НАСОС

НАСОС


RU (11) 2288375 (13) C1

(51) МПК
F04D 29/041 (2006.01)
F04D 29/047 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005136814/06 
(22) Дата подачи заявки: 2005.11.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.11.17 
(45) Опубликовано: 2006.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2187712 С2, 20.08.2002. SU 1789764 A1, 23.01.1993. SU 1751426 A1, 30.07.1992. SU 1408117 A1, 07.07.1988. SU 1603069 A1, 30.10.1990. JP 2002213386 A, 31.07.2002. GB 1211243 A, 04.11.1970. 
(72) Автор(ы): Богун Валерий Станиславович (RU); Войков Станислав Николаевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Пролетарский завод" (RU) 
Адрес для переписки: 192029, Санкт-Петербург, ОАО "Пролетарский завод", руководителю патентного подразделения Н.Н. Ивановой 

(54) НАСОС

Изобретение относится к насосам с устройствами пуска (остановки). Насос содержит ротор с рабочими колесами и разгрузочным диском, а также подшипник (П) скольжения, включающий втулку (В) с прямоугольными канавками в нижней части В на внутреннем диаметре и цапфу, установленную на валу. Канавки В соединены отверстиями с кольцевой расточкой на наружном диаметре В. В установлена в корпус П, в котором имеется канал для подвода жидкости в кольцевую расточку В. На корпусе установлена крышка с прикрепленным к ней первым кольцом, на наружной торцовой поверхности которого имеются радиальные канавки. Цапфа П выполнена составной по длине. На части длины наружной поверхности цапфы большего диаметра со стороны свободного конца вала выполнена винтовая нарезка, которая образует винтовихревое уплотнение с внутренней частью второго кольца, установленного в корпусе П и окружающего цапфу большего диаметра, на которой выполнена ответная винтовая нарезка. Изобретение направлено на повышение надежности насоса на пусковых и остановочных режимах и сокращение расхода жидкости на узел П при работе насоса. 3 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям насосов с устройствами пуска и остановки.

Известен насос (Раевский А.Н., Туркин А.Н., Ружековский Б.Г. «Повышение надежности питательных насосов» в сборнике научных трудов ВТИ «Разработка и исследование вспомогательного оборудования турбинных установок ТЭС»; М., Энергоиздат, 1991, с.61-65), включающий разгрузочный диск со ступицей и упорную пяту, образующую с диском зону высокого давления, а с камерой слива зону низкого давления, и гидростатический подшипник с подводом жидкости от постороннего источника.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относятся сложность системы автоматики управления и недостаточное быстродействие арматуры на линии питания к подшипнику.

Известен насос (авторское свидетельство СССР № 1789764, МКИ (5) F 04 D 29/04, опубл. 23.01.1993 «Насос»), содержащий разгрузочный диск со ступицей, неподвижное кольцо, образующее с разгрузочным диском разгрузочную камеру, сообщенную с зоной высокого давления, торцовую дроссельную щель, посредством которой разгрузочная камера сообщена с камерой низкого давления, и подшипник скольжения, включающий корпус со сливными пазухами и цапфу, установленную на валу.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относятся отсутствие подъемной силы радиального подшипника скольжения при пуске и остановке, а также гарантированного отжима ротора и, следовательно, зазора между разгрузочным диском и неподвижным кольцом.

Наиболее близким к заявленному изобретению устройством того же назначения по совокупности признаков является насос (патент РФ № 2187712, МПК (7) F 04 D 29/04, опубл. 23.01.2002 «Насос»), содержащий разгрузочный диск со ступицей, неподвижное кольцо, образующее с разгрузочным диском разгрузочную камеру. Камера сообщена с зоной высокого давления и посредством торцовой дросселирующей щели - с камерой низкого давления. Насос имеет подшипник скольжения, включающий корпус со сливными пазухами и цапфу, установленную на валу. На корпусе подшипника установлена крышка с прикрепленным к ней первым кольцом. Цапфа подшипника выполнена составной по длине, причем часть цапфы, расположенная со стороны свободного конца вала, выполнена большего диаметра и имеет упорный поясок, образующий с первым кольцом на крышке подшипника дополнительную дроссельную щель, которая сообщена со сливной пазухой.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся возникающие при пуске и остановке (на выбеге):

- контактное трение внутренней поверхности втулки и наружной поверхности цапфы;

- контактное трение торцовых поверхностей первого кольца на крышке подшипника и упорного пояска цапфы большего диаметра, возникающее при определенном соотношении осевых сил;

- необходимость при работе насоса увеличения объема жидкости, подводимой от постороннего источника к корпусу подшипника, вследствие раскрытия торцового зазора между первым кольцом и упорным пояском цапфы большего диаметра.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются:

повышение надежности насоса (исключение заклинивания по контактным поверхностям) в пусковых (остановочных) режимах;

повышение его ресурса путем создания гидроподъема ротора насоса в подшипнике скольжения и обеспечения смачивания жидкостью торцовой поверхности первого кольца и упорного пояска цапфы большего диаметра при их контактном трении, а также сокращение расхода жидкости, подводимой к корпусу подшипника от постороннего источника, при работе насоса путем применения винтовихревого уплотнения в радиальной щели между цапфой большего диаметра и вторым кольцом, установленным в корпусе подшипника и окружающим цапфу большего диаметра.

Технический результат, который получен при осуществлении изобретения, заключается в устранении контактного трения в подшипнике скольжения и обеспечении жидкостного контактного трения между первым кольцом и упорным пояском цапфы большего диаметра, а также в бесперебойной подаче жидкости от постороннего источника (на случай аварийной остановки) при сокращении расхода жидкости в работающем насосе.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном насосе, содержащем ротор с рабочими колесами и разгрузочным диском, подшипник скольжения, включающий втулку, вставленную в корпус подшипника и цапфу, установленную на валу, причем на корпус подшипника установлена крышка с прикрепленным на ней первым кольцом, а цапфа подшипника выполнена составной по длине, часть которой, расположенная со стороны свободного конца вала, имеет больший диаметр и образует со вторым кольцом, установленным в корпусе подшипника и окружающим указанную часть цапфы, радиальный зазор, на внутреннем диаметре втулки в нижней ее части выполнены прямоугольные канавки, соединенные отверстиями с расположенной на наружном диаметре втулки кольцевой расточкой, которая сообщена с отверстием в корпусе, подводящем жидкость, при этом на части длины наружной поверхности цапфы большего диаметра со стороны свободного конца вала выполнена винтовая нарезка, образующая винтовихревое уплотнение с внутренней частью второго кольца, на котором выполнена ответная винтовая нарезка, а на торцовой поверхности первого кольца, прикрепленного к крышке, выполнены радиальные канавки.

При исследовании отличительных признаков описываемого устройства не выявлено каких-либо известных аналогичных решений по выполнению втулки подшипника, на внутреннем диаметре которой в нижней ее части расположены канавки, соединенные отверстиями с кольцевой расточкой, расположенной на наружном диаметре втулки, а кольцевая расточка втулки сообщена с отверстием в корпусе подшипника, через которое подводится жидкость. При пуске и остановке насоса подача жидкости в канавки на внутреннем диаметре втулки от постороннего источника через отверстие в корпусе, кольцевую расточку и отверстия во втулке обеспечивает гидростатический подъем ротора в подшипнике, исключает контактное трение между втулкой и цапфой, предотвращает заклинивание и увеличивает ресурс деталей.

На части длины наружной поверхности цапфы большего диаметра со стороны свободного конца вала выполнена винтовая нарезка, которая образует винтовихревое уплотнение с внутренней частью второго кольца, установленного в корпусе подшипника и окружающего часть цапфы большего диаметра, причем на втором кольце выполнена ответная винтовая нарезка. После пуска насоса и повышения частоты вращения разгрузочный диск перемещается к неподвижному кольцу. В результате увеличивается величина торцового зазора между первым кольцом, прикрепленным к крышке подшипника, и опорным пояском цапфы большего диаметра, что снижает гидравлическое сопротивление движению жидкости от постороннего источника в сливную пазуху, увеличивая ее расход, а наличие винтовихревого уплотнения при повышении частоты вращения насоса снижает указанный расход до необходимого минимума. Такое конструктивное решение позволяет при работе насоса постоянно подавать жидкость от постороннего источника к подшипнику, что важно при аварийной остановке насоса, и одновременно сокращает расход жидкости.

На наружной торцовой поверхности первого кольца, прикрепленного к крышке подшипника, расположены радиальные канавки, обеспечивающие смачивание жидкостью торцовых поверхностей первого кольца и упорного пояска цапфы большего диаметра при их контактном трении в аварийной ситуации, что повышает надежность насоса и ресурс деталей.

Совокупность всех существенных признаков изобретения позволяет повысить ресурс насоса и надежность на режимах пуска и остановки, во-первых, за счет создания гидростатического подъема ротора насоса в подшипнике, исключения контактного трения между втулкой и цапфой и предотвращения возможного заклинивания в подшипнике; во-вторых, за счет смачивания жидкостью торцовых поверхностей первого кольца и упорного пояска цапфы большего диаметра при их контактном трении в аварийной ситуации, предотвращающего износ металла и заклинивание; в-третьих, за счет обеспечения сокращения расхода жидкости от постороннего источника путем введения винтовихревого уплотнения в зазоре между цапфой большего диаметра и вторым кольцом при работе насоса.

На фиг.1 изображен насос, продольный разрез. на фиг.2 - узел А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.

Насос содержит разгрузочный диск 1 со ступицей 2, неподвижное кольцо 3, образующее с разгрузочным диском разгрузочную камеру 4. Камера 4 сообщена с зоной высокого давления 5 и посредством торцовой дроссельной щели 6 шириной Щ1 с камерой 7 низкого давления. Насос имеет подшипник скольжения, включающий втулку 8, вставленную в корпус 9 подшипника со сливной пазухой 10, и цапфу, выполненную составной по длине из двух частей 11 и 12, имеющую со стороны свободного конца вала часть 12 большего диаметра. Между частями цапфы 11 и 12 находится пазуха 13. На внутреннем диаметре втулки 8 в нижней ее части расположены прямоугольные канавки 14, которые отверстиями 15 соединяются с кольцевой расточкой 16, расположенной на наружном диаметре втулки 8, а кольцевая расточка 16 втулки сообщена с отверстием 17 в корпусе 9. На части длины наружной поверхности цапфы 12 со стороны свободного конца вала выполнена винтовая нарезка 18, которая образует винтовихревое уплотнение с внутренней частью второго кольца 19, на котором выполнена ответная винтовая нарезка 20. В корпусе 9 установлены второе кольцо 19, окружающее часть цапфы 12, и крышка 21 подшипника с прикрепленным к ней первым кольцом 22. Радиальные канавки 23 выполнены на торцовой поверхности первого кольца 22, образующей дополнительную дроссельную щель 24 шириной Щ2 с упорным пояском 25 цапфы 12. Указанная щель сообщена со сливной пазухой 26 в крышке 21 подшипника. Насос содержит ротор 27 с входящими в него рабочими колесами 28, разгрузочным диском 1 и частями цапфы 11 и 12.

Насос работает следующим образом.

Перед пуском насоса к отверстию 17 подводится жидкость от постороннего источника. Через отверстие 17 жидкость поступает в кольцевую расточку 16 и через отверстия 15 в канавки 14.

Поскольку радиальный зазор между цапфой 11 и втулкой 8 практически равен нулю, в подшипнике возникает гидростатическая сила, направленная вверх, которая стремится поднять ротор 27 насоса, образуя минимальный зазор в нижней части подшипника, при этом в верхней части подшипника зазор максимальный. Давление жидкости, протекающей по боковой поверхности втулки 8 от минимального зазора в подшипнике к максимальному, дросселируется, в результате чего на часть цапфы 11, т.е. на ротор 27 насоса, действует результирующая гидростатическая сила, направленная вверх. Таким образом, с образованием определенного зазора в нижней части подшипника сила от массы ротора уравновешивается гидростатической силой жидкости, подаваемой от постороннего источника, а ротор 27 насоса перед пуском (при остановке) имеет гарантированный зазор в подшипнике между втулкой 8 и частью цапфы 11. Жидкость, проходя через подшипник, попадает в полость 13, далее через радиальную щель между вторым кольцом 19 и частью цапфы 12, торцовую щель 24 между первым кольцом 22 и упорным пояском 25 части цапфы 12 сливается в пазуху 26. В результате дросселирования давления жидкости в радиальной щели между вторым кольцом 19 и частью цапфы 12 создается перепад давления и на части цапфы 12 возникает осевая сила, которая перемещает ротор 27 насоса в сторону первого кольца 22 и обеспечивает перед пуском (при остановке) гарантированный зазор Щ1 и отсутствие касания разгрузочного диска 1 с неподвижным кольцом 3.

В то же время в аварийной ситуации, например при повышении давления жидкости, подводимой от постороннего источника, наличии большой осевой силы от упругой муфты (на чертеже не показана) между насосом и приводом насоса (на чертеже не показан ) и др., возможно полное закрытие зазора Щ2 и прижатие части цапфы 12 к первому кольцу 22. В этом случае наличие радиальных отверстий 23 на кольце 22 обеспечивает протекание жидкости в пазуху 26 и смачиваемость торцовых поверхностей первого кольца 22 и упорного пояска 25 части цапфы 12 при пуске и остановке насоса. После пуска насоса и повышения частоты вращения на рабочих колесах 28 возникает осевая сила, которая перемещает ротор 27 и, соответственно, разгрузочный диск 1 к неподвижному кольцу 3, уменьшая ширину зазора Щ1 и увеличивая зазор Щ2. При этом снижается гидравлический коэффициент сопротивления подводимой от постороннего источника жидкости в этом зазоре, способствуя увеличению ее расхода. Однако винтовихревое уплотнение, создаваемое в радиальной щели между вторым кольцом 19 и частью цапфы 12, уменьшает указанный расход жидкости, при этом чем выше частота вращения насоса, тем меньше расход подводимой жидкости.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения (устройства) поставленных задач:

- средство, воплощающее заявленное изобретение (устройство), при его осуществлении предназначено для использования в промышленности, а именно в насосостроении;

- преимущество изобретения состоит в том, что оно повышает надежность работы насоса при пуске и остановке за счет исключения контактного трения в подшипнике между цапфой и втулкой и обеспечения смачивания торцовых поверхностей цапфы и первого кольца при их возможных контактах;

- при работе насоса в устройстве обеспечено уменьшение расхода воды, подводимой от постороннего источника, что сокращает эксплуатационные расходы.

Кроме того, комплексное решение проблемы надежности, отсутствие дополнительных устройств и саморегуляция системы увеличивает ресурс насоса и сокращает время и стоимость его технического обслуживания.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Насос, содержащий ротор с рабочими колесами и разгрузочным диском, подшипник скольжения, включающий втулку, вставленную в корпус подшипника, и цапфу, установленную на валу, причем на корпус подшипника установлена крышка с прикрепленным на ней первым кольцом, а цапфа подшипника выполнена составной по длине, часть которой, расположенная со стороны свободного конца вала, имеет больший диаметр и образует со вторым кольцом, установленным в корпусе подшипника и окружающим указанную часть цапфы, радиальный зазор, отличающийся тем, что на внутреннем диаметре втулки в нижней ее части выполнены прямоугольные канавки, соединенные отверстиями с расположенной на наружном диаметре втулки кольцевой расточкой, которая сообщена с отверстием в корпусе, подводящим жидкость, при этом на части длины наружной поверхности цапфы большего диаметра со стороны свободного конца вала выполнена винтовая нарезка, образующая винтовихревое уплотнение с внутренней частью второго кольца, на котором выполнена ответная винтовая нарезка, а на торцевой поверхности первого кольца, прикрепленного к крышке, выполнены радиальные канавки.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru