней механических примесей. At the same time, in order to create backpressure, there is no need to use external sources of shutter fluid (water), and the same pumped water is used, previously purified from the mechanical impurities contained in the pump itself.

Кроме того, омываемое с обеих сторон очищенной от механических примесей водой первое уплотнение вала (в корпусе насоса), в известных насосах в наибольшей степени подверженное износу, не требует в данном центробежном насосе какого-либо специального обслуживания и может быть упрощено по своей конструкции. In addition, the first shaft seal, washed in water from mechanical impurities, on both sides (in the pump casing), which is most susceptible to wear in known pumps, does not require any special maintenance in this centrifugal pump and can be simplified in its design.

Количество очищенной воды, подаваемой в полость между уплотнениями 6 и 7, может устанавливаться либо диаметром отверстия в ступице диска 9, либо путем установки в канале 13 ограничительных втулок (жиклеров) с требуемым размером отверстия (на чертеже не показаны). The amount of purified water supplied to the cavity between the seals 6 and 7 can be established either by the diameter of the hole in the hub of the disk 9, or by installing restriction bushings (nozzles) in the channel 13 with the desired hole size (not shown in the drawing).

Claims

1. A centrifugal pump containing a hydraulically unloaded impeller placed in the housing, a bearing assembly, a shaft with axial and radial channels made therein, shaft sealing elements and a rotating vane separator, characterized in that the vane separator is made in the form of a disk provided on both sides radial blades and installed between the impeller and the inner wall of the housing, while the cavity between the impeller and the disk is communicated by channels with a cavity bounded by shaft seal elements, times eschennymi in the inner wall of the housing and bearing assembly.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the blades of the disk from the side of the casing exceeds the outer diameter of the blades from the side of the impeller.