RU2395722C1

RU2395722C1 - Tight radial-flow pump

Info

Publication number: RU2395722C1
Application number: RU2009102079/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Субботин (BY); Сергей Павлович Субботин; Александр Владимирович Яхницкий (BY); Александр Владимирович Яхницкий; Петр Васильевич Кислейко (BY); Петр Васильевич Кислейко; Александр Васильевич Мурашко (BY); Александр Васильевич Мурашко
Original assignee: Сергей Павлович Субботин
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-07-27

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: proposed pump comprises motor 1 with drive shaft 2, housing 3 accommodating impeller 4 driven by cylindrical magnetic coupling 5. Driven half-coupling 6 of coupling 5 is linked with drive shaft 2, while driven half-coupling 7 is linked with impeller 4. Coaxially mounted half-couplings 6, 7 are tightly separated by cylindrical nonmagnetic screen 8 fixed in housing 3 and represents multi- alternating pole devices. Support disk 10 of impeller 4 rests on fixed ring 9 of housing 3. Magnetic system of drive half-coupling 6 is displaced relative to magnetic system of driven half-coupling 7 in direction opposite pump intake by 0.5% to 10% of magnetic system length. ^ EFFECT: less scores on face support surfaces in transient operating conditions. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям центробежных насосов с подшипниками скольжения, работающих на перекачиваемой жидкости, и может быть использовано при создании герметичных насосов с приводом через магнитную муфту, в частности, для перекачивания нефти.The invention relates to a pump engineering industry, in particular to designs of centrifugal pumps with sliding bearings operating on a pumped liquid, and can be used to create sealed pumps driven through a magnetic coupling, in particular for pumping oil.

Известен центробежный насос, содержащий корпус, крышку с неподвижным кольцом, рабочие колеса, установленные на валу. За рабочим колесом последней ступени на валу установлен разгрузочный диск, образующий торцовый зазор с неподвижным кольцом. При работе насоса через торцовый зазор протекает часть перекачиваемой жидкости, давление которой дросселируется, в результате чего создается перепад давления на разгрузочном диске и возникает осевая сила, уравновешивающая осевую силу, действующую на ротор от рабочих колес. Уравновешивание осевой силы происходит автоматически на всех режимах работы насоса за счет изменения величины торцового зазора. Таким образом, разгрузочный диск с неподвижным кольцом образуют торцовый подшипник скольжения, зазор в котором составляет 0,08-0,15 мм, что в несколько раз меньше радиальных зазоров в уплотнениях между роторными и статорными деталями насоса, соприкасающимися с перекачиваемой жидкостью (Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. Москва-Ленинград, Машиностроение, 1966, с.209-212, рис.123 и с.332, 333, рис.215).Known centrifugal pump containing a housing, a cover with a fixed ring, impellers mounted on the shaft. Behind the impeller of the last stage, an unloading disk is installed on the shaft, forming an end gap with a fixed ring. During operation of the pump, a part of the pumped liquid flows through the end gap, the pressure of which is throttled, as a result of which a pressure differential is created on the discharge disk and an axial force arises, balancing the axial force acting on the rotor from the impellers. The balancing of the axial force occurs automatically in all operating modes of the pump due to changes in the size of the end gap. Thus, an unloading disk with a fixed ring is formed by a mechanical plain bearing with a clearance of 0.08-0.15 mm, which is several times less than the radial clearance in the seals between the rotor and stator parts of the pump in contact with the pumped liquid (Lomakin A. A. Centrifugal and axial pumps (Moscow-Leningrad, Mechanical Engineering, 1966, p. 209-212, fig. 123 and p. 323, 333, fig. 215).

Недостатками известного устройства является то, что уравновешивание осевой силы происходит при работающем насосе. На нерасчетных, переходных режимах работы (при разгоне и выбеге) перепад давления на разгрузочном диске исчезает, так же как и торцевой зазор. Это приводит к надирам на торцовых поверхностях разгрузочного диска и неподвижного кольца и, в дальнейшем, заклиниванию в зазоре, поломке или снижению ресурса указанных деталей. Также приведенный насос нельзя использовать для перекачки агрессивных жидкостей.The disadvantages of the known device is that the balancing of the axial force occurs when the pump is running. In off-design, transient modes of operation (during acceleration and coasting), the pressure drop across the unloading disk disappears, as does the end gap. This leads to nadir on the end surfaces of the unloading disk and the stationary ring and, subsequently, jamming in the gap, breakage, or a decrease in the resource of these parts. Also, the above pump cannot be used for pumping aggressive liquids.

Улучшает приработку и уменьшает перекосы контактирующих поверхностей погружной центробежный многоступенчатый насос, содержащий ступени, состоящие из направляющих аппаратов с торцевыми опорными поверхностями на буртах и на втулках и рабочих колес с ведущим и ведомым дисками, имеющими ответные торцевые опорные поверхности, контактирующие с торцевыми опорными поверхностями в направляющих аппаратах. Контактирующие поверхности на буртах направляющих аппаратов и на ведомых дисках рабочих колес выполнены с образованием между ними угла, расширяющегося в сторону оси направляющих аппаратов (RU 2303169 С1, 20.07.2007).Improves the running-in time and reduces the distortion of the contacting surfaces of a multistage submersible centrifugal pump containing stages consisting of guide vanes with end bearing surfaces on the shoulders and on the bushes and impellers with drive and driven disks having mating end bearing surfaces in contact with the end bearing surfaces in the guides apparatuses. The contacting surfaces on the shoulders of the guide vanes and on the driven discs of the impellers are formed with an angle between them expanding towards the axis of the guide vanes (RU 2303169 C1, 07.20.2007).

Отсутствие перекосов снижает износ, но не устраняет причину возникновения надиров на торцовых опорных поверхностях. Насос также нельзя использовать для перекачки агрессивных жидкостей.The absence of distortions reduces wear, but does not eliminate the cause of nadira on the end bearing surfaces. The pump must also not be used for pumping aggressive liquids.

Наиболее близким к изобретению является герметичный центробежный насос, содержащий электродвигатель с приводным валом, корпус с размещенным в нем рабочим колесом, приводимым во вращение цилиндрической магнитной муфтой, ведущая полумуфта которой соединена с приводным валом, а ведомая с рабочим колесом, причем полумуфты установлены коаксиально, герметично разделены закрепленным в корпусе цилиндрическим немагнитным экраном и выполнены многополюсными с чередованием полюсов, при этом опорный диск рабочего колеса опирается на неподвижное кольцо корпуса (RU 2088807 C1, 27.08.1997).Closest to the invention is a sealed centrifugal pump containing an electric motor with a drive shaft, a housing with an impeller placed therein, driven by a cylindrical magnetic coupling, the driving coupling of which is connected to the drive shaft, and driven with the impeller, the coupling halves being installed coaxially, hermetically separated by a cylindrical non-magnetic screen fixed in the housing and made multi-pole with alternating poles, while the impeller support disk rests motionless e ring of the housing (RU 2088807 C1, 08.27.1997).

Недостатком известного устройства является то, что уравновешивание осевой силы происходит при работающем насосе.A disadvantage of the known device is that the balancing of the axial force occurs when the pump is running.

Задачей изобретения является уменьшение возникновения надиров на торцовых опорных поверхностях герметичного насоса на нерасчетных, переходных режимах работы.The objective of the invention is to reduce the occurrence of nadir on the end support surfaces of a sealed pump in off-design, transient modes of operation.

Технический результат достигается тем, что в герметичном центробежном насосе, содержащем электродвигатель с приводным валом, корпус с размещенным в нем рабочим колесом, приводимым во вращение цилиндрической магнитной муфтой, ведущая полумуфта которой соединена с приводным валом, а ведомая - с рабочим колесом, причем полумуфты установлены коаксиально, герметично разделены закрепленным в корпусе цилиндрическим немагнитным экраном и выполнены многополюсными с чередованием полюсов, при этом опорный диск рабочего колеса опирается на неподвижное кольцо корпуса, согласно изобретению магнитная система ведущей полумуфты смещена вдоль оси вращения относительно магнитной системы ведомой полумуфты в сторону, противоположную входу насоса на 0,5-10% длины магнитной системы.The technical result is achieved in that in a sealed centrifugal pump containing an electric motor with a drive shaft, a housing with an impeller placed therein, driven by a cylindrical magnetic coupling, the driving coupling of which is connected to the drive shaft, and the driven coupling with the impeller, and the coupling halves are installed coaxially, hermetically separated by a cylindrical non-magnetic screen fixed in the housing and made multi-pole with alternating poles, while the impeller support disk rests on the moving ring of the housing, according to the invention, the magnetic system of the driving coupling half is offset along the axis of rotation relative to the magnetic system of the driven coupling half in the direction opposite to the pump inlet by 0.5-10% of the length of the magnetic system.

Смещение магнитных систем создает осевую силу, действующую на ведомую магнитную полумуфту и на рабочее колесо насоса. Сила направлена в сторону, противоположную входу в насос.The displacement of the magnetic systems creates an axial force acting on the driven magnetic coupling half and on the impeller of the pump. The force is directed in the direction opposite to the pump inlet.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез герметичного центробежного насоса.The invention is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of a sealed centrifugal pump.

Герметичный центробежный насос содержит электродвигатель 1, приводной вал 2, корпус 3 с рабочим колесом 4, приводимым во вращение цилиндрической магнитной муфтой 5. Ведущая полумуфта 6 муфты 5 соединена с приводным валом 2, ведомая полумуфта 7 - с рабочим колесом 4. Полумуфты 6, 7 установлены коаксиально, герметично разделены закрепленным в корпусе 3 цилиндрическим немагнитным экраном 8 и выполнены многополюсными с чередованием полюсов. Опорный диск 10 рабочего колеса 4 опирается на неподвижное кольцо 9 корпуса 3, снабженного страховочной пятой 11. Насос имеет шариковый подшипник 12.The hermetic centrifugal pump contains an electric motor 1, a drive shaft 2, a housing 3 with an impeller 4 driven by a cylindrical magnetic coupling 5. The driving coupling half 6 of the coupling 5 is connected to the drive shaft 2, the driven coupling half 7 is connected to the impeller 4. Half couplings 6, 7 are mounted coaxially, hermetically separated by a cylindrical non-magnetic screen 8 fixed in the housing 3 and are made multipolar with alternating poles. The supporting disk 10 of the impeller 4 is supported by a fixed ring 9 of the housing 3 provided with a safety heel 11. The pump has a ball bearing 12.

В момент пуска осевая сила, созданная сдвигом полумуфт 6, 7, прижимает ротор к страховочной пяте 11. Создается зазор между опорным диском 10 и неподвижным кольцом 9.At the time of start-up, the axial force created by the shift of the coupling halves 6, 7 presses the rotor against the safety heel 11. A gap is created between the support disk 10 and the stationary ring 9.

В рабочем режиме эта сила уменьшает нагрузку на опорный диск 10, что также повышает надежность работы насоса. На ведущую полумуфту 6 действует та же сила, но в противоположном направлении. Эта сила воспринимается шариковым подшипником 12. При этом выбираются радиальные зазоры на нем, что улучшает условия работы и также повышает надежность.In operating mode, this force reduces the load on the support disk 10, which also increases the reliability of the pump. On the leading coupling half 6 acts the same force, but in the opposite direction. This force is perceived by the ball bearing 12. In this case, radial clearances are selected on it, which improves working conditions and also increases reliability.

Сдвиг между полумуфтами менее 0,5% длины не обеспечивает достаточного усилия сдвига. Сдвиг более 10% приводит к снижению КПД магнитной муфты 5 и падению мощности насоса. Испытания показали, что насос нарабатывает до 20000 часов без образования задиров.Shear between coupling halves less than 0.5% of the length does not provide sufficient shear. A shift of more than 10% leads to a decrease in the efficiency of the magnetic coupling 5 and a decrease in the pump power. Tests have shown that the pump produces up to 20,000 hours without scoring.

Изобретение может быть выполнено на известном металлообрабатывающем оборудовании.The invention can be carried out on known metalworking equipment.

Claims

A sealed centrifugal pump containing an electric motor with a drive shaft, a housing with an impeller placed therein, driven by a cylindrical magnetic coupling, the driving coupling of which is connected to the drive shaft, and the driven coupling with the impeller, the coupling halves mounted coaxially, hermetically separated, fixed in the housing cylindrical non-magnetic screen and are made multi-pole with alternating poles, while the supporting disk of the impeller rests on a fixed ring of the housing, characterized in that agnitnaya system leading coupling part is displaced along the rotational axis relative to the magnetic system driven coupling part in the direction opposite to the pump entry of 0.5-10% of the length of the magnetic system.