RU57393U1 - CENTRIFUGAL PUMP WITH TWO-SIDED INPUT WHEEL - Google Patents

Abstract

Полезная модель "Центробежный насос с рабочим колесом двустороннего входа" относится к области гидромашиностроения и может быть использована преимущественно в нефтяном трубопроводном транспорте. Насос содержит полуспиральный подвод и спиральной отвод, образованные полостями в крышке и корпусе. За рабочим колесом установлен направляющий аппарат с 4-мя предлагаемыми вариантами конструктивного выполнения. Применение направляющего аппарата в сменном блоке с рабочим колесом двустороннего входа позволяет получить максимальный к.п.д. в диапазоне подач от 0,3 Q_ном до 1,25 Q_ном с обеспечением требуемых напоров, минимальные радиальные силы и вибрацию. 1 н.п., 4 з.п., 5 ил.The utility model “Centrifugal pump with a double-entry impeller” refers to the field of hydraulic engineering and can be used mainly in oil pipeline transport. The pump contains a semi-spiral inlet and a spiral outlet formed by cavities in the lid and housing. Behind the impeller, a guide apparatus with 4 proposed design options is installed. The use of a guide vane in a replaceable unit with a double-sided impeller allows maximum efficiency in the feed range from 0.3 Q _nom to 1.25 Q _nom with the required pressure, minimum radial forces and vibration. 1 n.p., 4 s.p., 5 ill.

Description

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, а именно, к центробежным горизонтальным одноступенчатым спиральным насосам с рабочим колесом двустороннего входа для перекачивания нефти, нефтепродуктов, воды и других жидкостей, сходных с водой по плотности, вязкости и химической активности, и может быть использована преимущественно в нефтяном трубопроводном транспорте.The utility model relates to the field of hydraulic engineering, namely, to centrifugal horizontal single-stage scroll pumps with a two-way inlet impeller for pumping oil, oil products, water and other liquids similar to water in density, viscosity and chemical activity, and can be used mainly in oil pipeline transport.

Известен центробежный горизонтальный одноступенчатый насос типа НМ с рабочим колесом двустороннего входа для перекачивания нефти по магистральным трубопроводам, содержащий полуспиральный подвод и двухзавитковый спиральный отвод, образованные полостями в крышке и корпусе. Рабочее колесо закреплено на валу, установленном на выносных подшипниках скольжения. Остаточное осевое усилие ротора воспринимают радиально-упорные подшипники. Концевые уплотнения ротора - торцового типа [Центробежные нефтяные насосы для магистральных трубопроводов: Каталог / Под общей редакцией В.А.Головина. - М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1989. - С.5]. Данная конструкция насоса выбрана в качестве прототипа для заявляемого объекта.Known centrifugal horizontal single-stage pump type NM with an impeller of a two-way inlet for pumping oil through pipelines, containing a semi-spiral inlet and a two-spiral spiral outlet formed by cavities in the lid and housing. The impeller is mounted on a shaft mounted on remote sliding bearings. The residual axial force of the rotor is perceived by angular contact bearings. End seals of the rotor - end type [Centrifugal oil pumps for main pipelines: Catalog / Under the general editorship of VA Golovin. - M .: TSINTIkhimneftemash, 1989. - P.5]. This pump design is selected as a prototype for the claimed object.

Эксплуатация существующих насосов на магистральных трубопроводах с основным ротором на номинальную подачу подтверждает высокую экономичность и надежность насосов спирального типа с двухзавитковой спиралью. Однако, технология ввода в действие и эксплуатация магистральных трубопроводов требует изменения подачи насосов. Так, на первой стадии эксплуатации перекачивание нефти проводится при подаче, примерно равной 0,5Q_ном (где Q_ном - подача The operation of existing pumps on main pipelines with a main rotor for a nominal flow rate confirms the high efficiency and reliability of double-scroll spiral type pumps. However, the technology for commissioning and operation of pipelines requires a change in the pump flow. So, at the first stage of operation, oil pumping is carried out at a feed rate of approximately 0.5Q _nom (where Q _nom is the supply

номинальная), на второй стадии - на Q_ном, а на последующих стадиях подача может достигать 1,25Q_ном или, наоборот, уменьшаться.nominal), in the second stage - in Q _nom , and in subsequent stages, the feed can reach 1.25Q _nom or, conversely, decrease.

В связи с этим в существующих магистральных насосах предусмотрены сменные роторы с рабочими колесами на 0,5 Q_ном; 0,7 Q_ном и 1,25Q_ном. Замена только рабочих колес, хотя и приводит к повышению экономичности и несколько увеличивает надежность по сравнению с работой насоса с основным ротором на этих режимах, однако это улучшение относительно невелико, так как отвод рассчитан на основной номинальный режим.In this regard, replaceable rotors with impellers of 0.5 Q _{nom are} provided in existing main pumps; 0.7 Q _nom and 1.25 Q _nom . Replacing only the impellers, although it leads to increased efficiency and slightly increases reliability compared with the operation of the pump with the main rotor in these modes, however, this improvement is relatively small, since the tap is designed for the main rated mode.

В основу полезной модели поставлена задача создания центробежного насоса с рабочим колесом двустороннего входа, в котором путем наличия нового конструктивного элемента - направляющего аппарата в его 4-х возможных вариантах исполнения: многоканальный направляющий аппарат с формой канала в виде прямоосного диффузора, состоящий из двух симметричных половин; многоканальный направляющий аппарат с формой канала в виде прямоосного диффузора, состоящий из двух симметричных половин, разделенных диском; многолопаточный направляющий аппарат с формой канала в виде кривоосного диффузора; многолопаточный направляющий аппарат с пространственной формой лопаток, - обеспечивается максимальный к.п.д. в диапазоне подач от 0,3 Q_ном до 1,25 Q_ном в одном корпусе, вмещающем подвод и спиральный отвод, при возможном варьировании напора с непрерывно падающей формой характеристики Q-Н (подача - напор), минимальными радиальными силами и вибрацией, в результате чего повышается экономичность и надежность насоса.The utility model is based on the task of creating a centrifugal pump with an impeller of a two-way inlet, in which, by the presence of a new structural element, a guide apparatus in its 4 possible variants: a multi-channel guide apparatus with a channel shape in the form of a straight-axis diffuser, consisting of two symmetrical halves ; a multi-channel guiding apparatus with a channel shape in the form of a straight-axis diffuser, consisting of two symmetrical halves separated by a disk; multi-blade guide vanes with a channel shape in the form of a crooked diffuser; multi-blade guide vane with the spatial shape of the blades, - provides maximum efficiency in the feed range from 0.3 Q _nom to 1.25 Q _nom in one housing accommodating the inlet and spiral outlet, with the possible variation of the pressure with a continuously falling form of the Q-H characteristic (feed - pressure), minimal radial forces and vibration, in resulting in increased efficiency and reliability of the pump.

Поставленная задача достигается тем, что в центробежном насосе с рабочим колесом двустороннего входа, содержащем полуспиральный подвод и спиральный отвод, образованные полостями в крышке и корпусе, подшипники скольжения, торцовые уплотнения вала, согласно полезной The problem is achieved in that in a centrifugal pump with a two-inlet impeller containing a semi-spiral inlet and a spiral outlet formed by cavities in the lid and housing, sliding bearings, mechanical shaft seals, according to the useful

модели вводится направляющий аппарат, устанавливаемый за рабочим колесом.In the model, a guide apparatus is introduced, installed behind the impeller.

Применение направляющего аппарата определенного конструктивного исполнения в сменном блоке с рабочим колесом двустороннего входа позволяет получить максимальный к.п.д. в диапазоне от 0,3 Q_ном до 1,25 Q_ном с обеспечением требуемых напоров. При расчете этого блока проточной части на заданные параметры получается оптимальная проточная часть, при этом подвод и отвод при проектировании рассчитаны на максимальную подачу. Входные условия каждого рабочего колеса согласованы с выходными условиями подвода, а выходные условия каждого направляющего аппарата - со спиральным отводом.The use of a guiding apparatus of a certain design in a replaceable unit with a double-sided impeller makes it possible to obtain maximum efficiency in the range from 0.3 Q _nom to 1.25 Q _nom with the provision of the required pressure. When calculating this block of the flow part for the given parameters, the optimal flow part is obtained, while the inlet and outlet during design are designed for maximum flow. The input conditions of each impeller are consistent with the output conditions of the inlet, and the output conditions of each guide vane with a spiral outlet.

Для обеспечения непрерывно падающей напорной характеристики и уменьшения пульсаций давления и вибрации входные условия в направляющих аппаратах выполнены с предшествующим безлопаточным диффузором, который выполняется шириной, равной 0,94-1,03 от ширины рабочего колеса на выходе и началом на радиусе не более 1,015 радиуса наружных диаметров покрывающих дисков рабочего колеса, входные кромки лопаток направляющего аппарата расположены на радиусе, который не менее, чем на 4% превышает наружный радиус лопастей рабочего колеса. Указанные соотношения получены в результате экспериментальных исследований, проведенных во ВНИИАЭН.To ensure a continuously falling pressure characteristic and reduce pressure and vibration pulsations, the input conditions in the guide vanes are made with the previous bezelless diffuser, which is made with a width equal to 0.94-1.03 of the width of the impeller at the exit and the beginning at a radius of no more than 1.015 of the outer radius the diameters of the covering disks of the impeller, the input edges of the vanes of the guide vane are located on a radius that is not less than 4% greater than the outer radius of the impeller blades. The indicated ratios were obtained as a result of experimental studies conducted at VNIIAEN.

Для снижения уровня вибрации насоса, вызванной гидродинамическими силами, сочетание числа лопастей рабочего колеса и каналов (лопаток) направляющего аппарата выбрано оптимальными (7/9 и 7/12), а половины рабочего колеса развернуты в окружном направлении на полшага, что обеспечивает снижение вибрации на лопастной частоте и, соответственно, общего уровня вибрации.To reduce the vibration level of the pump caused by hydrodynamic forces, the combination of the number of impeller blades and the channels (blades) of the guide vane is chosen optimal (7/9 and 7/12), and half of the impeller is turned in the circumferential direction by half a step, which reduces vibration by blade frequency and, accordingly, the general level of vibration.

Кроме того, размещение направляющего аппарата между рабочим колесом и спиральным отводом разгружает насос от радиальных сил.In addition, the placement of the guide vane between the impeller and the spiral outlet unloads the pump from radial forces.

Предлагаемые варианты конструкций направляющих аппаратов следующие:The proposed designs for guide vanes are as follows:

Вариант 1. Многоканальный направляющий аппарат, в котором каналы состоят из спиральных входных участков, переходящих в прямоосные диффузорные каналы. Конструктивное решение обеспечивает технологичность конструкции направляющего аппарата, изготавливаемого из двух симметричных половин, соединяемых в одно целое, а также высокую чистоту поверхностей каналов, в результате их доступности для механической обработки, а значит - и уменьшение путевых потерь.Option 1. A multi-channel guide vane, in which the channels consist of spiral inlet sections passing into straight-axis diffuser channels. The constructive solution ensures the manufacturability of the design of the guide apparatus, made of two symmetrical halves, joined together, as well as high purity of the surface of the channels, as a result of their accessibility for machining, and hence the reduction of track losses.

Вариант 2. Многоканальный направляющий аппарат, в котором каналы состоят из спиральных входных участков, переходящих в прямоосные диффузорные каналы, и состоящий из двух симметричных половин, разделенных диском. Конструктивное решение обеспечивает, как и в 1-ом варианте, высокую чистоту поверхностей каналов и уменьшение путевых потерь, а также оптимальность геометрии диффузорных каналов в результате применения диска.Option 2. A multi-channel guide vane, in which the channels consist of spiral inlet sections passing into straight-axis diffuser channels, and consisting of two symmetrical halves separated by a disk. The constructive solution provides, as in the first embodiment, high purity of the channel surfaces and a decrease in travel loss, as well as the optimality of the geometry of the diffuser channels as a result of the use of the disk.

Вариант 3. Многолопаточный направляющий аппарат, в котором кривоосный диффузор образован лопатками соответствующей формы, расположенными между боковыми стенками. Конструктивное решение обеспечивает высокую чистоту каналов и меньшие габариты по сравнению с 1-ым и 2-ым вариантами.Option 3. A multi-blade guide vane, in which the crankshaft diffuser is formed by blades of appropriate shape located between the side walls. The design solution provides high channel cleanliness and smaller dimensions compared to the 1st and 2nd options.

Вариант 4. Многолопаточный направляющий аппарат, в котором между боковыми стенками расположены профилированные пространственные лопатки с переменным по высоте лопатки углом на входе, причем поверхность каждой лопатки выполнена в виде криволинейного желоба. Конструктивное решение обеспечивает уменьшение потерь в межлопаточных каналах за счет безударного натекания потока и безотрывного обтекания лопаток.Option 4. A multi-blade guide vane, in which between the side walls there are profiled spatial vanes with an angle of entry variable with the height of the blade, and the surface of each blade is made in the form of a curved groove. The constructive solution provides a reduction in losses in the interscapular channels due to shock-free flow leakage and continuous flow around the blades.

В результате использования заявляемой полезной модели обеспечивается технический результат, заключающийся в повышении экономичности и надежности насоса.As a result of using the inventive utility model, a technical result is provided, which consists in increasing the efficiency and reliability of the pump.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены:The inventive utility model is illustrated by drawings, on which are presented:

фиг.1 - центробежный одноступенчатый горизонтальный насос с колесом двустороннего входа, продольный разрез;figure 1 - a centrifugal single-stage horizontal pump with a wheel of two-way input, a longitudinal section;

фиг.2 - многоканальный направляющий аппарат с формой канала в виде прямоосного диффузора и состоящий из двух симметричных половин, сечение А-А на фиг.1;figure 2 - multi-channel guide apparatus with the shape of the channel in the form of a straight-axis diffuser and consisting of two symmetrical halves, section AA in figure 1;

фиг.3 - многоканальный направляющий аппарат с формой канала в виде прямоосного диффузора и состоящий из двух симметричных половин, разделенных диском, выносной элемент Б;figure 3 - multi-channel guiding apparatus with a channel shape in the form of a straight-axis diffuser and consisting of two symmetrical halves separated by a disk, an external element B;

фиг.4 - многолопаточный направляющий аппарат с формой межлопаточного пространства в виде кривоосного диффузора, сечение А-А на фиг.1;figure 4 - multi-blade guide vane with the shape of the interscapular space in the form of a crank axis, section AA in figure 1;

фиг.5 - многолопаточный направляющий аппарат с пространственной формой лопаток, сечение А-А на фиг.1.figure 5 - multi-blade guide apparatus with a spatial shape of the blades, section aa in figure 1.

Насос содержит корпус 1 и крышку 2, полости в которых образуют полуспиральный подвод и спиральный отвод. Рабочее колесо 3 двустороннего входа закреплено на валу 4, опирающемся на подшипники скольжения 5. За рабочим колесом 3 установлен направляющий аппарат 6 с возможными вариантами исполнения: многоканальный направляющий аппарат с формой канала в виде прямоосного диффузора и состоящий из двух симметричных половин; многоканальный направляющий аппарат с формой канала в виде прямоосного диффузора и состоящий из двух симметричных половин, разделенных диском 7; многолопаточный направляющий аппарат с формой межлопаточного пространства в виде кривоосного диффузора; многолопаточный направляющий аппарат с пространственной формой лопаток. В качестве концевого уплотнения вала 4 применено торцовое уплотнение 8.The pump comprises a housing 1 and a cover 2, the cavities in which form a half-spiral supply and a spiral outlet. The impeller 3 of the two-sided input is mounted on a shaft 4, which is supported by sliding bearings 5. Behind the impeller 3 there is a guide apparatus 6 with possible variants: a multi-channel guide apparatus with a channel shape in the form of a straight-axis diffuser and consisting of two symmetrical halves; a multi-channel guiding apparatus with a channel shape in the form of a straight-axis diffuser and consisting of two symmetrical halves separated by a disk 7; multi-blade guide vane with the shape of the interscapular space in the form of a crankshaft diffuser; multi-blade guide vane with spatially shaped blades. As the end seal of the shaft 4 used mechanical seal 8.

Насос работает следующим образом. При вращении вала 4 от привода перекачиваемая среда через входной патрубок и полуспиральные подводы поступает к рабочему колесу 3. В результате взаимодействия лопастей рабочего колеса 3 с потоком жидкости происходит преобразование энергии привода в энергию потока. Из рабочего колеса 3 перекачиваемая среда поступает в направляющий аппарат 6, где происходит выравнивание потока. Из направляющего аппарата 6 перекачиваемая среда поступает в спиральный отвод и через напорный патрубок - в трубопровод.The pump operates as follows. When the shaft 4 is rotated from the drive, the pumped medium passes through the inlet pipe and half-spiral inlets to the impeller 3. As a result of the interaction of the impeller 3 blades with the fluid flow, the drive energy is converted into flow energy. From the impeller 3, the pumped medium enters the guide apparatus 6, where the flow is balanced. From the guide apparatus 6, the pumped medium enters the spiral outlet and through the discharge pipe into the pipeline.

Использование предлагаемой конструкции насоса по сравнению с прототипом обеспечивает повышение экономичности и надежности.Using the proposed pump design in comparison with the prototype provides increased efficiency and reliability.

Claims (5)

1. Центробежный насос с рабочим колесом двустороннего входа, содержащий полуспиральный подвод и спиральный отвод, образованные полостями в крышке и корпусе, подшипники скольжения, торцовое уплотнение вала, отличающийся тем, что за рабочим колесом установлен направляющий аппарат.1. A centrifugal pump with an impeller of a two-way inlet, comprising a semi-spiral inlet and a spiral outlet formed by cavities in the cover and housing, sliding bearings, a mechanical shaft seal, characterized in that a guide apparatus is installed behind the impeller. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что направляющий аппарат выполнен многоканальным с формой канала в виде прямоосного диффузора и состоящим из двух симметричных половин.2. The pump according to claim 1, characterized in that the guide vane is multi-channel with a channel shape in the form of a straight-axis diffuser and consisting of two symmetrical halves. 3. Насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что симметричные половины разделены диском.3. The pump according to claim 1 or 2, characterized in that the symmetrical halves are separated by a disk. 4. Насос по п.1, отличающийся тем, что направляющий аппарат выполнен многолопаточным с формой межлопаточного пространства в виде кривоосного диффузора.4. The pump according to claim 1, characterized in that the guide vane is made multi-blade with the shape of the interscapular space in the form of a crooked diffuser. 5. Насос по п.1, отличающийся тем, что направляющий аппарат выполнен многолопаточным с пространственной формой лопаток.

5. The pump according to claim 1, characterized in that the guide vane is multi-blade with a spatial shape of the blades.