Насос центробежный для перекачивания нефтепродуктов ТКН 315/125 с улучшенной конструкцией-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Насос центробежный для перекачивания нефтепродуктов ТКН 315/125 с улучшенной конструкцией-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

2 ПАТЕНТНАЯ ПРОРАБОТКА УЗЛОВ НАСОСА ТКН 315/125

2.1Патентная проработка торцового уплотнения

2.1.1 Уплотнение вала
Патент: №1372138
Дата: 13.06.86
Авторы: В.А. Марцинковский, А.Н. Гулый и В.А. Мельник.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть исполь-зовано в насосостроении и компрессоростроении. Цель изобретения - повы-шение надежности и снижение протечек за счет создания конфузорной формы дросселирующего зазора. Уплотнение вала содержит установленную в кор¬пусе гибкую втулку 3, которая охватывает вал 1 с дросселирующим зазором 7. Со стороны полости низкого давления внутренняя поверхность корпуса снабжена кольцевым буртом 4, а участок гибкой втулки выполнен коническим с уменьшением диаметра в сторону полости низкого давления. Конический конец гибкой втулки помещен между ва¬лом и кольцевым буртом корпуса. Со стороны полости высокого давления 5 и со стороны полости низкого давления гибкая втулка герметизирована относи¬тельно корпуса с образованием подвиж¬ных пар. Между корпусом и гибкой втулкой образована камера 6, соеди¬ненная каналами с дросселирующим зазором. Гибкая втулка со стороны по¬лости низкого давления подпружинена упругим элементом. Роль упругого элемента может выполнять разгрузочная камера. В процессе работы дроссе¬лирующий зазор приобретает конфузорную форму, что обеспечивает снижение протечек и повышение надежности.
Цель изобретения – повышение на¬дежности за счет уменьшения протечек.
Уплотнение вала работает следующим образом.
При подаче рабочей среды в полос¬ти высокого давления устанавливает¬ся давление Р1, в камере – давле¬ние Р2, в полости низкого давления – давление Р3, причем Р1 > Р2 > Р3. Тогда сила, действующая на гибкую втулку со стороны полости высокого давления, равна F1 = Р1 S1 где S1 - про¬екция поверхности торца гибкой втул¬ки , воспринимающей давление Р1, на плоскость, перпендикулярную оси вала. Сила, действующая на гибкую втулку со стороны камеры 1, равна F2 = P2 S2, где S2 - проекция поверхности гибкой втулки, воспринимающей дав¬ление Р2, на плоскость, перпендику¬лярную оси вала. Сила, действующая со стороны полости низкого давле¬ния, равна F3 = P3 S3, где S3 - про¬екция поверхности гибкой втулки, воспринимающей давление P3, на плос¬кость, перпендикулярную оси вала
Обозначим силу упругости упругого элемента Fy. Тогда уравнение ста-тического равновесия гибкой втулки в направлении оси вращения можно за-писать в виде
F1 = F2 + F3 + Fy

Рисунок 2 – Конструкция уплотнения вала: 1 – вал; 2 – корпус; 3 – гибкая втулка; 4 – кольцевой бурт; 5 – область высокого давления; 6 – канал; 7 – дросселирующий зазор

Рисунок 3 – Схема распределения давлений

2.1.2 Магнитное уплотнение
Патент: №954689
Дата: 25.02.80
Авторы: Ф.П. Снеговский, А.Н. Сербин и В.А. Гудима

Изобретение относится к уплотнительной технике.
Известны магнитные уплотнения вала, состоящие из кольцевого постоянного магнита, корпуса подшипника, магнитной жидкости и кольцевых магнитных нако¬нечников, поверхности которых обращены к валу.
Недостатком известных уплотнений является малая величина удерживаемого давления среды.
Цель изобретения - повышение удер¬живаемого давления среды.
Указанная цель достигается тем, что на валу установлены несколько втулок из мягкой стали, имеющие на наружной по¬верхности крыльчатки с заостренными кромками, которые с торцов ограничены дисками, с заостренными кромками, а в магнит запрессовано кольцо из мягкой стали.
В кольцевой зазор между втулками и кольцом поочередно заливаются магнитная жидкость и смазочное масло.
Устройство состоит из уплотняемого вала, который опирается на подшипник скольжения, установленный в корпусе подшипника. На валу насажены втулки, изготовленные из мягкого железа. Кольцо запрессовано в кольцевой по¬стойный магнит. Кольцевой зазор между поверхностью втулки и кольцом заполняется магнитной жидкостью маслом. При этом заполнение кольцевых полостей осуществляется поочередно то магнитной жидкостью, то просто маслом. Необходимо только соблюдать следующее условие: магнитной жидкостью заполняют¬ся обязательно крайние втулки уплотнения.
Наружная поверхность втулки выполнена в виде крыльчаток, края кото-рых имеют заостренные кромки, а с торцов соединены дисками, тоже имеющими заостренные кромки. Между наружной поверхностью втулки и кольцом имеется большой зазор, обеспечивающий свободное вращение втулки в кольце. Глубина впадин между крыльчатками втулки должна быть не более 3-5 мм. Снаружи уплотнение закрыто наконечни¬ком из мягкой стали.
Магнитное уплотнение вращающегося вала работает следующим образом.
В зазоры между кольцом и втулка¬ми поочередно заливают смазочную и магнитную жидкости. Магнитная жидкость при наличии постоянного магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом че¬рез кольцо, образует жидкую пробку. Наличие на втулках торцовых стенок с заостренными кромками и крыльчаток с заостренными кромками способствует кон¬центрации в этих местах магнитных си¬ловых линий. При вращении вала благодаря наличию на поверхности втулок крыльчаток происходит вращение смазоч¬ной и магнитной жидкостей, находящихся на впадинах. Таким образом, образуется вращающееся кольцо из масла, с торцов огражденное вращающимся кольцом из магнитной жидкости. Наличие таких вра¬щающихся жидких колец создает гидрав¬лическое сопротивление значительной ве¬личины. Кроме того, концентрация маг¬нитных силовых линий в определенных местах также способствует образованию прочных магнитных пробок, сохраняемых и при вращении вала.
Кольцевой постоянный магнит имеет два полюса, один из которых находится на наружной поверхности магнита, а вто¬рой на внутренней поверхности. Поэтому магнитные силовые линии идут из од¬ного полюса магнита через кольцо, магнитную жидкость, вал, затем через наконечник к второму магнитному полюсу магнита. Наличие такого магнитопровода также способствует усилению магнитного поля.
Применение предлагаемой конструкции уплотнения позволяет обойтись без крепе¬жа деталей – магнитное уплотнение за счет магнитных сил может быть прикреп¬лено к корпусу подшипника.
Внедрение магнитного уплотнения позволит увеличить диапазон применения уплотнений по давлению среды.

2.1.3 Щелевое уплотнение
Патент: №1406412
Дата: 27.10.86
Авторы: И.Н. Беда, С.В. Прядко

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к бесконтактным уплотнениям валов. Цель изоб¬ретения – повышение надежности в ра¬боте путем устранения параметрических колебаний ротора за счет поддержания постоянного давления на дросселирующей щели 1. Уплотнение представляет со¬бой цилиндрическую дросселирующую щель 1, образованную внутренней поверх¬ностью корпуса 2 и ротора 3. На внутрен-ней поверхности корпуса выполнена кольцевая канавка 4, разделяющая щель на два неравных участка, меньший по длине из которых расположен перед ка¬навкой по ходу уплотняемой среды. В канавку помещен предварительно поджа¬тый упругий элемент 5, при этом посто¬янная сила со стороны упругого эле¬мента поддерживает в канавке постоян¬ное давление, обеспечивает постоянный перепад давления на дросселирующей щели и стабилизирует радиальную гид¬родинамическую силу в щелевом уплотнении.

Рисунок 4 – Конструкция щелевого уплотнения: 1 – дросселирующая щель; 2 – корпус; 3 – ротор; 4 – кольцевая канавка; 5 – уплотнительный элемент

Рисунок 5 – Вид А
2.1.4 Уплотнение вала
Патент: №1681092
Дата: 27.02.89
Авторы: С.А. Александров

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использо¬вано для герметизации высокооборотных валов. Целью изобретения является повы¬шение надежности путем создания динами¬ческой составляющей противодавления уплотняемой среды. Уплотнение вала содержит расположенный между валом 1 и корпусом 2 уплотнительный элемент в виде тел качения 3, размещенных в канавке 4, выполненной в виде винтового паза на по-верхности вала, при этом тела качения установлены с зазором 5 по отношению к корпусу. При вращении вала тела каче¬ния центробежными силами выбрасывают¬ся из канавки в зазор до упора и касания поверхности корпуса , захватывают уплот¬няемую среду и приводят ее в совместное вращение. За счет сил вязкостного трения тела качения создают динамическую со¬ставляющую перепада давления, направ¬ленную на возврат уплотняемой среды.
Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть исполь¬зовано для герметизации высокооборотных валов, насосов, компрессоров.


Рисунок 6 – Схема уплотнения вала: 1 – вал; 2 – корпус; 3 – тела качения; 4 – канавка; 5 – зазор

2.1.5 Уплотнение вала
Патент: №1681093
Дата: 14.04.89
Авторы: Д.Г. Крылов и Я.Ш. Шкиря

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям вра¬щающихся валов. Цель изобретения - повышение надежности. Уплотнение вала содержит плавающее кольцо с торцовой уплотнительной поверхностью, установленное в корпусе опорное кольцо и эла¬стичную уплотнительную прокладку, уста¬новленную между корпусом и кольцом. На сопряженных с прокладкой поверхно¬стях кольца и корпуса и (или) на ответных поверхностях прокладки выполнены коль¬цевые канавки с внутренним диаметром d1 не менее наружного диаметра d2 повер¬хности, соединенные каналами с уплот¬няемой полостью. Прокладка гасит осевые вибрации корпуса, предотвращая разрушение стыка колец и, при этом канавки и каналы способствуют повыше¬нию эффективности защиты стыка этих ко¬лец.

2.1.6 Плавающее уплотнение
Патент: №1200053
Дата: 01.12.83
Авторы: Г.А. Лучин, Б.И. Казаков, В.А. Курносов и Д.И. Гремилов

1. Плавающее уплотнение, содержащее установленное в корпусе в кольцевой камере с зазором относительно уплотняемого вала уплотнительное кольцо, а также средство разгрузки торцового стыка кольца с корпусом, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы уплотнения, средство разгрузки выполнено в виде кольцевого электромагнита, установ-ленного в корпусе со стороны уплотняемой полости напротив торца уплотнительного кольца.
2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что средство разгрузки снабжено установленными в контактирующем с уплотнительным кольцом торце корпуса датчиком измерения усилий и равномерно располо¬женными по окружности постоянными маг¬нитами.
При работе уплотнений плавающего типа в условиях больших перепадов дав¬лений уплотняемой среды возникают осевые силы, значительно превышающие несущую способность колец и не позволяющие им всплывать. К этим силам необходимо доба¬вить еще упругие силы пружин, с помощью которых при пусковых и остановочных ре¬жимах осуществляется предварительное поджатие колец.
Одним из эффективных методов повыше¬ния надежности работы плавающих уплот¬нений, работающих при больших перепа¬дах давления уплотняемой среды, является разработка конструктивных мероприятий, связанных с разгрузкой их от осевых сил.

2.1.7 Лабиринтное уплотнение
Патент: №1218225
Дата: 20.08.84
Авторы: И.В. Парфенов, Б.о. Дубовецкий, А.п. Кушнир и П.Н. Учаев

Лабиринтное уплотнение, содержащее установленные на валу и в корпусе внутреннее и наружное кольца с кольцевыми выступами и впадинами. При этом наружное кольцо выполнено из упругого материала с возможностью деформирования в ради¬альном направлении при его осевом нагружении, стопорное устройство, контактирующее с одним из торцов наружного кольца, отличающегося тем, что, с целью повыше¬ния надежности работы уплотнения, наружное кольцо выполнено с утолще¬ниями на концевых участках, один из которых установлен с натягом в кор¬пусе, а другой - с возможностью осевого перемещения, при этом наруж¬ное кольцо с корпусом образует зам¬кнутую герметичную полость, запол¬ненную жидким маслом, а стопорное устройство выполнено в виде гайки.
Изобретение относится к машино¬строению и может быть использовано в металлорежущих станках, автомоби¬лях и т.д. для герметизации подшип¬ников опор качения.
Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнения путем упрощения монтажа и возможности компенсации осевых и радиальных биений вала.

2.1.8 Уплотнительное устройство
Патент: №588434
Дата: 13.10.75
Авторы: Э.П. Кревсун и А.В. Мельников

Изобретение относится к уплотнительной технике.
Известно уплотнительное устройство с пла¬вающим кольцом, в котором кольцо соедине¬но с корпусом упругими стержнями, концы которых закреплены с одной стороны в коль¬це, а с другой — в корпусе уплотнения.
Недостатком известной конструкции явля¬ется нестабильность торцового зазора при изменениях температуры вследствие измене¬ния длины стержней, а также большие осе¬вые габариты уплотнения.
Целью изобретения является снижение осе¬вых габаритов и стабилизация торцового за¬зора в уплотнении при изменениях темпера¬туры.
С этой целью в кольце выполнены осевые отверстия, стержни установлены в них с за¬зором, выступают над опорным торцом коль¬ца и закреплены у противоположного торца. Для регулирования торцового зазора между кольцом и корпусом стержни закреплены в кольце с возможностью осевого перемещения, а для регулирования жесткости упругой под¬вески кольца в отверстиях установлены с воз¬можностью осевого перемещения и фиксации втулки, плотно охватывающие стержни.

2.1.9 Уплотнение вала
Патент: №1642162
Дата: 20.03.89
Авторы: А.Е. Чернов и С.Т. Лапоног

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосостроении и компрессоростроении. Цель изобретения –снижение утечек и повышение надежности, Уплотнение вала содержит плавающее кольцо 1, охватываю¬щее вал 3 с дросселирующим зазором 2 и установленное в камере корпуса. Плава¬ющее кольцо снабжено кольцевыми радиальными буртами и торцовым пояском 5, на наружной поверхности которого вы¬полнена радиальная кольцевая канавка. Торцовый стык образован торцовым по¬яском и упорной поверхностью корпуса. Данная конструкция обеспечивает нераскрытие торцового стыка тем самым снижение суммарных утечек и повышение надежности.
Уплотнение вала работает следующим образом.
При вращении вала рабочая среда дросселируется в зазоре, оказывая воздей¬ствие на внутреннюю поверхность плаваю¬щего кольца 4. Силы, действующие на эту поверхность, уменьшаются по ходу рабочей среды . Находящаяся в камере ра¬бочая среда оказывает воздействие на на¬ружную поверхность кольца и буртов и, а также торцового пояска . За счет разности давлений возникают результирующие силы, которые увеличиваются по направле¬нию потока и обеспечивают требуемые де¬формации кольца и буртов и , торцового пояска и, соответственно, дросселирую¬щего зазора . Участок кольца приобретает прогиб, причем со стороны полости уплотняемого давления деформация плава¬ющего кольца минимальна. Так образует¬ся конфузорность (уменьшение зазора по направлению утечки), что повышает центри¬рующую способность кольца на валу. Торцовый поясок при деформации давле¬нием рабочей среды в кольцевой канавке прижимается к упорной поверхности кор¬пуса. Таким образом, раскрытие торцово¬го стыка не происходит и протечки через него практически отсутствуют, т.е. снижают¬ся суммарные утечки и повышается надеж¬ность.

Рисунок 7 – Схема уплотнения вала: 1 – плавающее кольцо; 2 – зазор; 3 – вал; 4 – внутренняя поверхность; 5 – торцевой поясок

8.2 Патентная проработка разгрузочного устройства

2.2.1 Гидравлическое разгрузочное устройство ротора от осевых сил
Патент: №1435838
Дата: 27.10.86
Авторы: Д.Е. Чегодаев, Ф.М. Шакиров и М.В. Кийкова

Изобретение позволяет повысить надеж¬ность устройства путем регулирования не¬сущей способности. Пята и установленный на валу разгрузочный диск образуют разгрузочную камеру, сообщенную с зона¬ми, высокого и низкого давления дрос¬селирующими кольцевой и торцовой щеля¬ми. Генератор высокочастотного сигнала, реле, усилитель и датчик давления включены в единую цепь управления. Датчик установлен в корпусе с возможностью осевого перемещения и фикса¬ции положения и отделен от камеры элас¬тичной мембраной. Кольцевой выступ пяты выполнен в виде отдельного кольца закрепленного на пяте, из упругодемпфирующего материала с нанесенным на его по¬верхность эластичным покрытием. Покрытие нанесено на цилиндрические поверхности кольца, а на его торцовой поверхности обращенной к диску, равномерно по окруж¬ности закреплены заподлицо с поверхностью кольца пьезокерамические пластины, включенные в цепь. При появлении боль¬шой неуравновешенной осевой силы на нерасчетных режимах работы ротора в устрой¬стве за счет повышения его несущей способ¬ности создается сила, уравновешивающая первоначальное возмущение. Кольцо служит для предотвращения разрушения плас¬тин в процессе транспортировки устрой¬ства, а также для защиты корпуса от вы¬сокочастотной вибрации, возбуждаемой плас¬тинами.
Изобретение относится к гидромашино¬строению и может быть использовано в роторных системах.

2.2.2 Устройство для разгрузки вала насоса от осевых сил
Патент: №1418496
Дата: 22.12.86
Авторы: В.С. Марцинковский, Л.В. Черепов, В.И. Данилейко и Г,В. Визенков

Изобретение позволяет повысить надеж¬ность работы устройства путем обеспечения непрерывной эвакуации абразивных частиц и улучшения охлаждения кольцевого выступа разгрузочного диска 2. Установленная в кор-пусе пята и закрепленный на валу 1 диск снабжены кольцевыми выступами (KB), и образуют разгрузочную камеру, сооб¬щенную с зоной нагнетания насоса. Каме¬ра посредством дросселирующей щели сообщена с зоной слива. Углубление для сбора абразивных частиц, сообщающееся с зоной , выполнено в KB диска со сто¬роны камеры в виде кольцевой проточки 4. Проточка сообщена с зоной посредством дросселирующих каналов 3, выполненных в KB. Поверхности пяты и диска, обра¬зующие камеру, наклонены в сторону про¬точки . Внутренняя кромка KB пяты расположена на радиусе меньшем, чем ра¬диус расположения внутренней кромки KB. Каналы выполнены под острым утлом к направлению вращения вала, что умень¬шает насосный эффект и препятствует разви¬тию облитерации в каналах. При про¬хождении рабочей жидкости по каналам рабочая поверхность KB местами охлаж¬дается и делается волнистой, что повы¬шает несущую способность устройства.
Изобретение относится к насосостроению, и может быть использовано в конструкциях центробежных насосов.
Цель изобретения – повышение надеж¬ности работы путем обеспечения непрерыв¬ной эвакуации абразивных частиц и улучше¬ния охлаждения кольцевого выступа разгру¬зочного диска.

Рисунок 8 – Схема разгрузочного устройства: 1 – вал; 2 – разгрузочный диск; 3 – дросселирующие каналы; 4 – кольцевая проточка

2.2.3 Гидравлическое разгрузочное устройство насоса
Патент: №119056
Дата: 28.11.83
Авторы: А.А. Быковский

Гидравлическое разгрузочное устройство насоса, содержащее корпус с кольцевой щелью и вал с закрепленным на нем разгрузочным диском, образующим с корпусом дросселирующую торцовую щель и разгрузочную ка¬меру, сообщенную посредством коль¬цевой и торцовой щелей соответствен-но с областями нагнетания и всасы¬вания насоса, отличающееся тем, что, с целью повышения на¬дежности путем увеличения гидроста¬тической жесткости без уменьшения зазора дросселирующей торцовой ще¬ли, на периферии разгрузочного диска установлена подпружиненная от корпу¬са аксиально подвижная втулка, снаб¬женная центробежным механизмом пере-мещения, при этом поверхность кон¬такта втулки и разгрузочного диска уплотнена.
Изобретение относится к насосостроению и может найти применение в центробежных насосах для разгруз¬ки от осевых сил, действующих на ра-бочие колеса.
Известно гидравлическое разгрузоч¬ное устройство насоса, содержащее корпус с кольцевой щелью, вал с за¬крепленным на нем разгрузочным дис-ком и пяту, установленную в корпусе и образующую с диском торцовую дросселирующую щель и разгрузочную камеру, при этом между корпусом и пятой установлено кольцо переменно¬го по толщине сечения, увеличивающе¬гося к периферии и выполненное из ма¬териала с большим коэффициентом ли¬нейного расширения.
В этом устройстве повышение разгрузочного усилия происходит за счет деформации кольца, отгиба пяты с образованием конфузорной щели и, как следствие, увеличения радиального размера разгрузочной камеры. Од-нако деформация кольца возможна только при его нагреве в результате контакта пяты и диска на нерасчет¬ном режиме работы насоса, что приво-дит к интенсивному износу трущихся поверхностей, изменению характерис-тик устройства и снижению надежнос¬ти устройства.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае¬мому результату является гидравли¬ческое разгрузочное устройство насо¬са, содержащее корпус с кольцевой щелью и вал с закрепленным на нем разгрузочным диском, образующим с корпусом дросселирующую торцовую щель и разгрузочную камеру, сообщенную посредством кольцевой и торцовой щелей соответственно с областью на¬гнетания и всасывания насоса.
В известном разгрузочном устройстве для увеличения гидростатической жесткости устройства, когда даже большие изменения осевой силы вызы¬вают малые изменения торцового зазо¬ра, повышают гидравлическое сопротивление торцовой щели, делая ее ступенчатой и уменьшая торцовый за¬зор. Однако такое выполнение снижа¬ет надежность устройства из-за воз¬можного появления задиров в резуль¬тате перекосов ротора вследствие малых зазоров.
Цель изобретения – повышение на¬дежности путем увеличения гидростатической жесткости без уменьшения зазора дросселирующей торцовой щели.
Указанная цель достигается тем, что в гидравлическом разгрузочном устройстве насоса, содержащем кор¬пус с кольцевой щелью и вал с за-крепленным на нем разгрузочным дис¬ком, образующим с корпусом дроссе¬лирующую торцовую щель и разгрузоч¬ную камеру, сообщенную посредством кольцевой и торцовой шалей соответ¬ственно с областями нагнетания и всасывания насоса, на периферии разгрузочного диска установлена под¬пружиненная от корпуса аксиально подвижная втулка, снабженная цент¬робежным механизмом перемещения, при этом поверхность контакта втулки и разгрузочного диска уплотнена.

2.2.4 Гидравлическое разгрузочное устройство насоса
Патент: №1528963
Дата: 25.01.88
Авторы: Н.В. Паламарчук

Изобретение может быть использовано для уменьшения осевых усилий на упорный подшипник в центробежных насосах. Цель изобретения состоит в повышении надежнос¬ти за счет уменьшения взаимного перекоса подпятника и разгрузочного диска. Устройство содержит подпятник 1 и разгрузочный диск 2, установленные с образованием между ними разгрузочной камеры 4 и торцовой щели 3. На подпятнике в области щели равномерно по окружности выполнено несколько гидроста¬тических камер 7, сообщенных через дроссе¬ли 8 с зоной высокого давления 5. В разгру¬зочном диске между разгрузочной камерой и гидростатическими камерами выполнены каналы 9, сообщающие торцовую щель с зоной низкого давления 6. На периферии диска вы¬полнен козырек 10, образующий с внешней пери¬ферийной поверхностью подпятника кольце¬вую щель 11 с гидравлическим сопротивлением, превышающим гидравлическое сопротивле¬ние. При перекосе подпятника и диска шири¬на торцовой щели оказывается переменной по азимуту. Соответственно давление в гидро-статических камерах становится различным, что уменьшает перекос.
Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в центробеж¬ных насосах.
Цель изобретения – повышение надеж¬ности путем уменьшения взаимного пере¬коса подпятника и разгрузочного диска.

Рисунок 9 – Конструкция гидравлического разгрузочного устройства:
1 – подпятник; 2 – разгрузочный диск; 3 – торцевая щель; 4 – разгрузочная камера; 5 – область высокого давления; 6 – область низкого давления; 7 – гидростатическая камера; 8 – дроссель; 9 – каналы; 10 – козырек; 11 – кольцевая щель

Рисунок 10 – Вид А

2.2.5 Гидравлическое разгрузочное устройство
Патент: №1555537
Дата: 09.11.87
Авторы: Д.Е. Чегодаев, М.В. Кийкова и Ф.М. Шакирова

Изобретение может быть исполь¬зовано для уменьшения осевых усилий на упорный подшипник в центробежных насосах. Цель изобретения состоит в повышении надежности работы путем плавного увеличения несущей способности устройства при нарастании час¬тоты оборотов вала. Устройство содер¬жит разгрузочную камеру, сообщен¬ную с зоной низкого давления насо¬са посредством торцовой щели. В раз¬грузочном диске выполнена коль¬цевая промежуточная камера, сооб¬щенная с торцовой щелью через осе¬вые отверстия, а с разгру¬зочной камерой через регулирующий элемент, выполненный в виде коль¬цевой вставки из пористого упруго-деформируемого материала. При увели¬чении частоты вращения вставка прогибается под действием центробеж¬ной силы, ее пористость возрастает. Вставка пропускает больше жидкости, и давление в щели возрастает, тем самым увеличивается несущая способ¬ность разгрузочного устройства.
Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в центробежных насосах.
Цель изобретения – повышение на¬дежности путем плавного увеличения несущей способности устройства при нарастании частоты оборотов вала.

2.2.6 Гидравлическое разгрузочное устройство
Патент: №1492092
Дата: 12.05.87
Авторы: Н.А. Панищев и В.А. Сухарев

Изобретение может быть исполь¬зовано для уменьшения осевых усилий на упорных подшипник в центробежных насосах. Цель изобретения состоит в повышении надежности за счет обес¬печения параллельности стенок торцо-вой щели. Устройство содержит гидравлическую пяту 4, закрепленную в корпусе насоса 1 на упругом основании 8, выполненном в ви¬де кольца. Она образует с корпусом радиальные 6, 7 и осевой 5 зазоры и прижата к упругому основанию выступом крышки корпуса, причем внутренний диаметр выступа составляет 1-1,05 внутрен¬него диаметра упругого основания. Пята образует с разгрузочным диском, расположенным на валу 3, торцовую щель10, ширина которой регулирует дав¬ление в разгрузочной камере и этим уменьшает давление на упорный под¬шипник.
Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при проектировании центробежных на¬сосов.
Цель изобретения – повышение на¬дежности путем обеспечения параллель¬ности стенок торцовой щели.

Рисунок 11 – Конструкция гидравлической разгрузочной пяты: 1 – корпус насоса; 2 – корпус уплотнения; 3 – вал; 4 – гидравлическая пята; 5 – торцевая щель; 6, 7 – радиальные зазоры; 8 – упругое основание; 9 – диск; 10 – торцевая щель; 11 – кольцевой выступ

2.2.7 Разгрузочное устройство центробежного насоса
Патент: №1373888
Дата: 24.06.86
Авторы: В.П. Бражник, А.В. Ширяев

Изобретение относится к насосостроению. Цель изобретения – расши-рение области применения путем обеспечения осевой разгрузки на режимах больших расходов. В дополнительной камере, образованной цилиндричес-кими расточками разгрузочных бараба¬нов, коаксиально валу установлена предварительно сжатая пружина. Степень сжатия пружины регулируется установочным кольцом, толщина которого при расчетной подаче насоса обеспечивает нулевой зазор между, и уравновешивание уси¬лий, действующих на. С ростом подачи насоса выше расчетной зазор между, увеличивается, давле¬ние в камере, образованной и ва¬лом, уменьшается, осевая сила, действующая на ротор насоса, также уменьшается и нагрузка на упорные подшипники снижается.
Изобретение относится к насосостроению и является усовершенствова-нием разгрузочного устройства центробежного насоса.
Цель изобретения - расширение об¬ласти применения путем обеспечения осевой разгрузки на режимах больших расходов.

2.2.8 Гидравлическая разгрузочная пята
Патент: №1551829
Дата: 21.03.88
Авторы: Л.Е. Чегурко, В.М. Гаврилова, Б.А. Габон и Г.А. Шаров

Изобретение может быть исполь¬зовано для уменьшения осевых усилий на упорный подшипник в центробежных насосах. Цель изобретения состоит в упрощении конструкции и повышении надежности за счет исключения умень¬шения сечения щели на входе между выступом кольца и впадиной диска при прогибах ротора. Устройство со¬держит кольцо , закрепленное на корпусе, и разгрузочный диск, которые образуют торцовую дроссели¬рующую щель и разгрузочную камеру. Часть поверхности кольца и часть противолежащей ей поверхности диска на участке после входа из разгрузочной камеры в дросселирующую цепь выполнены плоскими. Конечный участок щели является криволинейным. Уравновешивание осе¬вой силы, действующей на ротор, обес¬печивается статическим давлением в разгрузочной камере и дрос¬селирующей щели, а также реактив¬ной силой, обусловленной плавным из¬менением направления потока в щели. При прогибах ротора выходное сечение щели оказывается переменным по азимуту, при этом изменение реактив¬ной силы компенсирует локальное из¬менение силы статического давления.
Изобретение относится к насосостроению и является усовершенствова-нием изобретения.
Цель изобретения – упрощение кон¬струкции и повышение надежности пу¬тем исключения уменьшения сечения щели на входе между выступом кольца и впадиной диска при прогибах ротора.

2.3 Выводы

Насос ТКН 315/125, рассмотренный в курсовом проекте, служит для перекачки и циркуляции тяжелых нефтяных фракций.
У данного насоса существуют преимущества и недостатки.
Основные преимущества:
– малые габариты при относительно большой производительности;
– равномерность подачи жидкости;
– удобство непосредственного соединение с электродвигателем
– простота обслуживания и ремонта.
Основные недостатки:
– отсутствие сухого всасывания, перед пуском насос необходимо полностью заполнить жидкостью;
– сравнительно невысокий КПД (для насосов небольшой производительности);
– снижение КПД с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости;
– невозможность варьировать производительностью без изменения напора.
Однако благодаря отмеченным выше значительным достоинствам центробежные насосы продолжают вытеснять поршневые, которые на многих новых нефтеперерабатывающих предприятиях практически уже отсутствуют [3].







3 УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ В КОНСТРУКЦИИ НАСОСА ТКН
315/125

В данном курсовом проекте рассматривается центробежный насос консольного типа ТКН 315/125. После проведенного мною анализа патентов, я предлагаю применить в насосе гидравлическое разгрузочное устройство для уменьшения осевых усилий на упорный подшипник, путем соединения полостей высокого и низкого давления (рисунок 12).
Устройство содержит осевое отверстие 3 диаметром 6 мм в валу 1, идущее от зоны высокого давления 5 и четыре радиальных отверстия 4 диаметром 4 мм, связывающие осевое отверстие 3 с камерой низкого давления 6. Часть жидкости, подводимой через входной патрубок, проходя через отверстия 3 и 4, попадают в камеру низкого давления 6. В итоге мы имеем увеличение давления на заднюю стенку рабочего колеса, что действует в противовес давлению, действующему на переднюю часть рабочего колеса. Таким образом, результирующая осевая сила действующая на упорный подшипник, значительно уменьшается. Также проходные отверстия просверливаются в гайке 8 и в гильзе 7.
Следует отметить, что всякое устройство для снижения осевых сил колес с односторонним всасыванием сопровождается теми или иными потерями с соответствующим снижением КПД насоса. При предлагаемом уравновешивании сил осевого давления КПД снижается на 4 – 6 % [4].