RU2076957C1 - Multi-stage centrifugal pump - Google Patents

Abstract

FIELD: hydraulics. SUBSTANCE: multi-stage centrifugal pump has housing squeezed by ties between the input and output covers. A driving shaft passes through the housing. The housing consists of several sections. Each section is provided with wheel and open diffuser that is received in a cylindrical casing. The sections are interconnected through intermediate disks. The casings and disks are made of a thin-walled sheet which can be stamped. Each casing is a cap whose walls are conjugated with the bottom by a radius. The periphery of the intermediate disk is provided with a ring projection that faces the casing of the adjacent section and forms a ring space together with the rounded portion of this casing and inner cylindrical surface of its casing. The cross- section of the space is a triangle whose sides are inclined to the axis of the pump. The space receives a sealing ring of circular cross-section. The diameter of the opening made in the intermediate disk is 1.02-1.05 of the outer diameter of the inlet portion of the working wheel. The disk separates the space between the working wheel and the casing of the adjacent section into two portions the smaller of which is arranged from the side of the working wheel. EFFECT: enhanced capacity. 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим машинам и может быть использовано для перекачивания жидкостей. The invention relates to hydraulic machines and can be used for pumping liquids.

Известен многоступенчатый центробежный насос секционного типа по патенту ФРГ 3240259, кл. F 04 D 1/06, 1984, в котором секции стянуты стяжными шпильками, а уплотнение между ними осуществляется установкой эластичного кольца в специальной канавке, выполненной на цилиндрической поверхности обоймы одной секции, сопрягаемой с другой. Такая конструкция сложна в изготовлении и не обеспечивает высокой герметичности соединения. Known multistage centrifugal pump sectional type according to the patent of Germany 3240259, class. F 04 D 1/06, 1984, in which the sections are pulled together by tie rods, and the seal between them is carried out by installing an elastic ring in a special groove made on the cylindrical surface of the clip of one section, mating with another. This design is difficult to manufacture and does not provide high tightness of the connection.

Более надежной и технологичной является конструкция многоступенчатого центробежного насоса из каталога "Погружные электронасосы для воды", М. ЦИНТИХимнефтемаш, 1989, стр.3 4 исполнение. More reliable and technologically advanced is the design of a multistage centrifugal pump from the catalog "Submersible electric pumps for water", M. TSINTIKhimneftemash, 1989, p. 3 4 execution.

Известный насос, представленный в каталоге, содержит входную и выходную крышки и зажатый между ними посредством стяжек корпус, выполненный из нескольких состыкованных между собой и с крышками секций, каждая из которых снабжена отводом, размещенным в штампованной обойме, наружная цилиндрическая стенка которой сопряжена с днищем по радиусу с образованием кольцевой выпуклости, проходящий сквозь корпус приводной вал с рабочими колесами, установленными по одному в каждой секции, и уплотнительные кольца круглого сечения. The well-known pump, presented in the catalog, contains the inlet and outlet covers and a housing clamped between them by means of couplers, made of several sections joined together and with covers, each of which is equipped with a tap located in a stamped cage, the outer cylindrical wall of which is interfaced with the bottom radius with the formation of an annular convexity, a drive shaft passing through the housing with impellers installed one in each section, and O-rings.

Это техническое решение является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Однако эта конструкция не позволяет получить высокую степень герметизации стыков секций. Кроме того, известная конструкция не обеспечивает достаточную тепловую компенсацию в процессе работы насоса с сохранением нужной герметичности, а полость между рабочим колесом и обоймой смежной секции имеет большой вредный объем, из-за чего повышается сопротивление вращению рабочего колеса. This technical solution is the closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result. However, this design does not allow to obtain a high degree of sealing of the joints of the sections. In addition, the known design does not provide sufficient heat compensation during operation of the pump while maintaining the desired tightness, and the cavity between the impeller and the clip of the adjacent section has a large harmful volume, which increases the resistance to rotation of the impeller.

Задачей, на разрешение которой направлено изобретение, является усовершенствование конструкции многоступенчатого центробежного насоса. The problem to which the invention is directed is to improve the design of a multistage centrifugal pump.

Конкретный технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении надежности конструкции насоса и экономичности его в эксплуатации. A specific technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the reliability of the pump design and its cost-effectiveness in operation.

Указанный технический результат достигается тем, что в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем входную и выходную крышки и зажатый между ними посредством стяжек корпус, выполненный из нескольких состыкованных между собой и с крышками секций, каждая из которых снабжена отводом, размещенным в штампованной обойме, наружная цилиндрическая стенка которой сопряжена с днищем по радиусу с образованием кольцевой выпуклости, проходящий сквозь корпус приводной вал с рабочими колесами, установленными по одному в каждой секции, и уплотнительные кольца круглого сечения, в стыке каждой секции установлен штампованный промежуточный диск, имеющий на периферии кольцевую выпуклость, внутренней поверхностью цилиндрической стенки обоймы и выпуклостями диска и обоймы смежной секции образована полость треугольного сечения с двумя наклонными к оси насоса сторонами, в которой размещено уплотнительное кольцо, промежуточный диск расположен коаксиально входному участку рабочего колеса с образованием между рабочим колесом и обоймой смежной секции двух камер, меньшая из которых расположена со стороны рабочего колеса, а диаметр отверстия в промежуточном диске выполнен равным 1,02 1,05 наружного диаметра входного участка рабочего колеса. The specified technical result is achieved by the fact that in a multistage centrifugal pump containing an inlet and an outlet cover and a housing sandwiched between them by means of couplers, made of several sections joined to each other and with covers, each of which is equipped with a tap placed in a stamped cage, an external cylindrical wall which is conjugated with the bottom along the radius with the formation of an annular convexity, a drive shaft passing through the housing with impellers installed one in each section, and seals solid rings of circular cross section, a stamped intermediate disk is installed at the junction of each section, having an annular convexity on the periphery, a cavity of a triangular section with two sides inclined to the pump axis is formed in the circumference of the cylindrical wall of the cage and the convexities of the disk and the cage of the adjacent section, the intermediate disk is located coaxially with the input portion of the impeller with the formation between the impeller and the clip of an adjacent section of two chambers, the smaller of which put from the side of the impeller, and the diameter of the hole in the intermediate disk is made equal to the outer diameter of 1.02 1.05 impeller inlet portion.

Примером промышленной применимости является многоступенчатый центробежный насос, представленный в разрезе на чертеже. An example of industrial applicability is a multistage centrifugal pump, shown in section in the drawing.

Многоступенчатый центробежный насос содержит: корпус 1, зажатый стяжками (не показаны) между входной и выходной крышками 2,3. Сквозь корпус проходит приводной вал 4. Корпус выполнен из нескольких состыкованных между собой и с крышками секций 5. Каждая секция снабжена рабочим колесом 6 и отводом 7, размещенными в штампованной обойме 8, наружная цилиндрическая стенка которой сопряжена с днищем по радиусу с образованием кольцевой выпуклости. В стыке каждой секции установлен штампованный промежуточный диск 9, имеющий на периферии кольцевую выпуклость, обращенную к обойме смежной секции. Обоймы 8 и диски 9 выполнены из тонкостенного листа, поддающегося листовой штамповке. Внутренней поверхностью цилиндрической стенки обоймы 8 и выпуклостями диска 9 и обоймы смежной секции образована полость треугольного сечения с двумя наклонными к оси насоса сторонами, в которой размещено уплотнительное кольцо 10 круглого сечения. Промежуточный диск 9 расположен коаксиально входному участку рабочего колеса 6 с образованием между рабочим колесом и обоймой смежной секции двух камер, меньшая из которых расположена со стороны рабочего колеса. Диаметр отверстия в промежуточном диске выполнен равным 1,02 1,05 наружного диаметра входного участка рабочего колеса. Multistage centrifugal pump contains: housing 1, clamped by couplers (not shown) between the inlet and outlet covers 2,3. A drive shaft 4 passes through the housing. The housing is made of several sections 5 joined together and with covers. Each section is equipped with an impeller 6 and a bend 7 located in a stamped sleeve 8, the outer cylindrical wall of which is conjugated with the bottom along the radius with the formation of an annular convexity. A stamped intermediate disk 9 is installed at the junction of each section, having an annular bulge at the periphery facing the holder of the adjacent section. Holders 8 and discs 9 are made of thin-walled sheet, amenable to sheet stamping. A cavity of triangular section with two sides inclined to the axis of the pump is formed by the inner surface of the cylindrical wall of the cage 8 and the protuberances of the disk 9 and the cage of the adjacent section, in which the O-ring 10 is placed. The intermediate disk 9 is located coaxially with the input portion of the impeller 6 with the formation between the impeller and the clip of the adjacent section of the two chambers, the smaller of which is located on the side of the impeller. The diameter of the hole in the intermediate disk is equal to 1.02 1.05 of the outer diameter of the inlet portion of the impeller.

Приводной вал 4 установлен одним концом в подшипнике 11 крышки 3, а другим жестко соединен с валом электродвигателя и герметизирован уплотнением 12. The drive shaft 4 is installed at one end in the bearing 11 of the cover 3, and the other is rigidly connected to the motor shaft and sealed with a seal 12.

Насос работает следующим образом. The pump operates as follows.

Рабочее колесо 6, приводимое во вращение приводным валом, 4 захватывает перекачиваемую жидкость, сообщает ей энергию и жидкость поступает от входной крышки 2 в отвод 7 первой секции 5. Затем жидкость подводится к рабочему колесу 6 следующей секции, откуда поступает в ее отвод, и так до выходной крышки 3. Под действием перепада давлений на входе и выходе рабочего колеса по зазору между наружной поверхностью входного участка рабочего колеса и стенкой отверстия в обойме 8 происходит переток жидкости, уменьшающий подачу насоса. Применение промежуточного диска 9, образующего такой же зазор с рабочим колесом 6 увеличивает сопротивление перетоку. Кроме того, часть жидкости, перетекшая через этот зазор, поступает в камеру между промежуточным диском 9 и стенкой обоймы 8, теряет часть энергии за счет потери скорости и только после этого перетекает через зазор между рабочим колесом и стенкой обоймы. Наилучшие результаты работы насоса по снижению объемных потерь получаются при использовании промежуточного диска с отверстием, составляющим 1,02 1,05 наружного диаметра входного участка рабочего колеса. The impeller 6, driven into rotation by the drive shaft, 4 captures the pumped liquid, transfers energy to it and the liquid flows from the inlet cover 2 to the outlet 7 of the first section 5. Then, the liquid is supplied to the impeller 6 of the next section, from where it enters its outlet, and so on to the outlet cover 3. Under the influence of the pressure difference at the inlet and outlet of the impeller, a fluid flow occurs over the gap between the outer surface of the inlet portion of the impeller and the wall of the hole in the cage 8, which reduces the pump flow. The use of an intermediate disk 9, forming the same gap with the impeller 6 increases the resistance to overflow. In addition, the part of the liquid flowing through this gap enters the chamber between the intermediate disk 9 and the wall of the cage 8, loses some of the energy due to the loss of speed, and only then flows through the gap between the impeller and the wall of the cage. The best results of the pump to reduce volumetric losses are obtained using an intermediate disk with a hole of 1.02 1.05 of the outer diameter of the inlet section of the impeller.

Кроме того, уменьшение расстояния от диска рабочего колеса 6 до неподвижной стенки, ограничивающей прилегающую к нему полость, благодаря применению промежуточного диска 9, в кубической зависимости уменьшает составляющую момента сил трения, снижая таким образом дисковые потери мощности. In addition, reducing the distance from the disk of the impeller 6 to the fixed wall bounding the adjacent cavity, due to the use of the intermediate disk 9, in a cubic dependence reduces the component of the moment of friction forces, thereby reducing disk power loss.

При этом промежуточный диск обеспечивает надежное уплотнение секции 5, образуя своей кольцевой выпуклостью на периферии вместе с закругленным участком обоймы 8 и уплотнительным кольцом 10 из эластичного материала герметичный стык. Надежность уплотнения повышается за счет сдавливания уплотнительного кольца в кольцевой полости двумя наклонными сторонами ее треугольного сечения. Зазор между периферией промежуточного диска и стенкой обоймы, а также упругая податливость стенки промежуточного диска обеспечивает температурную компенсацию при нагревании насоса, даже при перекачивании горячих жидкостей. In this case, the intermediate disk provides reliable sealing of the section 5, forming its tight joint with its annular bulge at the periphery, together with the rounded portion of the cage 8 and the sealing ring 10 of elastic material. The reliability of the seal is increased by squeezing the sealing ring in the annular cavity by two inclined sides of its triangular section. The gap between the periphery of the intermediate disk and the wall of the cage, as well as the elastic compliance of the wall of the intermediate disk, provide temperature compensation when the pump is heated, even when pumping hot liquids.

Выполнение дисков и обойм из тонкостенного листа, поддающегося листовой штамповке, позволяет не только обеспечить высокую технологичность насоса в изготовлении, но и создает возможность использовать упругость и податливость стенок деталей для повышения герметичности соединений и тепловой компенсации при нагреве. The implementation of disks and holders from a thin-walled sheet that can be stamped allows not only to ensure high manufacturability of the pump in manufacture, but also makes it possible to use the elasticity and ductility of the walls of the parts to increase the tightness of the joints and heat compensation during heating.

Благодаря использованию изобретения повышается надежность конструкции многоступенчатого центробежного насоса и экономичность его в эксплуатации. Thanks to the use of the invention, the reliability of the design of a multistage centrifugal pump and its efficiency in operation are increased.

Claims (1)

Многоступенчатый центробежный насос, содержащий входную и выходную крышки и зажатый между ними посредством стяжек корпус, выполненный из нескольких состыкованных между собой и с крышками секций, каждая из которых снабжена отводом, размещенным в штампованной обойме, наружная цилиндрическая стенка которой сопряжена с днищем по радиусу с образованием кольцевой выпуклости, проходящий сквозь корпус приводной вал с рабочими колесами, установленными по одному в каждой секции, и уплотнительные кольца круглого сечения, отличающийся тем, что в стыке каждой секции установлен штампованный промежуточный диск, имеющий на периферии кольцевую выпуклость, внутренней поверхностью цилиндрической стенки обоймы и выпуклостями диска и обоймы смежной секции образована полость треугольного сечения с двумя наклонными к оси насоса сторонами, в которой размещено уплотнительное кольцо, промежуточный диск расположен коаксиально входному участку рабочего колеса с образованием между рабочим колесом и обоймой смежной секции двух камер, меньшая из которых расположена со стороны рабочего колеса, а диаметр отверстия в промежуточном диске выполнен равным 1,02 1,05 наружного диаметра входного участка рабочего колеса. A multistage centrifugal pump containing an inlet and an outlet cover and a housing sandwiched between them by means of couplers, made of several sections joined together and with covers, each of which is equipped with a tap located in a stamped cage, the outer cylindrical wall of which is conjugated with the bottom along the radius to form annular convexity passing through the housing of the drive shaft with impellers installed one in each section, and O-rings, characterized in that in at the junction of each section, a stamped intermediate disk is installed having an annular convexity on the periphery, a cavity of a triangular section with two sides inclined to the pump axis is formed on the inner surface of the cylindrical wall of the cage and the convexities of the disk and the cage of the adjacent section, the intermediate disk is located coaxially with the inlet section the impeller with the formation between the impeller and the clip of an adjacent section of two chambers, the smaller of which is located on the side of the impeller a, a diameter of the hole in the intermediate disk is made equal to the outer diameter of 1.02 1.05 impeller inlet portion.