RU2777508C1 - High pressure centrifugal pump - Google Patents

Abstract

FIELD: pumping.

SUBSTANCE: The invention relates to pumping and can be used for pumping liquids, including those contaminated with abrasive impurities, such as sand. High-pressure centrifugal pump, consisting of a shaft with impellers, outriggers of the shaft in the form of plain bearings, a housing with guide vanes fixed in it, equipped with inlet and outlet nozzles, while the plain bearing consists of an inner sleeve fixed to the shaft and an outer sleeve with helical grooves on the inner surface fixed in the housing, it is equipped with auxiliary pipelines with filters for supplying part of the pumped liquid to the plain bearings from the injection line and auxiliary pipelines with hydraulic throttles adjustable by control and control equipment for draining liquid from the plain bearings into the inlet pipe, and external sleeves of plain bearings are made of elastomer with Poisson's ratio close to 0.5 (for example, rubber) and are provided with through axial channels evenly spaced throughout the volume of the sleeve.

EFFECT: reduction of vibration of the pumping unit, increase of its reliability and durability.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для перекачивания жидкости, в том числе загрязненной абразивными примесями, например песком.The invention relates to pumping and can be used for pumping liquids, including those contaminated with abrasive impurities, such as sand.

Известен насос центробежный высоконапорный, содержащий ротор, опирающийся на выносные подшипники скольжения с принудительной подачей смазки и включающий установленные на валу рабочие колеса и отжимное устройство (Руденко А.А., Ильченко А.Я., Дмитренко С.Е. Модернизация двухкорпусных питательных насосов для тепловых электростанций // Энергетика и ТЭК- 2012-№9/10 - с. 64).A well-known centrifugal high-pressure pump, containing a rotor based on remote bearings with forced lubrication and including shaft-mounted impellers and a wringer device (Rudenko A.A., Ilchenko A.Ya., Dmitrenko S.E. Modernization of double-casing feed pumps for thermal power plants // Energy and TEK-2012-№9/10 - p. 64).

Недостатками такой конструкции являются сложность системы смазки и отсутствие демпфирующих свойств у подшипников скольжения, выполненных в виде металлических втулок с антифрикционным покрытием поверхности трения.The disadvantages of this design are the complexity of the lubrication system and the lack of damping properties of plain bearings made in the form of metal bushings with anti-friction coating of the friction surface.

Известны центробежные многоступенчатые насосы по ТУ 3631-001-35778397-2017 «Насосы и агрегаты электронасосные центробежные типа НЦС» состоящие из вала с рабочими колесами, корпуса с закрепленными в нем направляющими аппаратами, маслосистемой для смазки и охлаждения подшипников скольжения, состоящих из корпуса и вкладыша, рабочая поверхность которого выполнена из бабита.Centrifugal multistage pumps are known according to TU 3631-001-35778397-2017 "Pumps and electric centrifugal pump units of the NCS type" consisting of a shaft with impellers, a housing with guide vanes fixed in it, an oil system for lubrication and cooling of plain bearings, consisting of a housing and an insert , the working surface of which is made of babite.

Недостатками таких насосов являются сложность конструкции из-за наличия маслосистемы, отсутствие у подшипников демпфирующих вибрационные нагрузки и компенсирующих перекосы свойств. The disadvantages of such pumps are the complexity of the design due to the presence of an oil system, the lack of damping vibration loads and misalignment-compensating properties in the bearings.

Известен центробежный насос по патенту RU2062360 MKU6 F04D 1/04, содержащий ротор в виде вала с установленными на нем рабочими колесами и корпус в котором под оба конца вала установлены подшипники скольжения с гидростатическими полостями гидравлически подключенными к выходу насоса, причем рабочие поверхности подшипников выполнены из твердого износостойкого материала.A centrifugal pump is known according to patent RU2062360 MKU6 F04D 1/04, containing a rotor in the form of a shaft with impellers mounted on it and a housing in which slide bearings with hydrostatic cavities hydraulically connected to the pump outlet are installed under both ends of the shaft, and the working surfaces of the bearings are made of solid wear resistant material.

Недостатками данного устройства являются отсутствие демпфирующих свойств подшипников скольжения, их чувствительность к перекосу, нерегулируемость темпов отбора перекачиваемой жидкости в гидростатические полости для достижения качественной смазки и охлаждения подшипников скольжения.The disadvantages of this device are the lack of damping properties of the bearings, their sensitivity to misalignment, the unregulated rate of selection of the pumped liquid into the hydrostatic cavity to achieve high-quality lubrication and cooling of the bearings.

Известен центробежный насос типа ЦНСнпоТУ 3666-000-00147105-2003«Насосы центробежныесекционные ЦНСн 60-66…330 УХЛ5 и ЦНСн 180-85…425 УХЛ5. Модернизация при капитальном ремонте» производства ТЦ ОАО«Торговый дом» «Боткинский завод» (прототип), состоящий из вала с рабочими колесами, опирающегося на подшипники скольжения, корпуса с закрепленными в нем направляющими аппаратами и снабженного входным и выходным патрубками, причем подшипники состоят из внутренней металлической втулки, закрепленной на валу, и зафиксированной в корпусе наружной втулки, выполненной из материала ФУТ, с винтовыми канавками на внутренней поверхности, являющимися элементами гидравлической связи нагнетательной и всасывающей линии, по которым осуществляется переток части перекачиваемой жидкости для охлаждения и смазки подшипника.Known centrifugal pump type TsNSnpoTU 3666-000-00147105-2003 "Pumps centrifugal section TsNSn 60-66 ... 330 UHL5 and TsNSn 180-85 ... 425 UHL5. Modernization during overhaul" produced by the shopping center OJSC "Trading House" "Botkinsky Zavod" (prototype), consisting of a shaft with impellers, based on plain bearings, a housing with guide vanes fixed in it and equipped with inlet and outlet pipes, the bearings consist of an inner metal bushing fixed on the shaft and fixed in the body of an outer bushing made of FUT material, with helical grooves on the inner surface, which are elements of the hydraulic connection of the discharge and suction lines, through which a part of the pumped liquid flows for cooling and lubricating the bearing.

Недостатками данного устройства являются отсутствие у подшипников скольжения демпфирующих и компенсирующих свойств, высокая вероятность попадания механических включений, содержащихся в вязкой перекачиваемой среде, особенно мелких, в зону трения втулок подшипников, отсутствие контрольно-управляющего механизма по обеспечению оптимальной температуры подшипниковых узлов в сочетании с качественной смазкой.The disadvantages of this device are the absence of damping and compensating properties in plain bearings, a high probability of mechanical inclusions contained in a viscous pumped medium, especially small ones, getting into the friction zone of the bearing bushings, the absence of a control and operating mechanism to ensure the optimum temperature of the bearing assemblies in combination with high-quality lubrication .

Технической задачей предложенного изобретения является повышение работоспособности и надежности центробежного насоса демпфированием колебаний ротора насоса и фильтрацией механических примесей из перекачиваемой жидкости, поступающей к подшипникам.The technical objective of the proposed invention is to improve the efficiency and reliability of a centrifugal pump by damping the oscillations of the pump rotor and filtering mechanical impurities from the pumped fluid supplied to the bearings.

Результат достигается тем, что насос центробежный высоконапорный снабжен вспомогательными трубопроводами с фильтрами для подвода к подшипникам скольжения из линии нагнетания части перекачиваемой жидкости и трубопроводами с регулируемыми контрольно-управляющей аппаратурой гидравлическими дросселями для отвода жидкости от подшипников скольжения во входной патрубок, а наружные втулки подшипников скольжения выполнены из эластомера с коэффициентом Пуассона близким к 0,5 (например из резины) и снабжены сквозными каналами равномерно распределенными по всему объему втулки.The result is achieved by the fact that the high-pressure centrifugal pump is equipped with auxiliary pipelines with filters for supplying part of the pumped liquid to the plain bearings from the discharge line and pipelines with adjustable hydraulic throttles for draining fluid from the plain bearings into the inlet pipe, and the outer bushings of the plain bearings are made from an elastomer with a Poisson's ratio close to 0.5 (for example, from rubber) and are equipped with through channels evenly distributed throughout the volume of the sleeve.

На фиг. 1 показан насос центробежный высоконапорный (в разрезе), а на фиг. 2 конструкция опоры вала с сечениями.In FIG. 1 shows a high-pressure centrifugal pump (in section), and Fig. 2 design of the shaft support with sections.

Насос центробежный высоконапорный (фиг. 1, 2) для перекачивания жидкости, в том числе загрязненной абразивными примесями, например, песком, состоит из вала 1 с рабочими колесами, выносных опор вала в виде подшипников скольжения, состоящих из внутренних 2 и наружных 3 втулок, вспомогательных трубопроводов 4 с фильтрами 5 абразивных примесей для подвода к подшипникам скольжения части перекачиваемой жидкости из линии нагнетания, вспомогательных трубопроводов 6 с регулируемыми контрольно-управляющей аппаратурой гидравлическими дросселями 7 для отвода жидкости от подшипников скольжения во входной патрубок, рабочих колес 8, установленных на валу 1, корпуса 9 с направляющими аппаратами, крышки входа 10 и крышки выхода 11.High-pressure centrifugal pump (Fig. 1, 2) for pumping liquids, including those contaminated with abrasive impurities, such as sand, consists of a shaft 1 with impellers, shaft outriggers in the form of plain bearings, consisting of 2 inner and 3 outer bushings, auxiliary pipelines 4 with filters 5 abrasive impurities for supplying part of the pumped liquid from the discharge line to the plain bearings, auxiliary pipelines 6 with hydraulic throttles 7 adjustable by control and control equipment for draining liquid from the plain bearings into the inlet pipe, impellers 8 mounted on the shaft 1 , housings 9 with guide vanes, inlet covers 10 and exit covers 11.

Устройство работает следующим образом. Часть перекачиваемой жидкости из нагнетательной линии поступает в подшипниковый узел по вспомогательному трубопроводу 4, в котором с помощью фильтра 5 механических включений происходит очистка ее от абразивных примесей (например песка). Эта жидкость, проходя по винтовым канавкам и сквозным осевым каналам в теле наружной втулки 3, выполненной из эластомера, отбирает тепловую энергию гистерезиса от наружной втулки, возникающую в процессе демпфирования вибрации вала 1 насоса и от трения между втулками. Одновременно происходит смазка подшипников жидкостью, проходящей через зазор между внутренней 2 и внешней 3 втулками и через винтовые канавки. Затем жидкость через вспомогательные трубопроводы 6 с гидравлическими дросселями 7, возвращается на прием насоса. Контрольно-управляющая аппаратура по полученным данным величин вибрации и температуры в опорах валов корректирует с помощью гидравлических дросселей перепад давления на торцах подшипников скольжения и расход жидкости через сквозные осевые каналы в наружных втулках 3 до получения оптимальных температур и демпфирующих свойств опор.The device works as follows. Part of the pumped liquid from the discharge line enters the bearing assembly through the auxiliary pipeline 4, in which, using a filter 5 of mechanical inclusions, it is cleaned from abrasive impurities (for example, sand). This liquid, passing through helical grooves and through axial channels in the body of the outer sleeve 3, made of elastomer, takes away the thermal energy of hysteresis from the outer sleeve, which occurs in the process of damping the vibration of the pump shaft 1 and from friction between the sleeves. At the same time, the bearings are lubricated with liquid passing through the gap between the inner 2 and outer 3 bushings and through the helical grooves. Then the liquid through auxiliary pipelines 6 with hydraulic throttles 7 returns to the pump intake. Based on the obtained data on the values of vibration and temperature in the shaft supports, the control and control equipment corrects, using hydraulic throttles, the pressure drop at the ends of the plain bearings and the fluid flow through the through axial channels in the outer bushings 3 until the optimal temperatures and damping properties of the supports are obtained.

Положительный эффект достигается существенным снижением амплитуды колебаний ротора насоса центробежного высоконапорного демпфирующими свойствами эластомеров внешних втулок в совокупности с регулирующим воздействием на их жесткость перепадов давлений в сквозных осевых каналах, создаваемых с помощью гидравлических дросселей.A positive effect is achieved by a significant decrease in the amplitude of oscillations of the rotor of a centrifugal high-pressure pump by the damping properties of the elastomers of the outer bushings in combination with the regulating effect on their stiffness of pressure drops in through axial channels created using hydraulic throttles.

Claims (1)

Насос центробежный высоконапорный, состоящий из вала с рабочими колесами, выносных опор вала в виде подшипников скольжения, корпуса с закрепленными в нем направляющими аппаратами, снабженного входным и выходным патрубками, при этом подшипник скольжения состоит из внутренней втулки, закрепленной на валу, и наружной втулки с винтовыми канавками на внутренней поверхности, зафиксированной в корпусе, отличающийся тем, что он снабжен вспомогательными трубопроводами с фильтрами для подвода к подшипникам скольжения из линии нагнетания части перекачиваемой жидкости и вспомогательными трубопроводами с регулируемыми контрольно-управляющей аппаратурой гидравлическими дросселями для отвода жидкости от подшипников скольжения во входной патрубок, а наружные втулки подшипников скольжения выполнены из эластомера с коэффициентом Пуассона, близким к 0,5 (например, из резины), и снабжены сквозными осевыми каналами, равномерно расположенными по всему объему втулки.High-pressure centrifugal pump, consisting of a shaft with impellers, shaft outriggers in the form of plain bearings, a housing with guide vanes fixed in it, equipped with inlet and outlet nozzles, while the plain bearing consists of an inner sleeve fixed to the shaft and an outer sleeve with helical grooves on the inner surface fixed in the housing, characterized in that it is equipped with auxiliary pipelines with filters for supplying part of the pumped liquid to the plain bearings from the injection line and auxiliary pipelines with adjustable control and control equipment hydraulic throttles for draining fluid from the plain bearings in the inlet branch pipe, and the outer bushings of the plain bearings are made of elastomer with a Poisson's ratio close to 0.5 (for example, rubber) and are provided with through axial channels evenly spaced throughout the volume of the bushing.

Images