RU2414626C1 - Centrifugal screw pump - Google Patents
Centrifugal screw pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414626C1 RU2414626C1 RU2009141007/06A RU2009141007A RU2414626C1 RU 2414626 C1 RU2414626 C1 RU 2414626C1 RU 2009141007/06 A RU2009141007/06 A RU 2009141007/06A RU 2009141007 A RU2009141007 A RU 2009141007A RU 2414626 C1 RU2414626 C1 RU 2414626C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- cavity
- impeller
- screw
- centrifugal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в любых отраслях техники для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных включений, в том числе для перекачки криогенных жидкостей. Предпочтительно насос использовать в турбонасосных агрегатах жидкостных ракетных двигателей, в том числе на криогенных компонентах.The invention relates to pump engineering and can be used in any technical field for pumping liquids that do not contain abrasive inclusions, including for pumping cryogenic liquids. It is preferable to use the pump in turbopump units of liquid rocket engines, including cryogenic components.
Известен шнекоцентробежный насос по патенту РФ на изобретение №2094660, содержащий разъемный корпус, центробежные рабочие колеса (крыльчатки), шнек, вал и опорные узлы в виде подшипников скольжения и качения. Насос имеет плохие кавитационные свойства.Known screw centrifugal pump according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2094660, comprising a detachable body, centrifugal impellers (impellers), auger, shaft and support units in the form of sliding and rolling bearings. The pump has poor cavitation properties.
Наиболее близким к изобретению является шнекоцентробежный насос по патенту РФ №2106534, МПК F04D 13/04, опубл. 10.03.1998, содержащий корпуса, центробежное рабочее колесо со ступицей, имеющей внутреннюю полость, установленное на валу, который установлен в подшипнике, защищенном уплотнением, и шнек. Шнек улучшает кавитационные свойства насоса, т.к. он обладает лучшими кавитационными свойствами, чем центробежное колесо. Шнек обеспечивает повышение кавитационных свойств насоса, но он механически связан с рабочим колесом насоса и имеет с ним одинаковую угловую скорость вращения. Это не позволяет эксплуатировать насос на очень больших оборотах, например, 40…100 тыс. об/мин, поэтому такие насосы в настоящее время не применяются.Closest to the invention is a screw centrifugal pump according to the patent of the Russian Federation No. 2106534, IPC F04D 13/04, publ. 03/10/1998, comprising a housing, a centrifugal impeller with a hub having an internal cavity mounted on a shaft that is mounted in a bearing protected by a seal, and a screw. The screw improves the cavitation properties of the pump, as It has better cavitation properties than a centrifugal wheel. The screw provides an increase in the cavitation properties of the pump, but it is mechanically connected to the impeller of the pump and has the same angular rotation speed with it. This does not allow to operate the pump at very high speeds, for example, 40 ... 100 thousand rpm, therefore, such pumps are not currently used.
Задачами создания изобретения являются улучшение кавитационных свойств насоса и обеспечение разгрузки осевых сил внутреннего и промежуточного валов.The objectives of the invention are to improve the cavitation properties of the pump and to ensure the unloading of the axial forces of the internal and intermediate shafts.
Технический результат достигается за счет того, что в шнекоцентробежном насосе, содержащем корпуса, центробежное рабочее колесо со ступицей, имеющей внутреннюю полость, установленное на валу, который установлен в подшипнике, защищенном уплотнением, и шнек, согласно изобретению внутри ступицы на радиальном и упорном промежуточных подшипниках, установленных с образованием полости между ними, установлен промежуточный вал, а внутри него на радиальном и упорном внутренних подшипниках - внутренний вал, на конце внутреннего вала со стороны входа в насос установлен первый шнек, на противоположном конце внутреннего вала закреплено рабочее колесо первой гидротурбины, которое установлено внутри вала, на промежуточном валу со стороны входа между первым шнеком и центробежным рабочим колесом установлен второй шнек, на другом конце промежуточного вала - рабочее колесо второй гидротурбины, в ступице выполнены на различных диаметрах две группы сквозных радиальных или наклоненных под острым углом к оси насоса отверстий, первая группа отверстий, размещенная на большем диаметре, сообщает полость центробежного рабочего колеса с внутренней полостью, а вторая группа отверстий соединяет полость между радиальным и упорным промежуточными подшипниками с полостью центробежного рабочего колеса, в этих отверстиях установлены центробежные регуляторы расхода, на заднем торце центробежного рабочего колеса выполнено заднее уплотнение, под которым выполнена разгрузочная полость, вал выполнен пустотелым, содержащим среднюю и заднюю полости, между средней и задней полостями установлена первая гидротурбина, между средней и внутренней полостями - вторая гидротурбина, причем внутренний упорный подшипник установлен внутри кольца, установленного на ребрах внутри вала, внутренний вал выполнен пустотелым, в средней части внутреннего и промежуточного вала выполнены радиальные отверстия, выходящие в полость между радиальным и упорным промежуточными подшипниками.The technical result is achieved due to the fact that in a screw centrifugal pump containing housings, a centrifugal impeller with a hub having an internal cavity mounted on a shaft that is mounted in a bearing protected by a seal and a screw, according to the invention, inside the hub on radial and thrust intermediate bearings installed with the formation of a cavity between them, an intermediate shaft is installed, and inside it on a radial and thrust internal bearings - an internal shaft, at the end of the internal shaft from the input The first screw is installed in the pump, the impeller of the first hydraulic turbine is mounted on the opposite end of the internal shaft, which is installed inside the shaft, the second screw is installed on the input shaft between the first screw and the centrifugal impeller, and the impeller of the second hydraulic turbine is on the other end of the intermediate shaft , in the hub, two groups of through holes are made at different diameters of the holes, radial or inclined at an acute angle to the axis of the pump, the first group of holes placed on a larger diameter communicates There is a cavity of a centrifugal impeller with an internal cavity, and a second group of holes connects the cavity between the radial and thrust intermediate bearings with a cavity of a centrifugal impeller, centrifugal flow controllers are installed in these holes, a rear seal is made at the rear end of the centrifugal impeller, under which a discharge cavity is made , the shaft is made hollow, containing the middle and rear cavities, between the middle and rear cavities the first hydraulic turbine is installed, between the middle and inner The second cavity is the second hydraulic turbine, with the internal thrust bearing installed inside the ring mounted on the ribs inside the shaft, the inner shaft is hollow, in the middle part of the inner and intermediate shaft there are radial holes extending into the cavity between the radial and thrust intermediate bearings.
Шнеки могут быть выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны.The screws can be rotated in opposite directions.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг.1 изображен шнекоцентробежный насос, продольный разрез;figure 1 shows a screw centrifugal pump, a longitudinal section;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 is a section aa in figure 1;
на фиг.3 - вид Б на фиг.1, первый вариант;figure 3 is a view of B in figure 1, the first option;
на фиг.4 - вид Б на фиг.1, второй вариант;figure 4 is a view of B in figure 1, the second option;
на фиг.5 приведена конструкция поршня.figure 5 shows the design of the piston.
Шнекоцентробежный насос (фиг.1) содержит вал 1, который выполнен пустотелым. На валу 1 установлено центробежное рабочее колесо 2. Центробежное рабочее колесо 2 содержит ступицу 3, лопасти 4, переднюю стенку 5 и полости 6 между лопастями 4 и передней стенкой 5. Вал 1 установлен на подшипнике 7 в корпусе 8. Промежуточный вал 9 проходит внутри ступицы 6 и установлен внутри нее на радиальном и упорном внутренних подшипниках 10 и 11, соответственно. Внутри промежуточного вала 9 установлен внутренний вал 12, который установлен внутри промежуточного вала 9 на радиальном и упорном внутренних подшипниках 13 и 14, соответственно. С одной стороны (со стороны входа в центробежное рабочее колесо 2) на внутреннем валу 12 установлен первый шнек 15. На противоположном конце внутреннего вала 12 закреплено рабочее колесо 18 первой гидротурбины 17, рядом с которым внутри вала 1 установлен сопловой аппарат 16 первой гидротурбины 17. На промежуточном валу 9 на переднем конце (со стороны входа в насос) установлен второй шнек 19, а на противоположном конце закреплено рабочее колесо 20 второй гидротурбины 21, рядом с которой установлен сопловой аппарат 22 второй гидротурбины 21. Внутри ступицы 3 выполнена внутренняя полость 23. Вторая гидротурбина 21 установлена внутри внутренней полости 23.The screw centrifugal pump (figure 1) contains a shaft 1, which is made hollow. A centrifugal impeller 2 is installed on the shaft 1. The centrifugal impeller 2 contains a hub 3, blades 4, a
К корпусу 5 подстыкованы входной корпус 24, имеющий полость 25 и выходной корпус 26, имеющий полость 27. Между корпусом 8 и центробежным рабочим колесом 2 выполнено переднее уплотнение 28. Со стороны заднего торца центробежного колеса 2 на его ступице 3 выполнены заднее уплотнение 29 и разгрузочная полость 30. Между подшипниками 10 и 11 выполнена промежуточная полость 31. В ступице 3 центробежного колеса 2 выполнены на различных диаметрах две группы отверстий: отверстия 32 на большем диаметре d1 и отверстия 33 на меньшем диаметре d2 (фиг.1 и 3). При этом отверстия 32 соединяют полости 6 с внутренней полостью 23 и предназначены для отбора части перекачиваемого продукта для привода гидротурбин 17 и 21. Отверстия 33 соединяют промежуточную полость 31 с полостью 6 внутри центробежного рабочего колеса 2 для возврата отобранного расхода перекачиваемого продукта в центробежное рабочее колесо 2. Отверстия 33 выполнены или под углом 90о (т.е. радиально или перпендикулярно к оси насоса) или под острым углом к оси насоса (т.е. под углом менее 90°). Это исключит движение вводимых подогретых утечек перекачиваемого продукта в сторону входа насоса и тем самым улучшит его кавитационные свойства.The input housing 24 having a cavity 25 and the output housing 26 having a cavity 27 are connected to the
В отверстиях 33 установлены центробежные регуляторы расхода 34 (фиг.3 и 4), выполненные с возможностью уменьшения расхода перекачиваемого продукта через них при увеличении скорости вращения вала насоса.In the holes 33, centrifugal flow controllers 34 are installed (FIGS. 3 and 4), configured to reduce the flow rate of the pumped product through them with an increase in the speed of rotation of the pump shaft.
Конструкция центробежного регулятора расхода 34 приведена на фиг.3…5. Он содержит седло 35, клапан 36 со штоком 37 и поршнем 38. Внутри седла 35 установлена пружина 39, упирающаяся в поршень 38 и создающая усилие, направленное к оси 0-0 насоса, т.е. открывающее центробежный регулятор расхода 34. Отверстие 40 сообщает промежуточную полость 31 и полости 6 внутри центробежного рабочего колеса 2. В поршне 38 выполнены отверстия 41 (фиг.5) для возврата части расхода перекачиваемого продукта внутрь центробежного рабочего колеса 2. Напротив промежуточной полости 31 в промежуточном валу 9 выполнены радиальные отверстия 42, а против них во внутреннем валу 12 - радиальные отверстия 43 (фиг.3).The design of the centrifugal flow controller 34 is shown in figure 3 ... 5. It contains a
Внутри вала 1 выполнены средняя и задняя полости 44 и 45 (фиг.1). Между задней полостью 44 и средней полостью 45 установлена первая гидротурбина 17, а между средней полостью 45 и внутренней полостью 23 установлена вторая гидротурбина 21. При этом внутренний упорный подшипник 14 установлен внутри внутреннего кольца 46, установленного на ребрах 47. Такая компоновка позволит разгрузить осевые силы промежуточного вала 9 и внутреннего вала 12 и обеспечить смазку всех подшипников.Inside the shaft 1, the middle and rear cavities 44 and 45 are made (Fig. 1). A first hydraulic turbine 17 is installed between the rear cavity 44 and the middle cavity 45, and a second hydraulic turbine 21 is installed between the middle cavity 45 and the inner cavity 23. In this case, the internal thrust bearing 14 is installed inside the inner ring 46 mounted on the ribs 47. This arrangement will allow axial forces to be relieved.
На первом шнеке 15 может быть выполнен бандаж 48 с уплотнениями 49. Входной корпус 24 в этом случае необходимо изготовить цилиндрическим, это уменьшит перетекание перекачиваемого продукта из-за разности давлений на входе и выходе первого шнека 15. Второй шнек 19 следует выполнить без бандажа, чтобы уменьшить загромождение тракта на входе в центробежное рабочее колесо 2, но внутри центробежного рабочего колеса 2 необходимо предусмотреть цилиндрический пояс 50. Подшипник 1 установлен в заднем корпусе 51 и уплотнен уплотнением 52. Между шнеками 15 и 19 образуется полость 53.A band 48 with seals 49 can be made on the first screw 15. The input case 24 in this case needs to be made cylindrical, this will reduce the flow of the pumped product due to the pressure difference at the input and output of the first screw 15. The second screw 19 should be made without a band so that reduce the clutter of the tract at the entrance to the centrifugal impeller 2, but inside the centrifugal impeller 2 it is necessary to provide a cylindrical belt 50. The bearing 1 is installed in the rear housing 51 and sealed with a seal 52. Between the screws 15 and 19 about cavity 53 is formed.
При включении привода (не показан) раскручивается вал 1 с центробежным рабочим колесом 2. Внутри центробежного рабочего колеса 2 и на выходе из него, т.е. в полости 27 повышается давление перекачиваемого продукта, и его часть (5%…7%) через отверстия 32 поступает во внутреннюю полость 23, потом через сопловой аппарат 22 и рабочее колесо 20 второй гидротурбины 21 в среднюю полость 45, далее - на сопловой аппарат 16 и рабочее колесо 16 первой гидротурбины 17 в заднюю полость 44. Потом внутри внутреннего вала 12 через радиальные отверстия 43 и 42 в промежуточную полость 31 и через центробежный регулятор расхода 34 возвращается в полости 6 центробежного рабочего колеса 2. Внутренний вал 9 с первым шнеком 15 раскручиваются. Раскручивается и промежуточный вал 9 со вторым шнеком 19. Шнеки 15 и 19 значительно повышают давление на входе в центробежное рабочее колесо 2, тем самым предотвращая кавитацию на его входе. Из-за пониженных оборотов самих шнеков 15 и 19 кавитация на их входных кромках также исключается. Первый шнек 15 повышает давление в полости 53 между шнеками 15 и 19, создавая благоприятные условия с точки зрения предотвращения кавитации на входе во второй шнек 19. Перепуск подогретого перекачиваемого продукта на входах в шнеки 15 и 19 и на входе в центробежное рабочее колесо 2 отсутствует. С учетом того, что первый шнек 15 вращается в 3…5 раз медленнее, чем центробежное рабочее колесо 2, на его входе кавитация исключена. Второй шнек 19 вращается еще медленнее, в 2…3 раза медленнее, что также благоприятно сказывается на кавитационных качествах насоса в целом. Утечки перекачиваемого продукта, которые прошли через заднее уплотнение 29, используются для смазки подшипника 7. Это благоприятно сказывается на экономичности насоса. Кроме того, все утечки возвращаются через центробежный регулятор 34 внутрь центробежного рабочего колеса 2, после его входа, и эти утечки, несмотря на относительно высокую температуру, не вызывают ухудшение кавитационных свойств насоса в целом, так как вводятся в область относительно высокого давления. При увеличении скорости вращения вала 1 центробежного рабочего колеса 2 центробежные регуляторы расхода 34 уменьшают расход перекачиваемого продукта через них. Это осуществляется за счет того, что центробежные силы, действующие на клапаны 36, увеличиваются, пружины 39 сжимаются, проходные сечения между седлами 35 и клапанами 36 уменьшаются. Это позволит повысить КПД насоса и одновременно улучшить кавитационные свойства насоса за счет снижения скоростей вращения шнеков 15 и 19.When you turn on the drive (not shown), the shaft 1 spins with a centrifugal impeller 2. Inside the centrifugal impeller 2 and at the exit from it, i.e. in the cavity 27, the pressure of the pumped product increases, and its part (5% ... 7%) through the
Применение изобретения позволяет:The application of the invention allows:
1. Значительно улучшить кавитационные свойства насоса за счет применения двух шнеков, уменьшения скоростей вращения шнеков и разных скоростей вращения шнеков, которые обеспечиваются двумя гидротурбинами.1. Significantly improve the cavitation properties of the pump through the use of two screws, reducing the speeds of rotation of the screws and the different speeds of rotation of the screws, which are provided by two turbines.
2. Обеспечить разгрузку осевых сил внутреннего и промежуточного валов.2. Ensure the unloading of the axial forces of the inner and intermediate shafts.
3. Спроектировать насос очень большой мощности за счет повышения частоты вращения центробежного рабочего колеса насоса до предельно допустимых по прочности.3. Design a pump of very high power by increasing the speed of the centrifugal impeller of the pump to the maximum permissible strength.
4. Предотвратить срыв потока перекачиваемого компонента в насосе вследствие кавитации на его входе.4. To prevent the stall of the pumped component flow in the pump due to cavitation at its inlet.
5. Создать насос с минимальным весом и габаритами при большом напоре и производительности.5. Create a pump with minimum weight and dimensions with high pressure and performance.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009141007/06A RU2414626C1 (en) | 2009-11-05 | 2009-11-05 | Centrifugal screw pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009141007/06A RU2414626C1 (en) | 2009-11-05 | 2009-11-05 | Centrifugal screw pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2414626C1 true RU2414626C1 (en) | 2011-03-20 |
Family
ID=44053747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009141007/06A RU2414626C1 (en) | 2009-11-05 | 2009-11-05 | Centrifugal screw pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2414626C1 (en) |
-
2009
- 2009-11-05 RU RU2009141007/06A patent/RU2414626C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2410569C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2414626C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2352820C1 (en) | Auger-centrifugal pump | |
RU2418194C1 (en) | Rocket engine turbopump assy | |
RU2418987C1 (en) | Turbo-pump unit | |
RU2384742C1 (en) | Auger centrifugal pumps | |
RU2388939C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2423621C1 (en) | Turbine pump | |
RU2481489C1 (en) | Turbo-pump unit of rocket engine | |
RU2445515C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2445514C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2414627C1 (en) | Turbine-driven pump assembly | |
RU2410568C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2418986C1 (en) | Turbo-pump unit | |
RU2409753C1 (en) | Lpre turbo pump unit | |
RU2418983C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2412376C1 (en) | Screw centrifugal pump | |
RU2418989C1 (en) | Turbo-pump unit | |
RU2359154C1 (en) | Auger pump | |
RU2416038C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2412377C1 (en) | Screw centrifugal pump | |
RU2409766C1 (en) | Radial-flow auger pump | |
RU2418988C1 (en) | Turbo-pump unit | |
RU2406860C1 (en) | Lpre turbo pump unit | |
RU2352818C1 (en) | Centrifugal pump |