RU2379554C1

RU2379554C1 - Centrifugal pump

Info

Publication number: RU2379554C1
Application number: RU2008131876/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Анохин (RU); Владимир Дмитриевич Анохин; Александр Семенович Дубовик (RU); Александр Семенович Дубовик
Original assignee: Владимир Дмитриевич Анохин; Александр Семенович Дубовик
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2010-01-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: pump comprises housing 1 and working stages 2 with their impellers fitted on shaft 4. Drive shaft 11 is coupled, via magnetic coupling 12 comprising half-couplings 13, 14 and separating baffle 17, with shaft 4. Supports of shaft 4 represent at least two radial plain bearings 5, 6 and one thrust plain bearing 7. Working gap of bearings 6, 7 fitted on extension of shaft 4, on the side of inlet of stage 2, communicates with inlet channel 8. Shaft 4 has axial bore 18 and radial orifices 19 to communicate with flow passage of at least one of impellers 3 on the inlet side. Motor 3 and coupling 12 are arranged below stages 2 under channel 8. Channel 9 is arranged above stages 2. Bearing 6 is arranged above magnetic coupling 12 and seats nearby thrust bearing 7, right opposite the outlet of stages 2. Pressure chamber 10 communicates, via channel 18, with the chamber of separating baffle 17 that communicates, via aforesaid gap in bearing 6 and 7, with inlet channel 8.

EFFECT: higher reliability, lower metal input and servicing costs.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройству центробежных насосов, используемых для перекачки текучих сред преимущественно в нефтеперерабатывающей промышленности при перекачке нефтепродуктов.The invention relates to a device for centrifugal pumps used for pumping fluids mainly in the oil refining industry when pumping oil products.

Известен электронасос центробежного типа для перекачки агрессивных жидкостей, снабженный закрытым короткозамкнутым асинхронным двигателем для привода крыльчатки, расположенным внутри трубы, погружаемой в жидкость, и охлаждаемым перекачиваемой жидкостью, омывающей снаружи указанную трубу, при этом связь между крыльчаткой и валом двигателя осуществлена при помощи магнитной муфты, ведущая и ведомая части которой расположены по разным сторонам тонкой металлической (или армированной металлом) стенки, герметично отделяющей полость корпуса двигателя от наружной среды (см. авторское свидетельство №81471, кл. F04D 13/08, 01.01.1949).A centrifugal type electric pump for pumping aggressive liquids is known, equipped with a closed short-circuited asynchronous motor for driving an impeller located inside a pipe immersed in a liquid and cooled by a pumped liquid washing the pipe outside, the connection between the impeller and the motor shaft is carried out using a magnetic coupling, the leading and driven parts of which are located on different sides of a thin metal (or metal reinforced) wall, hermetically separating the cavity of the body sa motor from the external environment (see. copyright certificate №81471, cl. F04D 13/08, 01.01.1949).

Данный насос имеет сравнительно низкий КПД и высокую металлоемкость, что связано с необходимостью герметизации всего электродвигателя, охлаждаемого перекачиваемой насосом жидкой средой.This pump has a relatively low efficiency and high metal consumption, which is associated with the need to seal the entire electric motor, cooled by the pumped liquid medium.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является центробежный насос, содержащий корпус, одну или несколько рабочих ступеней, рабочие колеса которых установлены на рабочем валу, расположенном на опорах в корпусе, входной канал и выходной канал, сообщенный с выполненной в корпусе за рабочими ступенями напорной полостью, приводной вал и магнитную муфту, связывающую приводной вал с рабочим валом и состоящую из двух полумуфт с постоянными магнитами и разделительной перегородкой, выполненной в виде стакана, охватывающего установленную на конце рабочего вала одну из полумуфт и охватываемого установленной на приводном валу другой полумуфтой, причем опоры вала выполнены в виде, по крайней мере, двух радиальных подшипников скольжения и одного упорного подшипника скольжения, рабочий зазор подшипников скольжения, расположенных на конце рабочего вала со стороны входа в рабочие ступени, сообщен с входным каналом, величина рабочих зазоров подшипников скольжения составляет от 0,0005 до 0,005 от наружного диаметра внутренней втулки радиального подшипника скольжения, при этом в рабочем валу выполнены радиальные отверстия, посредством которых осевой канал рабочего вала сообщен с проточной частью, по крайней мере, одного из рабочих колес со стороны входа в него (см. патент RU №2326270, кл. F04D 13/02, 10.06.2008).The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a centrifugal pump containing a housing, one or more working stages, the impellers of which are mounted on the working shaft located on the bearings in the housing, the input channel and the output channel in communication with the working steps of a pressure cavity, a drive shaft and a magnetic coupling connecting the drive shaft to the working shaft and consisting of two coupling halves with permanent magnets and a dividing partition made in the form of akan, covering one of the half-couplings mounted on the end of the working shaft and covered by another half-clutch mounted on the drive shaft, the shaft bearings being made in the form of at least two radial plain bearings and one axial plain bearing, the working clearance of the plain bearings located on the end of the working shaft from the entrance to the working stages, in communication with the input channel, the size of the working clearances of the bearings is from 0.0005 to 0.005 of the outer diameter of the inner sleeve of the radial dshipnika slip, while the working shaft provided with radial holes through which the axial passage communicates with the main shaft running part, at least one of the impellers on the input side (see chap. RU patent No. 2326270, class F04D 13/02, 06/10/2008).

Данный погружной насос дает возможность подавать часть перекачиваемой жидкой среды из области нагнетания в область входного канала. Однако расположение двигателя в верхней части насоса приводит к повышению требований по герметичности выполнения уплотнительных элементов, увеличению вибрации при работе и усложняет процесс обслуживания центробежного насоса.This submersible pump makes it possible to supply part of the pumped liquid medium from the injection area to the inlet channel area. However, the location of the engine in the upper part of the pump increases the requirements for tightness of the sealing elements, increases vibration during operation and complicates the maintenance process of the centrifugal pump.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение вибрации при работе центробежного насоса, сокращение его габаритов и обеспечение более легкого доступа к элементам конструкции центробежного насоса при его техническом обслуживании.The problem to which the invention is directed is to reduce vibration during operation of the centrifugal pump, reduce its dimensions and provide easier access to the structural elements of the centrifugal pump during its maintenance.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение надежности работы центробежного насоса, снижение его материалоемкости и затрат на техническое обслуживание.The technical result achieved by the implementation of the invention is to increase the reliability of the centrifugal pump, reducing its material consumption and maintenance costs.

Техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что центробежный насос содержит корпус, одну или несколько рабочих ступеней, рабочие колеса которых установлены на рабочем валу, расположенном на опорах в корпусе, входной канал и выходной канал, сообщенный с выполненной в корпусе за рабочими ступенями напорной полостью, приводной вал и магнитную муфту, связывающую приводной вал с рабочим валом и состоящую из двух полумуфт с постоянными магнитами и разделительной перегородкой, выполненной в виде стакана, охватывающего установленную на конце рабочего вала одну из полумуфт и охватываемого установленной на приводном валу другой полумуфтой, причем опоры вала выполнены в виде, по крайней мере, двух радиальных подшипников скольжения и одного упорного подшипника скольжения, рабочий зазор подшипников скольжения, расположенных на конце рабочего вала со стороны входа в рабочие ступени, сообщен с входным каналом, величина рабочих зазоров подшипников скольжения составляет от 0,0005 до 0,005 от наружного диаметра внутренней втулки радиального подшипника скольжения, при этом в рабочем валу выполнены радиальные отверстия, посредством которых осевой канал рабочего вала сообщен с проточной частью, по крайней мере, одного из рабочих колес со стороны входа в него, при этом электродвигатель и магнитная муфта расположены ниже рабочих ступеней рабочих колес под входным каналом, выходной канал расположен над рабочими ступенями, один из радиальных подшипников скольжения расположен со стороны входа в рабочие ступени выше магнитной муфты и установленного рядом с последним над ним напротив входного канала упорным подшипником скольжения, а другой радиальный подшипник скольжения установлен на конце рабочего вала со стороны выхода из рабочих ступеней насоса, напорная полость гидравлически связана через осевой канал с полостью, выполненной в виде стакана, разделительной перегородки, которая сообщена через радиальный зазор, образованный между разделительной перегородкой магнитной муфты и полумуфтой, установленной на рабочем валу, и последовательно сообщенные рабочий зазор в, по крайней мере, одном радиальном подшипнике скольжения рабочего вала, расположенном над магнитной муфтой, и рабочий зазор в упорном подшипнике скольжения рабочего вала с входным каналом насоса.The technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the centrifugal pump contains a housing, one or more working stages, the impellers of which are mounted on the working shaft located on the bearings in the housing, the input channel and the output channel in communication with working stages with a pressure cavity, a drive shaft and a magnetic coupling connecting the drive shaft to the working shaft and consisting of two coupling halves with permanent magnets and a dividing partition made in the form of a glass, one of the half-couplings mounted on the end of the working shaft and covered by another half-clutch mounted on the drive shaft, the shaft bearings being made in the form of at least two radial plain bearings and one thrust plain bearing, the working clearance of the plain bearings located on the end of the working shaft with the sides of the entrance to the working steps, communicated with the input channel, the size of the working clearances of the bearings is from 0.0005 to 0.005 of the outer diameter of the inner sleeve of the radial bearing with In this case, radial holes are made in the working shaft, through which the axial channel of the working shaft is in communication with the flowing part of at least one of the impellers from the input side, while the electric motor and the magnetic coupling are located below the working stages of the impellers under the input channel, the output channel is located above the working steps, one of the radial bearings is located on the side of the entrance to the working steps above the magnetic clutch and installed next to the last above it opposite the input to the thrust bearing with a sliding bearing, and another radial sliding bearing mounted on the end of the working shaft from the outlet of the working stages of the pump, the pressure cavity is hydraulically connected through the axial channel with a cavity made in the form of a cup, a separation partition, which is communicated through a radial clearance formed between the separation a magnetic coupling baffle and a coupling half mounted on the working shaft and successively communicated working clearance in at least one radial plain bearing ra the working shaft located above the magnetic coupling, and the working clearance in the thrust bearing of the working shaft with the input channel of the pump.

В ходе проведенных исследований было установлено, что представляется возможность решить проблему сокращения габаритов, увеличения срока службы за счет уменьшения вибрации и создать более благоприятные условия для технического обслуживания центробежного насоса.In the course of the studies, it was found that it is possible to solve the problem of reducing dimensions, increasing the service life by reducing vibration and creating more favorable conditions for the maintenance of a centrifugal pump.

Этого удалось добиться за счет расположения электродвигателя со стороны более низкого давления, а именно со стороны всасывания перекачиваемой насосом жидкой среды, что снижает требования к герметичности. Как следствие, удалось добиться герметичности в месте установки магнитной муфты и исключения попадания в нее посторонних примесей, которые могут нарушить работу центробежного насоса.This was achieved due to the location of the electric motor from the lower pressure side, namely, from the suction side of the liquid medium pumped by the pump, which reduces the tightness requirements. As a result, it was possible to achieve tightness at the installation site of the magnetic coupling and to prevent the ingress of foreign impurities into it, which could disrupt the operation of the centrifugal pump.

На чертеже представлен продольный разрез центробежного насоса.The drawing shows a longitudinal section of a centrifugal pump.

Центробежный насос содержит корпус 1, одну или несколько рабочих ступеней 2, рабочие колеса 3 которых установлены на рабочем валу 4, расположенном на опорах 5-7 в корпусе 1, входной канал 8 и выходной канал 9, сообщенный с выполненной в корпусе 1 за рабочими ступенями напорной полостью 10, приводной вал 11 и магнитную муфту 12, связывающую приводной вал 11 с рабочим валом 4. Магнитная муфта 12 состоит из двух полумуфт 13 и 14 с постоянными магнитами 15 и 16 и разделительной перегородкой 17, выполненной в виде стакана, охватывающего установленную на конце рабочего вала 4 одну из полумуфт 13 и охватываемого установленной на приводном валу 11 другой полумуфтой 14, а опоры 5-7 рабочего вала 4 выполнены в виде двух радиальных подшипников 5 и 6 скольжения и одного упорного подшипника 7 скольжения.The centrifugal pump contains a housing 1, one or more working stages 2, the impellers of 3 of which are mounted on the working shaft 4, located on the bearings 5-7 in the housing 1, the input channel 8 and the output channel 9, in communication with that made in the housing 1 behind the working steps a pressure cavity 10, a drive shaft 11 and a magnetic coupling 12 connecting the drive shaft 11 to the working shaft 4. The magnetic coupling 12 consists of two coupling halves 13 and 14 with permanent magnets 15 and 16 and a dividing wall 17 made in the form of a glass covering mounted on end of work its shaft 4, one of the coupling halves 13 and male mounted on the drive shaft 11, the other half coupling 14 and the bearing 5-7 operating shaft 4 are designed as two radial bearings 5 and 6 and one thrust sliding bearing 7 sliding.

Величина рабочих зазоров подшипников 5 и 6 скольжения составляет от 0,0005 до 0,005 от наружного диаметра внутренней втулки соответственно радиального подшипника 5 или 6 скольжения. В рабочем валу 4 выполнены осевой канал 18 и радиальные отверстия 19, посредством которых осевой канал 18 рабочего вала 4 сообщен с проточной частью, по крайней мере, одного из рабочих колес 3 со стороны входа в него.The size of the working clearances of the bearings 5 and 6 of the slide is from 0.0005 to 0.005 of the outer diameter of the inner sleeve, respectively, of the radial bearing 5 or 6 of the slide. An axial channel 18 and radial holes 19 are made in the working shaft 4, by means of which the axial channel 18 of the working shaft 4 is connected with the flowing part of at least one of the impellers 3 from the input side.

Электродвигатель 20 и магнитная муфта 12 расположены ниже рабочих ступеней 2 рабочих колес 3 под входным каналом 8. Выходной канал 9 расположен над рабочими ступенями 2, один из радиальных подшипников 6 скольжения расположен со стороны входа в рабочие ступени 2 выше магнитной муфты 12 и установленного рядом с последним над ним напротив входного канала 8 упорным подшипником 7 скольжения, а другой радиальный подшипник 5 скольжения установлен на конце рабочего вала 4 со стороны выхода из рабочих ступеней 2 насоса.The electric motor 20 and the magnetic coupling 12 are located below the working steps 2 of the impellers 3 under the input channel 8. The output channel 9 is located above the working steps 2, one of the radial bearings 6 is located on the side of the entrance to the working steps 2 above the magnetic coupling 12 and installed next to last above it, opposite the inlet channel 8, is a thrust sliding bearing 7, and another radial sliding bearing 5 is mounted on the end of the working shaft 4 from the output side of the working stages 2 of the pump.

Напорная полость 10 гидравлически связана через осевой канал 18 с полостью, выполненной в виде стакана, разделительной перегородки 17, которая сообщена через радиальный зазор, образованный между разделительной перегородкой 17 магнитной муфты 12 и полумуфтой 13, установленной на рабочем валу 4, и последовательно сообщенные рабочий зазор в, по крайней мере, одном радиальном подшипнике 6 скольжения рабочего вала, расположенном над магнитной муфтой 12, и рабочий зазор в упорном подшипнике 7 скольжения рабочего вала 4 с входным каналом 8 насоса.The pressure cavity 10 is hydraulically connected through the axial channel 18 with a cavity made in the form of a cup, a separation baffle 17, which is communicated through a radial clearance formed between the separation baffle 17 of the magnetic coupling 12 and the coupling half 13 mounted on the working shaft 4, and successively communicated working gap in at least one radial sliding bearing 6 of the working shaft located above the magnetic clutch 12, and the working clearance in the thrust bearing 7 of the sliding of the working shaft 4 with the input channel 8 of the pump.

Центробежный насос работает следующим образом.Centrifugal pump operates as follows.

Внешний момент от электродвигателя 20 за счет магнитного сцепления через немагнитный стакан, образованный разделительной перегородкой 17, полумуфт 14 и 13 приводит во вращение рабочие колеса 3 ступеней 2 насоса, обеспечивая его работу и подачу перекачиваемой жидкой среды из входного канала 8 в напорную полость 10 и далее в выходной канал 9. В результате при работе насоса между напорной полостью 10 и входным каналом 8 создается перепад давлений, который обуславливает переток части перекачиваемой жидкой среды по гидравлической связи через осевой канал 18 рабочего вала 4, полость, выполненной в виде стакана, разделительной перегородки 17, радиальный зазор, образованный между разделительной перегородкой 17 магнитной муфты 12 и полумуфтой 13, установленной на рабочем валу 4, и последовательно сообщенные рабочий зазор в, по крайней мере, одном радиальном подшипнике 6 скольжения рабочего вала, расположенном над магнитной муфтой 12, и рабочий зазор в упорном подшипнике 7 скольжения рабочего вала 4 во входной канал 8 насоса.The external moment from the electric motor 20 due to magnetic coupling through a non-magnetic cup formed by the dividing wall 17, the coupling halves 14 and 13 rotates the impellers 3 of the pump stage 2, ensuring its operation and supplying the pumped liquid medium from the inlet channel 8 to the pressure cavity 10 and further in the output channel 9. As a result, when the pump is operating between the pressure cavity 10 and the inlet channel 8, a pressure differential is created, which causes the overflow of a part of the pumped liquid medium through hydraulic communication through the axial the anal 18 of the working shaft 4, the cavity, made in the form of a glass, a dividing wall 17, a radial clearance formed between the dividing wall 17 of the magnetic coupling 12 and the coupling half 13 mounted on the working shaft 4, and sequentially communicated working gap in at least one a radial bearing 6 for sliding the working shaft located above the magnetic coupling 12, and a working clearance in the thrust bearing 7 for sliding the working shaft 4 in the input channel 8 of the pump.

В рабочем валу 4 выполнены радиальные отверстия 19, посредством которых из осевого канала 18 рабочего вала 4 часть жидкой среды поступает на вход, по крайней мере, одного из рабочих колес 3. Аналогичные радиальные отверстия в валу 4 могут быть выполнены в месте установки упорного подшипника 7 скольжения для увеличения подачи жидкой среды через последний и интенсификации его охлаждения, если это необходимо.Radial holes 19 are made in the working shaft 4, through which part of the fluid enters the input of at least one of the impellers 3 from the axial channel 18 of the working shaft 4. Similar radial holes in the shaft 4 can be made at the place of the thrust bearing 7 slip to increase the flow of fluid through the latter and to intensify its cooling, if necessary.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтяной, нефтегазовой и других отраслях промышленности при перекачке различных, в том числе и агрессивных, жидких сред.The present invention can be used in the refining, oil, oil and gas and other industries for the pumping of various, including aggressive, liquid media.

Claims

A centrifugal pump comprising a housing, one or more working stages, the impellers of which are mounted on a working shaft located on bearings in the housing, an input channel and an output channel in communication with a pressure cavity made in the housing behind the working stages, a drive shaft and a magnetic coupling connecting a drive shaft with a working shaft and consisting of two half-couplings with permanent magnets and a dividing partition made in the form of a cup covering one of the half-couplings mounted on the end of the working shaft and covered mounted on the drive shaft by another half-coupling, the shaft bearings being made in the form of at least two radial plain bearings and one thrust sliding bearing, the working clearance of the sliding bearings located on the end of the working shaft from the input to the working steps is in communication with the input channel, the size of the working clearances of the plain bearings is from 0.0005 to 0.005 from the outer diameter of the inner sleeve of the radial plain bearing, with radial holes made in the working shaft, by The axial channel of the working shaft is in communication with the flowing part of at least one of the impellers from the entrance to it, characterized in that the electric motor and the magnetic coupling are located below the working steps of the impellers under the input channel, the output channel is located above the working steps, one of radial plain bearings is located on the input side of the working steps above the magnetic coupling and installed next to the last above it in front of the input channel by a thrust plain bearing, and another radial bearing for sliding, it is installed on the end of the working shaft from the outlet from the working stages of the pump, the pressure cavity is hydraulically connected through the axial channel to the cavity made in the form of a cup, a separation partition, which is communicated through a radial clearance formed between the separation partition of the magnetic coupling and the coupling half mounted on the working shaft, and sequentially communicated working clearance in at least one radial sliding bearing of the working shaft located above the magnetic coupling, and the working clearance in Friction bearing of the working shaft with the input channel of the pump.