RU187257U1 - Многоступенчатый вихревой насос с объединенными статорами - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в насосах, компрессорах или двигателях. Содержит размещенный в корпусе пакет ступеней, в котором входные и выходные каналы смежных ступеней сообщены друг с другом, причем каждая ступень содержит установленный на валу плавающий ротор с диском и ступицей, связывающей ротор с валом, закрепленный в корпусе статор, между статором и ротором каждой ступени образована рабочая полость, в которой расположены вихреобразующие рабочие лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором. Статор каждой ступени выполнен в виде диска. В статорах крайних ступеней выполнены соответственно каналы для подвода и отвода рабочей среды. В каждом статоре промежуточной ступени выполнен канал для перехода рабочей среды из одной ступени в другую, а каждая ступень снабжена дистанционной втулкой, обеспечивающей зазор между статорами смежных ступеней, в котором расположен ротор с односторонним диском, связывающим ротор со ступицей. Между ротором и дистанционной втулкой выполнен кольцевой канал. В каждом роторе выполнены каналы, сообщающие рабочую полость с входным и выходным каналами. На валу установлены опорные втулки, выполняющие роль подшипников скольжения в отверстиях статора. В диске ротора выполнен, по крайней мере, один разгрузочный канал, сообщающий зазор между диском и статором с рабочей полостью и направленный в сторону вихреобразующих рабочих лопаток. Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является снижения механических потерь, обусловленных воздействием дифференциального давления жидкости на ротор, создающего неуравновешенную осевую силу из-за перетоков жидкости между ступенями по зазорам подшипников приводного вала, и вызывающую как потери на трение, возрастающие с повышением развиваемого насосом напора, так и перегрев контактных антифрикционных колец ротора и их разрушение. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в насосах, компрессорах или двигателях.

Наиболее близкой к полезной модели является многоступенчатый вихревой насос (патент на изобретение 2496006, F04D 1/00, публикация 20.10.2013), содержащий размещенный в корпусе пакет ступеней, в котором входные и выходные каналы смежных ступеней сообщены друг с другом, причем каждая ступень содержит установленный на валу ротор с диском и ступицей, связывающей ротор с валом, закрепленный в корпусе статор, между статором и ротором каждой ступени образована рабочая полость, в которой расположены вихреобразующие рабочие лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, при этом статор каждой ступени выполнен в виде диска, в статорах крайних ступеней выполнены соответственно каналы для подвода и отвода рабочей среды, в каждом статоре промежуточной ступени выполнен канал для перехода рабочей среды из одной ступени в другую, каждая ступень снабжена дистанционной втулкой, обеспечивающей зазор между статорами смежных ступеней, между ротором и дистанционной втулкой выполнен кольцевой канал, в каждом роторе выполнены каналы, сообщающие рабочую полость с входным и выходным каналами, в диске ротора выполнен, по крайней мере, один разгрузочный канал, сообщающий зазор между диском и статором с рабочей полостью и направленный в сторону рабочих лопаток, а ротор выполнен с возможностью осевого перемещения.

Недостатком указанной машины в качестве насоса являются большие механические потери и гидравлические потери между ступенями.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение указанных выше недостатков, повышение удельной напорности ступеней, сокращение габаритной длины за счет уменьшения количества рабочих ступеней и повышение КПД насоса.

Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является снижения механических потерь, обусловленных воздействием дифференциального давления жидкости на ротор, создающего неуравновешенную осевую силу из-за перетоков жидкости между ступенями по зазорам подшипников приводного вала, и вызывающую как потери на трение, возрастающие с повышением развиваемого насосом напора, так и перегрев контактных антифрикционных колец ротора и их разрушение.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в многоступенчатом вихревом насосе, содержащем размещенный в корпусе пакет ступеней, в котором входные и выходные каналы смежных ступеней сообщены друг с другом, причем каждая ступень содержит установленный на валу ротор с диском и ступицей, связывающей ротор с валом, закрепленный в корпусе статор, между статором и ротором каждой ступени образована рабочая полость, в которой расположены вихреобразующие рабочие лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, при этом статор каждой ступени выполнен в виде диска, в статорах крайних ступеней выполнены соответственно каналы для подвода и отвода рабочей среды, в каждом статоре промежуточной ступени выполнен канал для перехода рабочей среды из одной ступени в другую, каждая ступень снабжена дистанционной втулкой, обеспечивающей зазор между статорами смежных ступеней, в котором расположен ротор с односторонним диском, связывающим ротор со ступицей, между ротором и дистанционной втулкой выполнен кольцевой канал, в каждом роторе выполнены каналы, сообщающие рабочую полость с входным и выходным каналами, согласно полезной модели, ротор выполнен с возможностью осевого перемещения, при этом на валу установлены опорные втулки, выполняющие роль подшипников скольжения в отверстиях статора, а в диске ротора выполнен, по крайней мере, один разгрузочный канал, сообщающий зазор между диском и статором с рабочей полостью и направленный в сторону вихреобразующих рабочих лопаток.

В предпочтительном варианте реализации многоступенчатого вихревого насоса разгрузочный канал, сообщающий зазор между диском и статором с рабочей полостью, и направленный в сторону вихреобразующих рабочих лопаток, выполнен в виде отверстия.

В другом предпочтительном варианте реализации многоступенчатого вихревого насоса зазор, который образуется между внешней поверхностью опорной втулки и отверстием в статоре, перекрывают торцовым уплотнением, взаимодействующим с торцом статора.

При этом торцовое уплотнение может быть выполнено в виде кольца из эластомерного материала, установленного на внешней поверхности опорной втулки. Герметизация опорной втулки по валу может быть выполнена герметиком или в виде кольца из эластомерного материала.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез по рабочим ступеням (в увеличенном масштабе); на фиг. 2 - продольный разрез общего вида многоступенчатого вихревого насоса, в котором головка и основание соединены цилиндрическим корпусом; на фиг. 3 - продольный разрез по рабочим ступеням с герметизацией опорной втулки герметиком (в увеличенном масштабе); на фиг. 4 - продольный разрез по рабочим ступеням с герметизацией опорной втулки эластомерным кольцом (в увеличенном масштабе); на фиг. 5 - вид на ротор по стрелке А на фиг. 1 и на фиг. 3.

Каждая ступень вихревого насоса содержит статор 1 (фиг. 1 и фиг. 2), выполненный в виде диска, внутри которого расположен спрофилированный канал для перехода рабочей среды из одной ступени в другую, ротор 2, втулку дистанционную 3, втулку центрирующую 4.

Втулка центрирующая 4 садится на проточки статоров 1 смежных ступеней. Ротор 2 каждой ступени расположен между статорами 1 и установлен на вал 36 с возможностью осевого перемещения. Втулка дистанционная 3 зажата между статорами смежных ступеней и определяет зазор, в котором вращается ротор 2.

Пакет ступеней начинается со статора нижнего 5 и заканчивается статором верхним 6, которые представляют соответствующие половины статора 1.

Между статорами смежных ступеней и ротором каждой ступени образованы две торообразные (имеющие в меридиональном сечении овальный или круглый профиль) рабочие полости 7, и в них расположены рабочие лопатки 8, связанные со статорами, и разделитель 9 (см. фиг. 5), связанный с ротором.

Между ротором 2 и втулкой дистанционной 3 выполнен кольцевой желоб 10, а насос снабжен основанием 11, в котором выполнен канал 12 для подвода рабочей среды, и головкой 13, в которой выполнен канал 14 для отвода рабочей среды. Статор нижний 5 зажат между основанием 11 и втулкой дистанционной 3 первой ступени. Статор верхний 6 зажат между головкой 13 и втулкой дистанционной 3 последней ступени. Статоры остальных ступеней зажаты между втулками дистанционными 3 смежных ступеней.

Входной канал 15 и выходной канал 16 каждой ступени выполнены в статоре 1. Выходной канал 16 сообщен с кольцевым каналом 10, а в каждом роторе выполнены каналы 17 и 18, сообщающие рабочую полость с входным 15 и кольцевым 10 каналами.

Входной канал 15 первой ступени сообщен с каналом 12 для подвода рабочей среды, выходной канал 16 последней ступени - с каналом 14 для отвода рабочей среды.

Переход между входным и выходным каналами 15 и 16 смежных ступеней спрофилирован для минимизации гидравлических потерь и расположен в корпусе с объединенными статорами 1.

Для осевого поджатая друг к другу элементы машины располагаются в едином корпусе 22, соединяющем основание с головкой, например, по резьбе, как показано на фиг. 2, а втулка центрирующая 4 центрирует положение статоров 1 относительно корпуса 22.

На роторе 2, статоре 1, статоре нижнем 5 и статоре верхнем 6 могут быть установлены пары антифрикционных износостойких колец 24 и 25.

Насос может быть снабжен радиальными 26 и 27 и осевой 28 опорами для вала 36 привода насоса.

Для восприятия радиальных нагрузок роторов на валу 36 установлены опорные втулки 29, взаимодействующие с отверстиями в каждом статоре 1 как подшипники. Для снижения осевой силы, связанной с перепадом давления жидкости в зазоре 35 между статором 1 и ротором 2 в диске ротора 2 выполнен, по крайней мере, один разгрузочный канал 30, сообщающий пространство между статором и торцом диска, обращенным к статору, с рабочей полостью и направленный в сторону вихреобразующих рабочих лопаток.

Для устранения перетока жидкости через зазор 31 между опорной втулкой 29 и отверстием статора 1 на внешней поверхности опорной втулки 29 устанавливают торцовое уплотнение 32, контактирующее с торцовой поверхностью 33 статора 1. Торцовое уплотнение 32 предпочтительно выполнено в виде кольца из эластомерного материала, установленного на внешней поверхности опорной втулки, взаимодействующего с торцовой поверхностью статора со стороны выхода профилированного канала.

Для устранения перетока жидкости через радиальные зазоры подшипникового узла из напорной полости статора в пространство между статором и диском ротора, зазор между валом 36 и опорной втулкой 29 опорная втулка установлена на вал 36 с применением герметика 34 (фиг. 3) или эластомерного кольца 37 (фиг. 4).

Многоступенчатый вихревой насос работает следующим образом.

В режиме насоса при вращении ротора валом привода 36 рабочая среда за счет поршневого воздействия на нее разделителя 9 вовлекается в движение торообразными участками ротора 2 и взаимодействует с вихреобразующими лопатками статора 1, за счет чего, притормаживаясь, приобретает в вихреобразном движении повышение давления. Такое движение рабочей среды препятствует ее свободному перетеканию по рабочей полости 7 в направлении вращения ротора. Под воздействием перемещающегося разделителя 9 давление рабочей среды повышается и рабочая среда вытесняется в канал 18 и далее через кольцевой желоб 10 в выходной канал 16 первой ступени, а через канал 17 в рабочую полость 7 засасывается новое количество рабочей среды. Из выходного канала первой ступени рабочая среда по спрофилированной полости, расположенной в объединенном статоре, через входной канал второй ступени поступает в рабочую полость второй ступени, где аналогичным образом происходит дальнейшее повышение ее давления. Из выходного канала последней ступени рабочая среда поступает в канал для отвода среды в головке.

Настоящая полезная модель может быть использована в машиностроении при создании вихревых и объемных насосов роторного типа.

Claims (5)

1. Многоступенчатый вихревой насос, содержащий размещенный в корпусе пакет ступеней, в котором входные и выходные каналы смежных ступеней сообщены друг с другом, причем каждая ступень содержит установленный на валу ротор с диском и ступицей, связывающей ротор с валом, закрепленный в корпусе статор, между статором и ротором каждой ступени образована рабочая полость, в которой расположены вихреобразующие рабочие лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, при этом статор каждой ступени выполнен в виде диска, в статорах крайних ступеней выполнены соответственно каналы для подвода и отвода рабочей среды, в каждом статоре промежуточной ступени выполнен канал для перехода рабочей среды из одной ступени в другую, каждая ступень снабжена дистанционной втулкой, обеспечивающей зазор между статорами смежных ступеней, между ротором и дистанционной втулкой выполнен кольцевой канал, в каждом роторе выполнены каналы, сообщающие рабочую полость с входным и выходным каналами, в диске ротора выполнен, по крайней мере, один разгрузочный канал, сообщающий зазор между диском и статором с рабочей полостью и направленный в сторону рабочих лопаток, а ротор выполнен с возможностью осевого перемещения, отличающийся тем, что зазор между внешней поверхностью опорной втулки и отверстием в статоре перекрыт торцовым уплотнением, взаимодействующим с торцом статора.

2. Многоступенчатый вихревой насос по п. 1, отличающийся тем, что разгрузочный канал, сообщающий зазор между диском и статором с рабочей полостью и направленный в сторону вихреобразующих рабочих лопаток, выполнен в виде отверстия.

3. Многоступенчатый вихревой насос по п. 1, отличающийся тем, что торцовое уплотнение выполнено в виде кольца из эластомерного материала, установленного на внешней поверхности опорной втулки.

4. Многоступенчатый вихревой насос по п. 1, отличающийся тем, что герметизация опорной втулки по валу выполнена герметиком.

5. Многоступенчатый вихревой насос по п. 1, отличающийся тем, что герметизация опорной втулки по валу выполнена в виде кольца из эластомерного материала.

Images