ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЛОПАСТНЫЙ НАСОС

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЛОПАСТНЫЙ НАСОС


RU (11) 2052667 (13) C1

(51) 6 F04D29/06, F04D29/58 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5067672/06 
(22) Дата подачи заявки: 1992.07.16 
(45) Опубликовано: 1996.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Robinzon P.R., Holfz J., Schulze H., Loeschen E, Experience of maintenance free shaft guide bearing, "Residur" ip tubular casing Pumps // Pressure Change; 10th Techn. Conf. Brit. Pump Manuf. Assoc., Cambridge, 24-25 March, 1987, Granfield, 1987, p. 189-203. 2. Прибытков Б.П. Эксплуатация циркуляционных насосов ТЭС. М.:Энергоиздат, 1991, с.7,15. 
(71) Заявитель(и): Уральский филиал Всероссийского теплотехнического научно- исследовательского института им.Дзержинского 
(72) Автор(ы): Туркин А.Н.; Прибытов Б.П. 
(73) Патентообладатель(и): Уральский теплотехнический научно-исследовательский институт 

(54) ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЛОПАСТНЫЙ НАСОС 

Использование: в системах технического водоснабжения. Сущность изобретения: внутри проточного канала корпуса расположены рабочее колесо, вал, окруженный защитной трубой, примыкающей к верхнему обтекателю, расположенному за рабочим колесом по ходу потока перекачиваемой воды. В камерах установлены направляющий верхний и нижний подшипники с уплотнениями, смазываемые и охлаждаемые водой, подводимой к зазорам между валом и вкладышами подшипников. Камера верхнего подшипника соединена с кольцевым каналом, образованным между защитной трубой в совокупности с верхним обтекателем и валом. Камера нижнего подшипника сообщена с кольцевым каналом. Трубопроводы с запорной арматурой подключены к камерам и образуют с кольцевым каналом и камерами замкнутый контур циркуляции смазки и охлаждения подшипников. В контуре циркуляции на валу насоса между нижним уплотнением нижнего подшипника и верхним уплотнением верхнего подшипника установлен импеллер. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к насосостроению и может найти применение в насосах систем технического водоснабжения, электростанций орошения и др. в которых подшипники смазываются и охлаждаются водой.

Известен вертикальный лопастной насос с водяной смазкой подшипников [1] состоящий из корпусных частей (закладное и переходное кольца (конус), камера рабочего колеса, выправляющий аппарат, диффузор, отвод) с проточным каналом, в котором размещаются направляющие подшипники верхний и нижний (каждый с верхним и нижним уплотнениями), рабочее колесо и вал. Между корпусом верхнего подшипника и корпусом горловины отвода имеется камера верхнего подшипника, соединенная трубопроводом с камерой нижнего подшипника, образуемой между корпусом нижнего подшипника и корпусом ступицы выправляющего аппарата. В корпусе верхнего подшипника имеются отверстия, сообщающие камеру верхнего подшипника с зазором между валом и вкладышами подшипника. К камере верхнего подшипника примыкают трубопровод от постороннего источника и трубопровод перекачиваемой воды от насоса с вентилями и обратными клапанами. Между валом и вкладышами нижнего подшипника имеются зазоры, а между валом и обтекателем выправляющего аппарата кольцевая камера. В корпусе нижнего подшипника также имеются отверстия, сообщающие камеру с зазорами между валом и вкладышами.

Смазка осуществляется предварительно осветленной до определенной степени водой, поступающей от постороннего источника под давлением выше давления насоса и используемой в качестве смазки только один раз. После смазки зазоров подшипников вода под избыточным давлением выдавливается через полость насоса, смешивается с перекачиваемой водой и на подшипники не возвращается, т. е. оборот воды конструкцией насоса не предусматривается. Протечки воды через верхнее уплотнение верхнего подшипника удаляются с помощью трубки.

Наиболее близким к предлагаемому насосу по конструкции является вертикальный лопастной насос с водяной системой смазки подшипника [2] состоящий из корпусных частей (закладное и переходное кольца (конус), камера рабочего колеса, выправляющий аппарат, диффузор, отвод) с проточным каналом, в котором размещаются направляющие подшипники (верхний с верхним уплотнением и нижний с нижним уплотнением), и вал с рабочим колесом и трубой, обратным концом примыкающей к верхнему обтекателю, установленному на ступице выправляющего аппарата. Между корпусом верхнего подшипника и корпусом горловины отвода имеется камера верхнего подшипника. В корпусе верхнего подшипника имеются отверстия, соединяющие камеру этого подшипника с зазорами между валом и вкладышами подшипника. К камере верхнего подшипника примыкают трубопровод от постороннего источника и трубопровод перекачиваемой воды от насоса с вентилями и обратными клапанами. Между валом и вкладышами нижнего подшипника имеются зазоры, а между трубой в совокупности с обтекателем и валом кольцевой канал. Между корпусом нижнего подшипника и корпусом ступицы выправляющего аппарата имеется камера, не сообщающаяся с зазорами и каналами.

Предварительно осветленная до определенной степени вода, поступающая от постороннего источника под давлением выше давления насоса и используемая в качестве смазки только один раз, отделяется от перекачиваемой воды с помощью трубы с уплотнениями, обтекателя выправляющего аппарата, верхнего уплотнения верхнего подшипника и нижнего уплотнения нижнего подшипника.

В известном насосе требуются постоянное предварительное осветление и постоянная подача воды на смазку подшипников с определенным расходом (до нескольких кубических метров воды в час). С этой целью за пределами насоса устраивают дорогостоящие внешние сооружения и оборудование, включающие в свой состав отстойники большой площади, фильтры, дополнительные насосы и сеть трубопроводов, недостаточно эффективные вследствие неизбежной коррозии металла и больших дополнительных затрат.

При работе осветленная вода по трубопроводу подается в камеру верхнего подшипника, затем через отверстия в корпусе подшипника и зазоры между валом и вкладышами (включая канавки) в направлении сверху вниз в трубу, обратным концом примыкающую к обтекателю выправляющего аппарата, и далее к нижнему подшипнику. Пройдя через зазоры между валом и вкладышем, а также уплотнение нижнего подшипника, она под избыточным давлением выдавливается в проточный канал насоса и смешивается с перекачиваемой водой без вывода наружу.

При неисправности системы по осветлению воды на подшипники подается перекачиваемая вода, содержащая взвешенные частицы выше установленного предела, вследствие чего надежность подшипниковых узлов и насоса в целом резко снижается.

Изобретение направлено на исключение необходимости осветления и постоянной подачи (расхода) воды на смазку подшипников от постороннего источника с давлением выше давления насоса, а также на снижение затрат на насосную установку и повышение надежности работы насоса во всех рабочих режимах.

Эта задача решается тем, что в вертикальном лопастном насосе, содержащем корпус с проточным каналом, внутри которого расположены рабочие колесо, вал, окруженный защитной трубой, примыкающей к верхнему обтекателю, расположенному за рабочим колесом по ходу потоку перекачиваемой воды, и установленные в камерах верхних и нижний направляющие подшипники с уплотнениями, смазываемые и охлаждаемые водой, подводимой к зазорам между валом и вкладышами, причем камера верхнего подшипника сообщена с кольцевым каналом, образованным между защитной трубой в совокупности с верхним обтекателем и валом, согласно изобретению камера нижнего подшипника сообщена с кольцевым каналом, насос снабжен трубопроводами с запарной арматурой, подключенными к камерам подшипников и образующими с кольцевым каналом и камерами подшипников замкнутой контур циркуляции смазки и охлаждения, а в контуре на валу насоса между нижним уплотнением нижнего подшипника и верхним уплотнением верхнего подшипника установлен импеллер, в частности может быть установлен на валу насоса между нижним торцом нижнего подшипника и его уплотнением в дополнительной камере, выполненной в виде полого проставка, полость которой сообщена с камерой нижнего подшипника.

Известными и предлагаемыми элементами, сообщающимися между собой посредством отверстий и соединенных трубопроводов, образован встроенный в насос замкнутый контур, в котором при работе с помощью устанавливаемого на валу импеллера создается замкнутая циркуляция, т.е. многократное использование воды для смазки и охлаждения подшипников с давлением, не превышающим давление насоса во всех рабочих режимах.

На чертеже представлен предлагаемый насос с водяной смазкой подшипников, продольный разрез.

Насос содержит корпус (закладное и переходное кольца 1, камера 2 рабочего колеса, выправляющий аппарат 3, диффузор 4, отвод 5) с проточным каналом, в котором размещены направляющие подшипники верхний 6 с верхним уплотнением 7, нижний 8 с нижним уплотнением 9, вал 10 с рабочим колесом 11 и защитной трубой 12, примыкающей к верхнему обтекателю 13, расположенному за рабочим колесом 11 по ходу потока перекачиваемой воды, установленному на ступице 14 направляющего аппарата 3. Между корпусом верхнего подшипника 6 и корпусом горловины 15 отвода 5 выполнена кольцевая камера 16, которая сообщена с кольцевым каналом, образованным между защитной трубой 12 в совокупности с верхним обтекателем 13 и валом 10, а трубопроводом 17 с камерой 18 нижнего подшипника 8, образуемой между его корпусом 4 и корпусом ступицы 14 выправляющего аппарата 3. В корпусе верхнего подшипника 6 имеется отверстие 19, соединяющей камеру 16 верхнего подшипника 6 с зазорами 20 между валом 10 и вкладышами подшипника 6. К камере 16 верхнего подшипника 6 примыкают трубопровод 21 от постороннего источника и трубопровод 22 перекачиваемой воды от насоса с вентилями 23 и обратными клапанами 24. Протечки через верхнее уплотнение удаляются наружу с помощью трубки 25. Между валом 10 и вкладышами нижнего подшипника 8 имеются зазоры 26, а между валом 10 и обтекателем 13 камера 27, между валом и трубой камера 28. Камеры 27 и 28 объединены в кольцевой канал. Зазоры 26 между валом 10 и вкладышами нижнего подшипника 8 сообщены с его камерой 18, а камеры 16 и 18 нижнего и верхнего подшипников между собой, образуя за счет трубопроводов с запорной арматурой, подключенных к камерам подшипников, и кольцевого канала замкнутый контур циркуляции связи и охлаждения подшипников. В частности, к нижнему торцу нижнего подшипника 8 примыкает полый проставок 29. Уплотнение 9 нижнего подшипника 8 установлено после проставка, образующего дополнительную камеру 30 замкнутого контура циркуляции воды, полость которой соединена с полостью камеры 18 нижнего подшипника посредством соединения 31.

В замкнутом контуре циркуляции воды на смазку и охлаждение на валу насоса между нижним уплотнением 9 нижнего подшипника 8 и верхним уплотнением 7 верхнего подшипника 6 установлен импеллер 32, в частности, он установлен между торцом нижнего подшипника 8 и его уплотнением 9 в дополнительной камере 30.

При установке импеллера на валу насоса между нижним подшипником и его уплотнением отдельные элементы образуют следующий замкнутый контур: камера 16 верхнего подшипника 6, трубопровод 17, камера 18 нижнего подшипника 8, трубопровод 31, дополнительная камера 30, зазоры 26 между валом 10 и вкладышами нижнего подшипника 8, камера 27 между валом и обтекателем 13 выправляющего аппарата 3 и камера 28 между валом и трубой 12, образующие кольцевой канал, зазоры 20 между валом и вкладышами верхнего подшипника 6, отверстие 19 в корпусе верхнего подшипника 6, камера 16 верхнего подшипника.

Перед пуском насоса предварительно заполняют замкнутый контур технической (перекачиваемой) водой под давлением, не превышающим давление насоса. С этой целью открывают вентиль 23 или клапан 24. После заполнения контура вентиль 23 или клапан 24 целесообразно закрыть.

При работе насоса в предлагаемом контуре за счет вращения импеллера создается замкнутая циркуляция воды, подаваемой на смазку и охлаждение подшипников, например, в направлении, обозначенном стрелками (см.п.17 на чертеже). Охлаждение циркулируемой по замкнутому контуру воды на смазку осуществляется перекачиваемой водой через стенку трубы 12 и ступицы 14 выправляющего аппарата 3.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано на вновь изготавливаемых, а также на уже эксплуатируемых насосах. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЛОПАСТНОЙ НАСОС, содержащий корпус с проточным каналом, внутри которого расположены рабочее колесо, вал, окруженный защитной трубой, примыкающей к верхнему обтекателю, расположенному за рабочим колесом по ходу потока перекачиваемой воды, установленные в камерах направляющие верхний и нижний подшипники с уплотнениями, смазываемые и охлаждаемые водой, подводимой к зазорам между валом и вкладышами подшипников, причем камера верхнего подшипника сообщена с кольцевым каналом, образованным между защитной трубой в совокупности с верхним обтекателем и валом, отличающийся тем, что камера нижнего подшипника сообщена с кольцевым каналом, насос снабжен трубопроводами с запорной амплитудой, подключенными к камерам подшипников и образующими с кольцевым каналом и камерами подшипников замкнутый контур циркуляции смазки и охлаждения подшипников, а в контуре циркуляции на валу насоса между нижним уплотнением нижнего подшипника и верхним уплотнением верхнего подшипника установлен импеллер.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен полым проставком, размещенным между торцом нижнего подшипника и его нижним уплотнением и образующим сообщенную с камерой нижнего подшипника дополнительную камеру контура циркуляции, и импеллер установлен в последней.