RU2614299C2 - Centrifugal screw pump - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: centrifugal screw pump comprises a housing (1) with inlet (2) and outlet (3), a pump head (4), a partition (5), a shaft (6) an impeller (7) and a screw (8). The housing (1) and the pump head (4) are connected to the bearing housing (9). There is a high-pressure chamber (10) between the partition (5) and the pump head (4) which is connected to the outlet (3) by passages (11). The partition (5) forms a hub plate (13) seal (12) of the impeller (7) and groove seals (14), (15) of the barrel (16), the separating chamber (17) is positioned between them and connected to the chamber ( 10) by the holes (18). The partition (5), the plate (13) and the barrel (16) form a discharging chamber (19) which is connected to the impeller (7) entrance chamber (21) by the holes (20) in the plate (13). There is a drain cavity (22) behind the seal (15) which is separated from the bearings (24), (25) by the shaft (6) seal (26). The cavity (22) is connected by drain passages (23) which are made in the pump head (4).

EFFECT: exclusion of environment air entering the pump and the deterioration of its anti-cavitation properties by maintaining the chamber pressure close to the pressure at the pump outlet during the pump operation.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в насосах общего назначения и в насосах авиационных и жидкостных ракетных двигателей.The invention relates to the field of pump engineering and can be used in general purpose pumps and in pumps of aircraft and liquid rocket engines.

В различных отраслях промышленности находят применение шнекоцентробежные насосы. Известен шнекоцентробежный насос, содержащий корпус с подводом и отводом насоса, крышку, крыльчатку, шнек, уплотнения вала, несущий и покрывной диски крыльчатки с уплотнениями, разгрузочные отверстия в несущем диске крыльчатки, и разгрузочную полость, ограниченную уплотнением и втулкой несущего диска крыльчатки и разгрузочные отверстия в несущем диске, соединяющие разгрузочную полость с полостью на входе в крыльчатку.In various industries screw centrifugal pumps are used. A screw centrifugal pump is known, comprising a housing with a pump inlet and outlet, a cover, an impeller, an auger, shaft seals, a bearing and cover impeller disks with seals, discharge openings in the impeller support disk, and an discharge cavity limited by a seal and a sleeve of the impeller support disk and discharge openings in the carrier disk, connecting the discharge cavity with the cavity at the entrance to the impeller.

(Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки» Г.Г. Гахун, В.И. Баулин, В.А. Володин и др. Под общ. ред. Г.Г. Гахуна. - М.: Машиностроение, 1989, с. 211, рис. 10.12).(Construction and design of liquid-propellant rocket engines: A textbook for university students majoring in “Aircraft engines and power plants” G.G. Gakhun, V.I. Baulin, V.A. Volodin, etc. Under the general editorship of G.G. Gakhuna. - M.: Mechanical Engineering, 1989, p. 211, Fig. 10.12).

Известный шнекоцентробежный насос обладает следующим недостатком. В указанном насосе для разгрузки подшипников от гидродинамических сил в крыльчатке диаметр уплотнения несущего диска больше диаметра уплотнения покрывного диска. При относительно низкой рабочей частоте вращения и низком давлении на входе в насос величина давления в разгрузочной полости может быть меньше величины давления окружающей среды. Это может привести к протечке воздуха из окружающей среды через уплотнения вала в проточную часть насоса, что ухудшает его антикавитационные качества и приводит к срыву режима работы насоса.Known screw centrifugal pump has the following disadvantage. In the specified pump for unloading bearings from hydrodynamic forces in the impeller, the diameter of the seal of the bearing disk is larger than the diameter of the seal of the cover disk. With a relatively low operating speed and low pressure at the pump inlet, the pressure in the discharge cavity may be less than the ambient pressure. This can lead to leakage of air from the environment through the shaft seals into the flow part of the pump, which impairs its anti-cavitation qualities and leads to a breakdown of the pump operation mode.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка шнекоцентробежного насоса путем исключения протечки в полости насоса воздуха из окружающей среды.The task of the invention is to remedy this drawback of the screw centrifugal pump by eliminating leakage in the cavity of the pump air from the environment.

Поставленная задача достигается тем, что в центробежном насосе, содержащем корпус с подводом и отводом насоса, крышку, крыльчатку, шнек, уплотнение вала, несущий диск крыльчатки с уплотнением, разгрузочные отверстия в несущем диске крыльчатки и разгрузочную полость, ограниченную уплотнением несущего диска и втулкой крыльчатки и разгрузочные отверстия в несущем диске, соединяющие разгрузочную полость с полостью на входе в крыльчатку, согласно изобретению между несущим диском крыльчатки и крышкой установлена перегородка, образующая со стороны крышки полость высокого давления, соединенную каналами в периферийной части с отводом насоса и в нижней части с разделительной полостью, ограниченной двумя щелевыми уплотнениями втулки крыльчатки, и полость слива после щелевого уплотнения с каналами слива в крышке.The problem is achieved in that in a centrifugal pump containing a housing with inlet and outlet of the pump, a cover, an impeller, a screw, a shaft seal, an impeller bearing disk with a seal, discharge openings in the impeller carrier disk and an unloading cavity limited by the carrier disk seal and the impeller hub and discharge openings in the carrier disk connecting the discharge cavity with the cavity at the inlet of the impeller, according to the invention, a partition is formed between the carrier disk of the impeller and the lid forming with cover torons a high-pressure cavity connected by channels in the peripheral part to the pump outlet and in the lower part with a separation cavity bounded by two slotted seals of the impeller sleeve, and a drain cavity after a gap seal with drain channels in the cover.

Полость слива может быть соединена с окружающей средой каналами слива в крышке или соединена каналами слива в крышке с магистралью гидравлической системы, в которой используется насос.The drain cavity may be connected to the environment by drain channels in the lid or connected by drain channels in the lid to the hydraulic line in which the pump is used.

Предлагаемый центробежный насос представлен на чертеже, где:The proposed centrifugal pump is shown in the drawing, where:

1 - корпус насоса,1 - pump housing,

2 - подвод насоса,2 - pump inlet,

3 - отвод,3 - tap

4 - крышка,4 - cover

5 - перегородка,5 - partition,

6 - вал,6 - shaft

7 - крыльчатка,7 - impeller,

8 - шнек,8 - auger,

9 - корпус подшипников,9 - bearing housing

10 - полость высокого давления,10 - cavity high pressure

11 - каналы подвода,11 - supply channels,

12 - уплотнение несущего диска,12 - seal carrier disk,

13 - несущий диск,13 - carrier disk

14, 15 - щелевое уплотнение,14, 15 - gap seal,

16 - втулка,16 - sleeve

17 - разделительная полость,17 - dividing cavity,

18 - отверстия,18 - holes

19 - разгрузочная полость,19 - discharge cavity

20 - разгрузочные отверстия,20 - discharge openings,

21 - полость входа крыльчатки,21 - the cavity of the entrance of the impeller,

22 - полость слива,22 - drain cavity

23 - каналы слива,23 - drain channels

24, 25 - подшипник,24, 25 - bearing

26 - уплотнение вала.26 - shaft seal.

Шнекоцентробежный насос состоит из корпуса насоса 1 с подводом насоса 2 и отводом 3, крышки 4, перегородки 5 и установленных на валу 6 крыльчатки 7 и шнека 8. Корпус насоса 1 и крышка 4 соединены с корпусом 9 подшипников. Между перегородкой 5 и крышкой 4 выполнена полость 10 высокого давления, соединенная в периферийной части с отводом 3 каналами 11 подвода. Перегородка 5 образует уплотнение12 несущего диска 13 крыльчатки 7 и щелевые уплотнения 14 и 15 втулки 16 крыльчатки 7, между которыми расположена разделительная полость 17, соединенная отверстиями 18 с полостью 10 высокого давления. Перегородка 5, несущий диск 13 и втулка 16 крыльчатки 7 образуют разгрузочную полость 19, соединенную разгрузочными отверстиями 20 в диске 13 с полостью 21 входа крыльчатки 7. После щелевого уплотнения 15 помещена полость 22 слива, отделенная от подшипников 24 и 25 уплотнением 26 вала 6. Полость 22 слива соединена каналами 23 слива в крышке 4 с окружающей средой. Для исключения потери рабочей жидкости во внешнюю среду каналы 23 слива могут соединяться с магистралью гидравлической системы, в которой используется насос.The screw centrifugal pump consists of a pump housing 1 with a pump inlet 2 and an outlet 3, a cover 4, a partition 5 and impellers 7 and auger 8 mounted on the shaft 6. Pump housing 1 and cover 4 are connected to the bearing housing 9. Between the partition 5 and the cover 4, a high-pressure cavity 10 is made, connected in the peripheral part to the outlet 3 by supply channels 11. The partition 5 forms a seal 12 of the carrier disk 13 of the impeller 7 and gap seals 14 and 15 of the sleeve 16 of the impeller 7, between which there is a separation cavity 17, connected by holes 18 with a cavity 10 of high pressure. The partition 5, the bearing disk 13 and the impeller sleeve 16 form a discharge cavity 19 connected by discharge holes 20 in the disk 13 to the impeller inlet cavity 21 7. After the slotted seal 15, a drain cavity 22 is separated from the bearings 24 and 25 by the shaft seal 26. The drain cavity 22 is connected by drain channels 23 in the lid 4 to the environment. To exclude the loss of the working fluid in the external environment, the drain channels 23 can be connected to the trunk of the hydraulic system in which the pump is used.

При работе шнекоцентробежного насоса жидкость поступает из подвода 2 на вход шнека 8 и далее в полость 21 входа крыльчатки 7 и отвод 3. Часть жидкости с выхода крыльчатки 7 утекает чрез уплотнение 12 несущего диска 13 крыльчатки 7 в разгрузочную полость 19 и далее через разгрузочные отверстия 20 в полость 21 входа крыльчатки 7. Из отвода 3 насоса часть жидкости по каналам 11 подвода подводится в полость 10 высокого давления, затем через отверстия 18 поступает в разделительную полость 17 и утекает через щелевые уплотнения 14 и 15 втулки 16 крыльчатки 7. Жидкость, вытекающая из щелевого уплотнения 14, поступает в разгрузочную полость 19, где смешивается с утечками жидкости через уплотнение 12 несущего диска 13. Утечка жидкости через щелевое уплотнение 15 поступает в полость 22 слива. Протечке жидкости из полости 22 слива в сторону подшипников 24, 25 препятствует уплотнение 26 вала 6. Из полости 22 слива жидкость отводится по каналам 23 слива в окружающую среду. В варианте насоса жидкость из полости 22 слива по каналам 23 слива может отводиться в магистраль гидравлической системы.During the operation of the screw centrifugal pump, the liquid enters from the inlet 2 to the inlet of the auger 8 and then to the cavity 21 of the inlet of the impeller 7 and the outlet 3. Part of the liquid from the outlet of the impeller 7 flows through the seal 12 of the carrier disk 13 of the impeller 7 into the discharge cavity 19 and then through the discharge openings 20 in the cavity 21 of the inlet of the impeller 7. From the outlet 3 of the pump, a part of the liquid is supplied through the supply channels 11 to the high pressure cavity 10, then through the openings 18 it enters the separation cavity 17 and flows through the gap seals 14 and 15 of the impeller bushing 16. 7. Liquid s flowing out of the gap seals 14, enters the discharge cavity 19 where it is mixed with the liquid leaks through the seal 12 of the carrier disc 13. The fluid leakage through the seal slit 15 enters the cavity 22 drain. The fluid leakage from the drain cavity 22 towards the bearings 24, 25 is prevented by the seal 26 of the shaft 6. From the drain cavity 22, the liquid is discharged through the drain channels 23 into the environment. In a variant of the pump, liquid from the drain cavity 22 through the drain channels 23 can be discharged into the hydraulic line.

В предлагаемом изобретении величина давления в разделительной полости 17 близка к величине давления на выходе насоса, что исключает возможность поступления в насос воздуха из окружающей среды и ухудшения антикавитационных качеств насоса. Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет выполнять отвод жидкости из полости слива в магистраль гидравлической системы с давлением и температурой рабочей жидкости, превышающими давление и температуру жидкости, протекающей через полость 21 входа крыльчатки 7. Благодаря этому расширяется область применения шнекоцентробежного насоса без ухудшения его экономичности и антикавитационных качеств.In the present invention, the pressure in the separation cavity 17 is close to the pressure at the pump outlet, which excludes the possibility of air entering the pump from the environment and deterioration of the anti-cavitation qualities of the pump. In addition, the present invention allows the discharge of fluid from the discharge cavity into the hydraulic system line with a pressure and temperature of the working fluid exceeding the pressure and temperature of the fluid flowing through the cavity 21 of the inlet of the impeller 7. This expands the scope of the screw centrifugal pump without compromising its economy and anti-cavitation qualities.

Экспериментальные исследования показали, что благодаря предлагаемому изобретению обеспечивается бессрывная работа шнекоцентробежного насоса при отводе жидкости из полости 22 низкого давления как в окружающую атмосферную среду, так и в магистрали гидравлической системы с давлением и температурой рабочей жидкости, превышающими давление и температуру жидкости в проточных каналах крыльчатки 7.Experimental studies have shown that due to the invention, the screw-centrifugal pump is continuously discharged when liquid is drained from the low-pressure cavity 22 both into the ambient atmosphere and in the hydraulic line with a pressure and temperature of the working fluid exceeding the pressure and temperature of the fluid in the flow channels of the impeller 7 .

Claims (3)

1. Шнекоцентробежный насос, содержащий корпус с подводом и отводом насоса, крышку, крыльчатку, шнек, уплотнение вала, несущий диск крыльчатки с уплотнением, разгрузочные отверстия в несущем диске крыльчатки и разгрузочную полость, ограниченную уплотнением несущего диска и втулкой крыльчатки и разгрузочные отверстия в несущем диске, соединяющие разгрузочную полость с полостью на входе в крыльчатку, отличающийся тем, что между несущим диском крыльчатки и крышкой установлена перегородка, образующая со стороны крышки полость высокого давления, соединенную каналами в периферийной части с отводом насоса и в нижней части с разделительной полостью, ограниченной двумя щелевыми уплотнениями втулки крыльчатки, и полость слива после щелевого уплотнения с каналами слива в крышке.1. A screw centrifugal pump comprising a housing with a pump inlet and outlet, a cover, an impeller, an auger, a shaft seal, an impeller bearing disc with a seal, discharge openings in the impeller support disk and an unloading cavity limited by the support disk seal and the impeller sleeve and discharge openings in the support a disk connecting the discharge cavity with a cavity at the entrance to the impeller, characterized in that a partition is installed between the impeller carrier disk and the cover, forming a high-pressure cavity on the side of the cover a channel connected in the peripheral part to the pump outlet and in the lower part with a separation cavity bounded by two slotted seals of the impeller sleeve, and a drain cavity after the gap seal with drain channels in the cover. 2. Шнекоцентробежный насос по п. 1, отличающийся тем, что полость слива соединена с окружающей средой каналами слива в крышке.2. The screw centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the drain cavity is connected to the environment by drain channels in the lid. 3. Шнекоцентробежный насос по п. 1, отличающийся тем, что полость слива соединена каналами слива в крышке с магистралью гидравлической системы, в которой используется насос.3. The screw centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the drain cavity is connected by drain channels in the lid to the main line of the hydraulic system in which the pump is used.

Images