RU2384740C1 - Auger centrifugal pump - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to pump production. Auger centrifugal pump comprises impeller with hub with hollow main shaft 1 attached to hub end face. Said hollow main shaft houses extra shaft 6 running in two bearings 7, 8. One extension of shaft 6 accommodates auger 9, while opposite extension of said shaft is furnished with thrust collar 11. Pump inlet has toroidal casing 28 with chamber 29 and hydraulic turbine vane guide 30. Auger ring 10 accommodates hydraulic turbine blades 27. Pump outlet communicates, via pipeline 31 with chamber 29 of toroidal casing 28. Impeller hub 3 has holes 18. Seal 34 is arranged between shafts 1, 6, while main shaft 1 has bearing lubrication holes 33.

EFFECT: improved cavitation properties.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано преимущественно для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных включений, в любых отраслях техники.The invention relates to a pump engineering industry and can be used primarily for pumping liquids that do not contain abrasive inclusions in any technical field.

Известен шнекоцентробежный насос по RU 2094660 С1, 27.10.1997, содержащий разъемный корпус, центробежные рабочие колеса (крыльчатки), шнек, вал и опорные узлы в виде подшипников скольжения и качения. Насос имеет плохие кавитационные свойства.Known screw centrifugal pump according to RU 2094660 C1, 10.27.1997, containing a split housing, centrifugal impellers (impellers), auger, shaft and support units in the form of sliding and rolling bearings. The pump has poor cavitation properties.

Наиболее близким к изобретению является шнекоцентробежный насос по RU 2106534 С1, 10.03.1998. Известный шнекоцентробежный насос содержит корпус, крыльчатку со ступицей, к торцу которой подсоединен основной вал, и шнек. Шнек улучшает кавитационные свойства насоса, т.к. он обладает лучшими кавитационными свойствами, чем центробежная крыльчатка. Шнек обеспечивает повышение кавитационных свойств насоса, но он механически связан с рабочим колесом насоса и имеет с ним одинаковую угловую скорость вращения. Это не позволяет эксплуатировать насос на очень больших оборотах, например 40…100 тыс. об/мин, поэтому такие насосы в настоящее время не применяются.Closest to the invention is a screw centrifugal pump according to RU 2106534 C1, 03/10/1998. Known screw centrifugal pump contains a housing, an impeller with a hub, to the end of which the main shaft is connected, and a screw. The screw improves the cavitation properties of the pump, as it has better cavitation properties than a centrifugal impeller. The screw provides an increase in the cavitation properties of the pump, but it is mechanically connected to the impeller of the pump and has the same angular rotation speed with it. This does not allow the pump to be operated at very high speeds, for example 40 ... 100 thousand rpm, therefore, such pumps are not currently used.

Задачей создания изобретения является улучшение кавитационных свойств насоса.The objective of the invention is to improve the cavitation properties of the pump.

Технический результат достигается за счет того, что в шнекоцентробежном насосе, содержащем крыльчатку со ступицей, к торцу которой подсоединен основной вал, согласно изобретению основной вал выполнен полым, внутри него на двух подшипниках установлен дополнительный вал, на одном конце которого установлен шнек, на противоположном конце дополнительного вала выполнен упорный бурт, на входе в насос установлен тороидальный корпус с полостью и сопловым аппаратом гидротурбины, а на бандаже шнека установлены рабочие лопатки гидротурбины, выход из насоса трубопроводом соединен с полостью тороидального корпуса.The technical result is achieved due to the fact that in the screw centrifugal pump containing an impeller with a hub, to the end of which the main shaft is connected, according to the invention, the main shaft is hollow, an additional shaft is installed on two bearings on it, at one end of which there is a screw, at the opposite end an additional shaft made a thrust collar, at the inlet to the pump a toroidal casing with a cavity and a nozzle apparatus of the turbine is installed, and on the screw of the screw working blades of the turbine are installed, the outlet from the pump conduit connected with the cavity of the toroidal body.

В ступице крыльчатки могут быть выполнены отверстия, между валами выполнено уплотнение, а в основном валу - отверстия для обеспечения смазки подшипников.Holes can be made in the hub of the impeller, a seal is made between the shafts, and holes are provided in the main shaft to ensure lubrication of the bearings.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображен шнекоцентробежный насос, продольный разрез.The invention is illustrated by the drawing, which schematically shows a screw centrifugal pump, a longitudinal section.

Шнекоцентробежный насос содержит основной вал 1, который выполнен пустотелым. К основному валу 1 прикреплена крыльчатка 2, имеющая ступицу 3. Основной вал 1 установлен на основном подшипнике 4 в корпусе 5. Дополнительный вал 6 проходит внутри вала 1 и установлен на двух подшипниках 7 и 8, которые установлен внутри вала 1. Подшипник 7 является упорным и воспринимает осевые нагрузки. На одном конце дополнительного вала 6, со стороны входа в насос, установлен шнек 9, имеющий бандаж 10, а на другом конце - упорный бурт 11 для передачи осевой силы на подшипник 7. К корпусу 5 подстыкованы входной корпус 12, имеющий полость 13, и выходной корпус 14, имеющий полость 15. Между шнеком 9 и крыльчаткой 2 образована полость 16. Со стороны заднего торца крыльчатки 2 выполнена разгрузочная полость 17. В ступице 3 крыльчатки 2 выполнены отверстия 18, выходящие в полость 19 перед подшипником 7. За подшипником 7 выполнена полость 20. На заднем торце ступицы 3 крыльчатки 2 выполнено заднее уплотнение 21, предназначенное для ограничения утечек перекачиваемого продукта и разгрузки осевой силы, действующей на основной подшипник 4. В передней части крыльчатки 2 выполнено переднее уплотнение 22. Переднее уплотнение 22 сводит до минимума утечки перекачиваемого продукта, перетекающие между корпусом 5 и крыльчаткой 2.The screw centrifugal pump comprises a main shaft 1, which is hollow. An impeller 2 is attached to the main shaft 1 and has a hub 3. The main shaft 1 is mounted on the main bearing 4 in the housing 5. The additional shaft 6 extends inside the shaft 1 and is mounted on two bearings 7 and 8, which are installed inside the shaft 1. The bearing 7 is thrust and perceives axial loads. At one end of the additional shaft 6, from the side of the pump inlet, there is a screw 9 having a band 10, and at the other end there is a thrust collar 11 for transmitting axial force to the bearing 7. An input case 12 having a cavity 13 is docked to the housing 5, and an outlet housing 14 having a cavity 15. A cavity 16 is formed between the screw 9 and the impeller 2. An unloading cavity 17 is formed on the side of the rear end of the impeller 2. Holes 18 are made in the hub 3 of the impeller 2 and exit into the cavity 19 in front of the bearing 7. Behind the bearing 7 cavity 20. At the rear end of the hub 3 the impeller 2 has a rear seal 21, designed to limit leaks of the pumped product and unload the axial force acting on the main bearing 4. In front of the impeller 2, the front seal 22 is made. The front seal 22 minimizes leakage of the pumped product flowing between the housing 5 and the impeller 2.

Перед основным подшипником 4 выполнена полость 23, а за ним - полость 24. С полостью 24 сообщается дренажный штуцер 25. Внутри основного вала 1 выполнены отверстия 33. Основной вал 1 уплотнен уплотнением 26, а между основным и дополнительным валами 1, 6 выполнено уплотнение 34. Уплотнения 26 и 34 уплотняют полости подшипников 4 и 7.In front of the main bearing 4, a cavity 23 is made, and behind it, a cavity 24. A drainage fitting 25 is connected to the cavity 24. Holes 33 are made inside the main shaft 1. The main shaft 1 is sealed with a seal 26, and a seal 34 is made between the main and additional shafts 1, 6 Seals 26 and 34 seal the cavities of bearings 4 and 7.

На внешней поверхности бандажа 10 шнека 9 выполнены рабочие лопатки 27 гидротурбины, а внутри входного корпуса 12 установлен тороидальный корпус 28 с полостью 29 и сопловым аппаратом 30 на его торце, расположенным против рабочих лопаток 27 гидротурбины. К полости 29 подсоединен трубопровод 31, другой конец которого соединен с полостью 15 выходного корпуса 14. В трубопроводе 31 установлен жиклер 32.On the outer surface of the bandage 10 of the screw 9, the turbine blades 27 are made, and inside the inlet housing 12 a toroidal housing 28 with a cavity 29 and a nozzle apparatus 30 at its end located opposite the blades 27 of the hydraulic turbine is installed. A pipe 31 is connected to the cavity 29, the other end of which is connected to the cavity 15 of the output housing 14. A nozzle 32 is installed in the pipe 31.

При включении привода (не показан) раскручивается основной вал 1 с крыльчаткой 2. Внутри крыльчатки 2 и на выходе из нее повышается давление перекачиваемого продукта. Часть продукта (10…15%) из полости 15 по трубопроводу 31 поступает в полость 29 и далее через сопловой аппарат 30 гидротурбины - на рабочее колесо 27 гидротурбины и раскручивает его вместе со шнеком 9. Это расход перекачиваемого продукта возвращается на вход в крыльчатку 2. Дополнительный вал 6 и шнек 9, вследствие небольшого расхода перекачиваемого продукта, проходящего через рабочее колесо 27 гидротурбины (10…15% от общего расхода) вращается значительно медленнее, чем основной вал 1, т.е. шнек 9 вращается с меньшими оборотами, чем крыльчатка 2. Это благоприятно сказывается на кавитационных свойствах насоса в целом и одновременно позволяет спроектировать крыльчатку 2 для работы на очень больших скоростях, что уменьшает вес и габариты насоса. Подбором диаметра жиклера 32 можно настроить оптимальный режим работы шнека 9. Это позволит получать одинаковые кавитационные характеристики насосов при их серийном изготовлении.When you turn on the drive (not shown) untwists the main shaft 1 with the impeller 2. Inside the impeller 2 and at the outlet of it increases the pressure of the pumped product. A part of the product (10 ... 15%) from the cavity 15 enters the cavity 29 through the pipe 31 and then through the nozzle apparatus 30 of the turbine to the impeller 27 of the turbine and spins it together with the screw 9. This flow rate of the pumped product is returned to the inlet of the impeller 2. The additional shaft 6 and the screw 9, due to the small flow rate of the pumped product passing through the impeller 27 of the turbine (10 ... 15% of the total flow) rotates much more slowly than the main shaft 1, i.e. the screw 9 rotates at lower speeds than the impeller 2. This favorably affects the cavitation properties of the pump as a whole and at the same time allows the impeller 2 to be designed to operate at very high speeds, which reduces the weight and dimensions of the pump. By selecting the diameter of the nozzle 32, it is possible to adjust the optimal operating mode of the screw 9. This will allow to obtain the same cavitation characteristics of the pumps in their serial production.

Утечки перекачиваемого продукта, которые прошли через заднее уплотнение 21, используются для смазки основного подшипника 4, поступают в полость 23 и далее через основной подшипник 4 в дренажный штуцер 25 и на вход насоса или сбрасываются, если перекачиваемый продукт неядовитый и утечки перекачиваемого продукта небольшие. Давление в разгрузочной полости 17 будет меньше, чем в полости 15 на выходе из насоса. Это позволит уменьшить осевую силу, действующую на основной подшипник 4 в сторону входа в насос, и в идеальном случае разгрузить осевое усилие до нулевого значения.Leaks of the pumped product that passed through the rear seal 21 are used to lubricate the main bearing 4, enter the cavity 23 and then through the main bearing 4 to the drainage nozzle 25 and to the pump inlet or are discharged if the pumped product is non-toxic and the leakage of the pumped product is small. The pressure in the discharge cavity 17 will be less than in the cavity 15 at the outlet of the pump. This will reduce the axial force acting on the main bearing 4 towards the pump inlet, and in the ideal case, unload the axial force to zero.

Часть расхода проходит через отверстия 18 и полость 20 на смазку и охлаждение подшипника 7, а далее через отверстия 33 отводятся в полость 24, а затем в дренажный штуцер 25 и на вход насоса или сбрасываются. Уплотнения 26 и 34 предотвращают утечку перекачиваемого продукта.Part of the flow rate passes through the holes 18 and the cavity 20 for lubrication and cooling of the bearing 7, and then through the holes 33 are discharged into the cavity 24, and then into the drainage fitting 25 and to the pump inlet or are discharged. Seals 26 and 34 prevent leakage of the pumped product.

Применение изобретения позволяет:The application of the invention allows:

1. Значительно улучшить кавитационные свойства насоса за счет уменьшения скорости вращения шнека и применения консольной схемы.1. Significantly improve the cavitation properties of the pump by reducing the speed of rotation of the screw and the use of a cantilever circuit.

2. Спроектировать насос очень большой мощности за счет повышения частоты вращения крыльчатки.2. Design a pump of very high power by increasing the speed of the impeller.

3. Предотвратить срыв потока перекачиваемого компонента в насосе, ранее возникающего вследствие кавитации на его входе.3. To prevent the stall of the flow of the pumped component in the pump, previously arising due to cavitation at its inlet.

4. Создать насос с минимальным весом и габаритами при большом напоре и производительности за счет вращения основного вала с максимально возможной частотой вращения.4. Create a pump with a minimum weight and dimensions with a large head and capacity due to the rotation of the main shaft with the highest possible rotation speed.

5. Разгрузить осевые силы, действующие на основной подшипник.5. Relieve axial forces acting on the main bearing.

6. Уменьшить утечки перекачиваемого продукта в дренаж,6. Reduce leakage of the pumped product into the drain,

7. Обеспечить смазку и охлаждение всех подшипников насоса перекачиваемым продуктом.7. Provide lubrication and cooling of all pump bearings with the pumped product.

8. Увеличить КПД насоса.8. Increase pump efficiency.

Claims (2)

1. Шнекоцентробежный насос, содержащий крыльчатку со ступицей, к торцу которой подсоединен основной вал, отличающийся тем, что основной вал выполнен полым, внутри него на двух подшипниках установлен дополнительный вал, на одном конце которого установлен шнек, на противоположном конце дополнительного вала выполнен упорный бурт, на входе в насос установлен тороидальный корпус с полостью и сопловым аппаратом гидротурбины, а на бандаже шнека установлены рабочие лопатки гидротурбины, выход из насоса трубопроводом соединен с полостью тороидального корпуса.1. A screw centrifugal pump containing an impeller with a hub, to the end of which a main shaft is connected, characterized in that the main shaft is hollow, an additional shaft is installed on two bearings, a screw is installed on one end of it, a thrust collar is made on the opposite end of the additional shaft , a toroidal casing with a cavity and a nozzle apparatus of a turbine is installed at the pump inlet, and working blades of a turbine are installed on the screw band, the pump outlet is connected to the toroid cavity by a pipeline linen case. 2. Шнекоцентробежный насос по п.1, отличающийся тем, что в ступице крыльчатки выполнены отверстия, между валами выполнено уплотнение, а в основном валу - отверстия для обеспечения смазки подшипников. 2. The screw centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the holes are made in the hub of the impeller, the seal is made between the shafts, and the holes are made in the main shaft for lubricating the bearings.