RU206861U1

RU206861U1 - CONSOLE PUMP CENTRIFUGAL

Info

Publication number: RU206861U1
Application number: RU2021115059U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Жубанов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Виллина"
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и нефтегазодобывающей промышленности, более конкретно к устройствам для перекачки различных текучих сред.Описан насос консольный центробежный, который содержит центробежное рабочее колесо, установленное на рабочем валу, помещенное в корпус блока рабочего колеса, который соединен с корпусом блока подшипников рабочего вала, в котором установлена основная часть рабочего вала со сборкой, объединяющей радиальные и упорные подшипники скольжения, при этом между радиальными подшипниками скольжения установлен импеллер, а в корпусе блока подшипников рабочего вала выполнена герметично отделенная от полости с подшипниками теплообменная полость для подогрева или охлаждения теплообменной жидкости блока подшипников рабочего вала и установлены торцевые уплотнения вала.Технический результат: повышение надежности работы насоса, повышение ресурса его работы, способного работать при более широких температурных диапазонах перекачиваемых жидкостей.The utility model relates to mechanical engineering and the oil and gas industry, more specifically to devices for pumping various fluids. A cantilever centrifugal pump is described, which contains a centrifugal impeller mounted on a working shaft, placed in a housing of an impeller block, which is connected to the housing of a bearing block of a working shaft , in which the main part of the working shaft is installed with an assembly that combines radial and thrust plain bearings, while an impeller is installed between the radial plain bearings, and a heat exchange cavity, hermetically separated from the cavity with bearings, is made in the housing of the bearing block of the working shaft for heating or cooling the heat exchange fluid of the block working shaft bearings and installed mechanical shaft seals. Technical result: increased reliability of the pump, increased service life, capable of operating at wider temperature ranges of pumped liquids.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и нефтегазодобывающей промышленности, более конкретно к устройствам для перекачки различных текучих сред.The utility model relates to mechanical engineering and the oil and gas industry, more specifically to devices for pumping various fluids.

Известен патент РФ на полезную модель №55900. В патенте описан консольный насос, содержащий корпус с крышкой, охватывающие рабочий орган, закрепленный на валу. Вал установлен в корпусе блока, объединяющего радиальные подшипники скольжения, упорные подшипники скольжения и торцовые уплотнения вала. При этом корпус блока выполнен в виде цилиндра с постоянным внутренним диаметром, в котором радиальные подшипники скольжения, упорные подшипники скольжения и торцовые уплотнения вала скомпонованы в два идентичных узла, каждый из которых включает радиальный подшипник скольжения, упорный подшипник скольжения и торцовое уплотнение вала. Узлы установлены до упоров на валу, а между ними установлена распорная втулка, имеющая продольный сквозной паз, позволяющий установить ее между узлами, при этом узлы через корпус блока стягиваются крышкой насоса и фланцем, введенным в конструкцию, крепежными элементами.Known RF patent for utility model No. 55900. The patent describes a cantilever pump containing a housing with a cover, enclosing a working member attached to a shaft. The shaft is installed in the housing of the block that combines radial plain bearings, thrust plain bearings and mechanical shaft seals. In this case, the block body is made in the form of a cylinder with a constant inner diameter, in which the radial plain bearings, thrust bearings and mechanical shaft seals are arranged in two identical units, each of which includes a radial plain bearing, a thrust sliding bearing and a mechanical shaft seal. The units are installed against the stops on the shaft, and between them there is a spacer sleeve having a longitudinal through groove that allows it to be installed between the units, while the units are pulled together by the pump cover and the flange inserted into the structure by fasteners through the block body.

Недостатком известного решения является быстрый нагрев сборок узлов подшипников скольжения, что приводит к поломкам и заклиниваниям насоса, невозможность перекачивания жидкостей при высоких (более 200°C) и низких (ниже -20°C) температурах.The disadvantage of the known solution is the rapid heating of the slide bearing assemblies, which leads to breakdowns and seizures of the pump, the impossibility of pumping liquids at high (more than 200 ° C) and low (below -20 ° C) temperatures.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является получение консольного центробежного насоса, обладающего повышенным ресурсом работы, способного работать в более широких диапазонах температурах перекачиваемой жидкости.The problem to be solved by the claimed utility model is to obtain a cantilever centrifugal pump with an increased service life, capable of operating in wider ranges of temperatures of the pumped liquid.

Поставленная задача решается путем применения насоса консольного центробежного, который содержит блок рабочего колеса с центробежным рабочим колесом, установленном на рабочем валу. Центробежное колесо помещено в корпус блока рабочего колеса. Корпус блока рабочего колеса соединен через щелевое уплотнение с корпусом блока подшипников рабочего вала, в котором (в блоке) установлена основная часть рабочего вала со сборкой объединяющей радиальные и упорные подшипники скольжения. При этом между радиальными подшипниками скольжения установлен импеллер. А в корпусе блока подшипников рабочего вала выполнена герметично отделенная от полости с подшипниками теплообменная полость для подогрева или охлаждения теплообменной жидкости блока подшипников рабочего вала и установлены торцевые уплотнения вала.The problem is solved by using a cantilever centrifugal pump, which contains an impeller block with a centrifugal impeller mounted on the working shaft. The centrifugal wheel is housed in the impeller block housing. The housing of the impeller unit is connected through a throat seal to the housing of the operating shaft bearing unit, in which (in the unit) the main part of the operating shaft is installed with an assembly that combines radial and thrust plain bearings. In this case, an impeller is installed between the radial plain bearings. And in the housing of the bearing block of the working shaft, a heat-exchange cavity is made hermetically separated from the cavity with the bearings for heating or cooling the heat-exchange fluid of the bearing block of the working shaft, and mechanical shaft seals are installed.

Применение торцевых уплотнений позволяет свести к минимуму либо (в зависимости от давления в корпусе блока подшипников) исключить контакт деталей, установленных в блоке подшипников рабочего вала с агрессивной перекачиваемой средой негативно влияющей на износ и температурную деформацию подшипников скольжения. Установленный между подшипниками импеллер способствует лучшей циркуляции смазывающе-охлаждающей жидкости, что, в свою очередь, уменьшает износ и температурную деформацию подшипников скольжения при их работе. Применение герметично отделенной от полости с подшипниками теплообменной полости позволяет организовать циркуляцию теплообменной жидкости с большей теплоемкостью, чем у используемой в полости с подшипниками смазочно-охлаждающей жидкости, что улучшает отвод тепла и позволяет уменьшить износ и температурную деформацию подшипников скольжения при их работе.The use of mechanical seals makes it possible to minimize or (depending on the pressure in the bearing block housing) exclude contact of the parts installed in the bearing block of the working shaft with an aggressive pumped medium that negatively affects the wear and temperature deformation of the plain bearings. The impeller installed between the bearings promotes better circulation of the cooling lubricant, which, in turn, reduces wear and thermal deformation of the sleeve bearings during their operation. The use of a heat-exchange cavity hermetically separated from the cavity with bearings makes it possible to circulate a heat-exchange fluid with a higher heat capacity than that of the lubricating-cooling liquid used in the cavity with bearings, which improves heat dissipation and reduces wear and thermal deformation of sleeve bearings during their operation.

Улучшение условий отвода избыточного тепла за счет указанных выше средств позволяет существенно расширить температурный диапазон перекачиваемых жидкостей.Improving the conditions for removing excess heat due to the above means allows you to significantly expand the temperature range of the pumped liquids.

Предпочтительно, дополнительно для уменьшения износа и температурной деформации подшипников скольжения при их работе, использовать в их качестве керамические подшипники.It is preferable, additionally to reduce wear and thermal deformation of sleeve bearings during their operation, to use ceramic bearings as them.

Улучшение герметичности и теплообмена подшипниковой группы заявляемого насоса позволяет так же существенно расширить номенклатуру перекачиваемых с помощью него сред.Improving the tightness and heat transfer of the bearing group of the proposed pump also makes it possible to significantly expand the range of media pumped with it.

На рис. 1 представлено продольное сечение насоса с подсоединенным двигателем.In fig. 1 shows a longitudinal section of a pump with a connected motor.

На рис. 2 представлено продольное сечение насоса.In fig. 2 shows a longitudinal section of the pump.

Насос консольный центробежный содержит корпус блока подшипников рабочего вала 1, корпус блока рабочего колеса 11 с щелевым уплотнением 12, рабочее центробежное колесо 13, закрепленное на валу 14. На последнем установлены в блоке подшипников рабочего вала радиальные подшипники скольжения 7 и упорные подшипники скольжения 8 и 9, установленные в корпуса подшипников 5 и 6, торцовые уплотнения 4 вала установленные корпуса уплотнений 2 и 3. Предложенная конструкция основана на том, что бы разделить агрессивный или горячий перекачиваемый продукт от подшипников скольжения. При этом применение торцевых уплотнений с системой обеспечения низкого давления, например Plan 52 позволяет свести к минимуму контакт оборудования установленного в блоке подшипников рабочего вала с агрессивной перекачиваемой средой, а применение уплотнений с системой обеспечения высокого давления, например Plan 53 позволяет исключить такой контакт.The cantilever centrifugal pump contains a housing for the bearing block of the working shaft 1, the housing of the impeller block 11 with a slotted seal 12, the impeller 13, fixed on the shaft 14. On the latter, radial plain bearings 7 and thrust bearings 8 and 9 are installed in the bearing block of the working shaft installed in the bearing housings 5 and 6, mechanical seals 4 of the shaft, installed in the seals housings 2 and 3. The proposed design is based on the fact that would separate the aggressive or hot pumped product from the plain bearings. At the same time, the use of mechanical seals with a low pressure supply system, for example Plan 52, minimizes the contact of the equipment installed in the bearing block of the working shaft with an aggressive pumped medium, and the use of seals with a high pressure supply system, for example Plan 53, eliminates such contact.

Принцип работы подшипникового блока с торцевыми уплотнениями основан на принципе работы двойного торцевого уплотнения, это два торцевых уплотнения и находящееся между ними затворная жидкость (смазочно-охлаждающая жидкость).The principle of operation of a bearing unit with mechanical seals is based on the principle of operation of a double mechanical seal, these are two mechanical seals and a barrier liquid (cutting fluid) located between them.

Корпус 1 (см. рис. 2) состоит из двух полостей, теплообменная полость О предназначена для охлаждения или подогрева затворной жидкости находящейся в полости с подшипниками Б. Полость О герметично отделена от полости Б с подшипниками. Штуцеры, подводящие к нейи отводящие от нее хладагент не показаны на представленных рисунках.Casing 1 (see Fig. 2) consists of two cavities, the heat exchange cavity O is designed for cooling or heating the barrier fluid in the cavity with bearings B. Cavity O is hermetically separated from cavity B with bearings. The fittings supplying and removing refrigerant from it are not shown in the figures shown.

Корпус 1 блока выполнен предпочтительно в виде цилиндра с полостью О с хладагентом для обеспечения теплообмена с затворной жидкостью, в среде которой происходит работа радиальных керамических подшипников скольжения 7 и упорных керамических подшипников скольжения 8 и 9 установленных в полости Б. Цилиндрическая форма полоти О позволяет улучшить процесс теплообмена между хладагентом и затворной жидкостью выполняющей роль смазочно-охлаждающей жидкости. Таким образом, подшипники 7-9 работают в затворной жидкости отделенной от перекачиваемой среды и окружающей среды торцевыми уплотнениями 4. Для обеспечения лучшего охлаждения подшипников скольжения и циркуляции смазочно-охлаждающей жидкости на валу 14 между радиальными подшипниками установлен импеллер 10.The housing 1 of the block is preferably made in the form of a cylinder with a cavity O with a coolant to ensure heat exchange with a barrier liquid, in the environment of which the operation of radial ceramic plain bearings 7 and thrust ceramic plain bearings 8 and 9 installed in cavity B. The cylindrical shape of the blade O allows to improve the process heat exchange between the refrigerant and the barrier liquid acting as a lubricating and cooling liquid. Thus, bearings 7-9 operate in a barrier liquid separated from the pumped medium and the environment by mechanical seals 4. To ensure better cooling of the sliding bearings and circulation of the lubricating fluid on the shaft 14, an impeller 10 is installed between the radial bearings.

Работа насоса предлагаемой конструкции осуществляется следующим образом. Перекачиваемая жидкость из полости всасывания ВС попадает в центробежное колесо 13 из центробежного колеса жидкость попадает в полость высокого давления ВД и через выходной патрубок поступает в нагнетательный трубопровод. Перекачиваемую жидкость от затворной жидкости отделяет торцевое уплотнение 4 установленное за рабочим колесом 13 в корпусе 1. Для нормальной работы торцевого уплотнения 4 с системой обеспечения Plan 52 за рабочим колесом 13 организована полость низкого давления НД, низкое давление в полости НД обеспечивается щелевым уплотнением 12, отделяющего полость ВД от НД, и отверстий d в центробежном колесе 13 которые соединяют полости ВС и ВН, что позволяет поддерживать низкое давление в полости НД и уменьшать осевые нагрузки, действующие на центробежное колесо 13.The operation of the pump of the proposed design is carried out as follows. The pumped liquid from the suction cavity of the aircraft enters the centrifugal wheel 13 from the centrifugal wheel, the liquid enters the high-pressure cavity of the HP and enters the discharge pipeline through the outlet pipe. The pumped liquid is separated from the barrier liquid by the mechanical seal 4 installed behind the impeller 13 in the housing 1. For the normal operation of the mechanical seal 4 with the Plan 52 support system, a low pressure LP cavity is arranged behind the impeller 13, low pressure in the LP cavity is provided by a gap seal 12, which separates HP cavity from LP, and holes d in the centrifugal wheel 13, which connect the HP and HP cavities, which allows you to maintain low pressure in the LP cavity and reduce the axial loads acting on the centrifugal wheel 13.

Затворная жидкость подводится через отверстие ВБ, а отводится из отверстия ВХБ. В полости Б установлены радиальные керамические подшипники скольжения 4 и упорные керамические подшипники скольжения 8 и 9. Подшипники скольжения установлены в полости затворной жидкости, для обеспечения их нормальной работы без соприкосновения с агрессивной перекачиваемой жидкостью, которая негативно воздействует на них и так же от твердых частиц, находящихся в перекачиваемом продукте. Затворную жидкость оделяет от окружающей среды торцевое уплотнение 4 установленное в корпусе 3 на конце вала 14.The barrier liquid is supplied through the VB orifice, and is discharged from the VHB orifice. In cavity B, radial ceramic plain bearings 4 and thrust ceramic plain bearings 8 and 9 are installed. Plain bearings are installed in the cavity of the barrier fluid to ensure their normal operation without contact with aggressive pumped liquid, which negatively affects them and also from solid particles. located in the pumped product. The barrier liquid is separated from the environment by the mechanical seal 4 installed in the housing 3 at the end of the shaft 14.

Насос позволяет перекачивать жидкости с вязкостью не более 26 сПз, с плотностью не более 2000 кг/м3 и массовой концентрацией твердых неабразивных включений до 0,2% и размером не более 0,2 мм. Температура перекачиваемой жидкости от минус 50°C до плюс 450°C и более, что определяется конструкцией полости О и параметрами жидкости, подаваемой в нее. Агрегаты не предназначены для перекачивания кристаллизующихся и полимеризующихся жидкостей. Перекачиваемые жидкости могут относиться к нейтральным, агрессивным, токсичным, а также взрыво- и пожароопасным жидкостям, пары которых могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси категорий ПА, ПВ, ПС по ГОСТ 30852.11 и групп T1, Т2, Т3, Т4 по ГОСТ 30852.5.The pump allows you to pump liquids with a viscosity of no more than 26 cP, with a density of no more than 2000 kg / m3 and a mass concentration of solid non-abrasive inclusions up to 0.2% and a size of no more than 0.2 mm. The temperature of the pumped liquid is from minus 50 ° C to plus 450 ° C and more, which is determined by the design of the cavity O and the parameters of the liquid supplied to it. The units are not designed for pumping crystallizing and polymerizing liquids. The pumped liquids can be classified as neutral, aggressive, toxic, as well as explosive and flammable liquids, the vapors of which can form with air explosive mixtures of PA, PV, PS categories in accordance with GOST 30852.11 and groups T1, T2, T3, T4 in accordance with GOST 30852.5.

Конкретные примеры перекачиваемых жидкостей представляют нефть, бензины, керосины, газойли, лигроины, мазуты, диз. топливо, а так же газовый конденсат, различные минеральные и органические кислоты, щелочи, соли, окиси и ангидриды, хлористые соединения, спирты, эфиры, ароматические углеводороды, кетоны, альдегиды.Specific examples of pumped liquids are oil, gasoline, kerosene, gas oil, naphtha, fuel oil, diesel. fuel, as well as gas condensate, various mineral and organic acids, alkalis, salts, oxides and anhydrides, chlorides, alcohols, ethers, aromatic hydrocarbons, ketones, aldehydes.

В качестве хладагента полости О может быть выбрана любая жидкость, обладающая достаточной теплопроводностью и не оказывающая отрицательного влияния на материалы полости О например вода, фреон или водные растворы и эмульсии.Any liquid that has sufficient thermal conductivity and does not adversely affect the materials of the O cavity, for example, water, freon or aqueous solutions and emulsions, can be selected as the coolant of the O cavity.

В качестве смазочно-охлаждающей (затворной жидкости) полости Б выбирают предпочтительно индустриальное масло с вязкостью 20-40 сСт, например И-20А.An industrial oil with a viscosity of 20-40 cSt, for example I-20A, is preferably selected as the lubricating-cooling (barrier fluid) of cavity B.

Предложенная конструкция насоса консольного центробежного позволяет увеличить гарантированный срок службы насоса (ресурс работы) в 1,5-2 раза за счет уменьшения износа и температурной деформации подшипников скольжения на валу насоса. При этом практически исключается поломка и заклинивание подшипников скольжения, обеспечивающих работу насоса.The proposed design of a cantilever centrifugal pump makes it possible to increase the guaranteed service life of the pump (service life) by 1.5-2 times by reducing wear and temperature deformation of the sleeve bearings on the pump shaft. At the same time, breakage and seizure of the sleeve bearings that ensure the operation of the pump are practically excluded.

Claims

A cantilever centrifugal pump containing a centrifugal impeller mounted on the working shaft, placed in the housing of the impeller unit, which is connected to the housing of the bearing block of the working shaft, in which the main part of the working shaft is installed with an assembly that combines radial and thrust plain bearings, characterized in that, that, in this case, an impeller is installed between the radial plain bearings, and a heat exchange cavity sealed from the cavity with bearings is made in the housing of the operating shaft bearing unit for heating or cooling the heat exchange fluid of the operating shaft bearing unit, and mechanical seals are installed.