RU2435986C1

RU2435986C1 - Centrifugal screw pump

Info

Publication number: RU2435986C1
Application number: RU2010125564/06A
Authority: RU
Inventors: Марат Сайфудинович Касымов (RU); Марат Сайфудинович Касымов; Борис Николаевич Зотов (RU); Борис Николаевич Зотов; Игорь Викторович Дроздов (RU); Игорь Викторович Дроздов; Александр Васильевич Чучуркин (RU); Александр Васильевич Чучуркин
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Научно-производственное объединение "Гидравлические аппараты"
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-12-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: pump consists of housing 2, rotor 1 with impeller 3 of two-sided inlet with cavity 4 in sleeve, which is installed on the shaft. Screws of constant or variable pitch of blades are installed in front of inlet of impeller 3. Rotor 1 is installed in slide bearings 9, 10 consisting of sleeve installed in housing and jacket 11 fixed on the shaft. Cavity 4 in sleeve of wheel 3 is connected by means of holes 5 to channels 6 of wheel 3. In the shaft there is drilled hole 7 that is connected to cavity 4 of wheel 3 for liquid supply to bearings 9, 10 and to cavities of bearings 9, 10 by means of holes 8. Sleeve and/or jacket 11 on the shaft has fine irregularities for example in the form of dimples.

EFFECT: development of centrifugal screw pump having bearings with increased service life, increased efficiency value of pump at use of simpler design of slide bearings, which is lubricated with purified pumped liquid.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для перекачки жидкостей различной вязкости и содержащих твердые включения, например нефти.The invention relates to the field of pump engineering and is intended for pumping liquids of various viscosities and containing solids, such as oil.

Известны насосы, например шнекоцентробежный насос по патенту РФ №2062360, МПК F04D 1/04, 20.06.1996, сущность которого заключается в том, что в насосе применены гидростатические подшипники скольжения с камерами, которые подключены к выходу насоса, и подшипники покрыты материалом на основе карбида бора.Pumps are known, for example, a screw centrifugal pump according to RF patent No. 2062360, IPC F04D 1/04, 06/20/1996, the essence of which is that the pump uses hydrostatic plain bearings with chambers that are connected to the pump outlet, and the bearings are coated with a material based boron carbide.

Известен также шнекоцентробежный насос по патенту РФ №2331795, МПК F04D 9/04, 10.12.2007, в котором для улучшения кавитационных характеристик насосов перед центробежным колесом устанавливается осевое колесо - шнек переменного шага со специально профилированными лопатками, с уменьшающейся площадью к выходу из шнека, а к гидростатическим подшипникам жидкость подводится через гидроциклон, в котором происходит очистка жидкости от твердых включений, а грязная жидкость сбрасывается во всасывающий патрубок насоса. На консоли вала установлена гидростатическая пята с дросселирующими зазорами.Also known is a centrifugal screw pump according to RF patent No. 2331795, IPC F04D 9/04, 12/10/2007, in which to improve the cavitation characteristics of the pumps an axial wheel is installed in front of the centrifugal wheel - a variable pitch screw with specially profiled blades, with a decreasing area to the exit of the screw, and liquid is supplied to hydrostatic bearings through a hydrocyclone, in which the liquid is cleaned of solid inclusions, and dirty liquid is discharged into the pump suction pipe. A hydrostatic heel with throttling clearances is installed on the shaft console.

Это техническое решение, которое по решаемой задаче и техническому результату является наиболее близким к предлагаемому изобретению, имеет ряд недостатков: сложность конструкции, снижение объемного КПД насоса, так как в гидроциклоне только 10-15% жидкости очищается, остальная сбрасывается с нагнетания на всас насоса, дисковые потери в гидропяте также снижают КПД насоса.This technical solution, which is the closest to the proposed invention in terms of the task and technical result, has several disadvantages: design complexity, reduction in volumetric efficiency of the pump, since only 10-15% of the liquid is cleaned in the hydrocyclone, the rest is dumped from the discharge to the pump suction, disc losses in the hydroscope also reduce pump efficiency.

Задачей настоящего изобретения является создание шнекоцентробежного насоса, обладающего повышенной долговечностью подшипников, повышенным значением КПД насоса при применении более простой конструкции подшипников скольжения, смазываемого очищенной перекачиваемой жидкостью.An object of the present invention is to provide a screw centrifugal pump having increased bearing life, increased pump efficiency when a simpler design of plain bearings lubricated by a clean pumped fluid is used.

Поставленная задача решается тем, что в шнекоцентробежном насосе, состоящем из корпуса, ротора с установленным на валу рабочим колесом двустороннего входа с полостью во втулке, установленными перед входом в рабочее колесо шнеками постоянного или переменного шага лопаток, с подшипниками скольжения, состоящими из втулки, установленной в корпусе и рубашки, закрепленной на валу, согласно изобретению полость во втулке рабочего колеса соединена отверстиями с каналами рабочего колеса, в валу выполнено отверстие, которое соединено с полостью рабочего колеса для подвода жидкости к подшипникам и с полостями подшипников при помощи отверстий, при этом втулка и/или рубашка на валу имеет микронеровности, например в виде сферических лунок.The problem is solved in that in a screw centrifugal pump, consisting of a housing, a rotor with an impeller of two-sided input mounted on the shaft with a cavity in the sleeve, screws with constant or variable pitch of the blades installed in front of the impeller, with sliding bearings consisting of a sleeve installed in the housing and the shirt, mounted on the shaft, according to the invention, the cavity in the impeller sleeve is connected by openings to the channels of the impeller, an opening is made in the shaft, which is connected to the cavity p the working wheel for supplying fluid to the bearings and with the cavities of the bearings using holes, while the sleeve and / or shirt on the shaft has microroughnesses, for example in the form of spherical holes.

Для достижения максимального высокого КПД ротор выполнен с торцовым уплотнением с обеих сторон. За счет этого ротор насоса разгружен от осевых сил, и упорный гидродинамический подшипник выполнен минимального диаметра.To achieve maximum high efficiency, the rotor is made with mechanical seal on both sides. Due to this, the pump rotor is unloaded from axial forces, and the thrust hydrodynamic bearing is made of a minimum diameter.

В отличие от насоса пат. №2331795, у которого шнек помещен в гладкую втулку и диаметр шнека на входе в рабочее колесо меньше диаметра шнека на входе, в предлагаемой конструкции применен шнек постоянного диаметра, что существенно упрощает процесс сборки-разборки и упрощает конструкцию насоса. Шнек может быть как постоянного, так и переменного шага.Unlike the pump pat. No. 2331795, in which the screw is placed in a smooth sleeve and the diameter of the screw at the entrance to the impeller is smaller than the diameter of the screw at the entrance, the proposed design uses a constant diameter screw, which greatly simplifies the assembly-disassembly process and simplifies the design of the pump. The auger can be either constant or variable pitch.

На чертеже показан разрез насоса. Насос состоит из ротора 1, корпуса 2, рабочего колеса 3 двустороннего входа, имеющего полость 4, которая при помощи отверстий 5, число которых совпадает с числом лопаток колеса 3, соединена с каналом 6 рабочего колеса 3. В валу насоса выполнено сверление 7, которое при помощи отверстий 8 соединено с полостью 4. Подшипники 9 и 10 насоса состоят из неподвижной втулки, выполненной из стали с твердым покрытием и чистотой поверхности свыше 1,6 Rz, и вращающейся на валу рубашки 11. Поверхности втулки и/или рубашки 11 имеют регулярные микронеровности, например сферические лунки. На роторе 1 установлены упорные пяты 12, которые образуют с торцом неподвижной втулки рабочий зазор δ, обеспечивая суммарный осевой разбег ротора 1, равный 2δ . На концах ротора 1 установлены торцовые уплотнения 13. Камеры торцовых уплотнений 13 соединены со всасом насоса отверстиями 14.The drawing shows a section of a pump. The pump consists of a rotor 1, a housing 2, an impeller 3 of a two-way inlet, having a cavity 4, which is connected to the channel 6 of the impeller 3 through holes 5, the number of which coincides with the number of blades of the impeller 3. In the pump shaft, a drilling 7 is made, which through holes 8 it is connected to the cavity 4. The bearings 9 and 10 of the pump consist of a fixed sleeve made of hard-coated steel with a surface finish of more than 1.6 Rz and rotating on the shaft of the jacket 11. The surfaces of the sleeve and / or jacket 11 have regular microroughness, for example with of spherical wells. On the rotor 1 mounted thrust heels 12, which form with the end of the stationary sleeve working gap δ, providing a total axial take-off of the rotor 1, equal to 2δ. At the ends of the rotor 1, mechanical seals 13 are installed. The chambers of mechanical seals 13 are connected to the pump inlet by openings 14.

Насос работает следующим образом. Перед пуском при выпуске воздуха все полости, каналы и отверстия 4-7 заполняются рабочей жидкостью. При достижении номинальных оборотов возникает перепад давлений между рабочим колесом 3 и всасыванием, обеспечивающий поток жидкости и подвод ее к опорным и упорным подшипникам 9, 10.The pump operates as follows. Before starting, when air is released, all cavities, channels and openings 4-7 are filled with working fluid. When the nominal speed is reached, a pressure differential occurs between the impeller 3 and the suction, which provides a fluid flow and its supply to the thrust and thrust bearings 9, 10.

Технический результат достигается за счет того, что в канале 6 рабочего колеса 3 скорость жидкости существенно выше, чем на входе в отверстия 5, твердые частицы вследствие сил вязкости и большего удельного веса «проскакивают» мимо отверстий 5. Случайные частицы, попадающие в полость 4, вследствие скорости, равной нулю, будут сосредоточиваться на большем диаметре, и выбрасываться обратно в рабочее колесо 3. Таким образом, к подшипникам 9, 10 будет подводиться чистая жидкость. Микронеровности на втулке и/или на рубашке 11 вала, выполненные в виде, например, сферических лунок, обеспечивают отсутствие при повторном пуске «сухого трения» и обеспечивают увеличение рабочего зазора в подшипнике за счет возникновения сферических вихрей. Вследствие уравновешенности ротора 1 от осевых сил, случайные осевые силы - незначительны, что позволяет выполнить гидростатическую разгрузку на меньшем диаметре или установить осевые упорные подшипники скольжения. Такое техническое решение позволяют снизить потери трения, повысить КПД насоса и существенно увеличить межремонтный пробег насоса.The technical result is achieved due to the fact that in the channel 6 of the impeller 3, the fluid velocity is significantly higher than at the entrance to the holes 5, solid particles “slip” past the holes 5 due to viscosity forces and a larger specific gravity. Random particles entering the cavity 4, due to a speed of zero, they will focus on a larger diameter and be thrown back into the impeller 3. Thus, a clean liquid will be supplied to the bearings 9, 10. Micro-irregularities on the sleeve and / or on the shaft jacket 11, made in the form of, for example, spherical holes, ensure that there is no “dry friction” during restarting and increase the working clearance in the bearing due to the occurrence of spherical vortices. Due to the balance of the rotor 1 from the axial forces, the random axial forces are insignificant, which allows hydrostatic unloading on a smaller diameter or to install axial thrust bearings. Such a technical solution can reduce friction loss, increase the efficiency of the pump and significantly increase the overhaul run of the pump.

Claims

Centrifugal screw pump, consisting of a housing, a rotor with a double-sided impeller mounted on the shaft with a cavity in the sleeve, fixed or variable pitch augers installed in front of the impeller, with sliding bearings, consisting of a sleeve mounted in the housing and a shirt fixed to the shaft, characterized in that the cavity in the impeller sleeve is connected by openings to the channels of the impeller, a hole is made in the shaft, which is connected to the cavity of the impeller for supplying fluid to bearings and bearing cavities by means of openings, wherein the sleeve and / or on a shaft jacket has microscopic irregularities, for example in the form of spherical holes.