RU2708480C1

RU2708480C1 - Vertical single-stage centrifugal electrical pump unit

Info

Publication number: RU2708480C1
Application number: RU2018138648A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Кушнарев; Иван Владимирович Кушнарев; Юрий Сергеевич Обозный
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Нефтекамский Машиностроительный Завод"
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-12-09

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: invention relates to pump engineering. Vertical single-stage centrifugal electrical pump unit comprises vertical centrifugal pump, drive motor, connecting coupling closed by protective guard and connecting shafts of pump and electric motor, and supply pipeline. Rotor in the pump consists of a double-support rotor, one support being made as a plain bearing. Rotor has holes to equalize pressure and two slot seals are installed. Connecting coupling is attached to the pump by means of conical clamping element. Pump shaft drive end is cylindrical and smooth. Sliding bearing is installed in front of the inlet funnel of the impeller, the housing of the sliding bearing is made with separating guides, which guide the flow of pumped liquid axisymmetrically to the input of the impeller, with partitions. Other support is made in the form of a block of rolling bearings installed behind the impeller.EFFECT: invention is aimed at improving operating reliability of vertical single-stage centrifugal electrical pump units.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения, а именно, к конструкции центробежного вертикального насоса, которая наиболее эффективно может быть использована в насосах для перекачивания воды, водяных растворов, нефти и нефтепродуктов, а также сходных с ними жидкостей по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам. The invention relates to the field of pump engineering, namely, to the design of a centrifugal vertical pump, which can be most effectively used in pumps for pumping water, aqueous solutions, oil and oil products, as well as liquids similar to them, through main, technological and auxiliary pipelines.

Известен центробежный вертикальный насос, содержащий в спиральном корпусе с подводом и отводом однопоточное рабочее колесо закрытого типа с цилиндрическим щелевым уплотнением на входе, закрепленное на валу, установленном в направляющем опорном подшипнике скольжения с относительным зазором, сальниковое уплотнение, при этом направляющий опорный подшипник скольжения выполнен с увеличенным на 20% относительным зазором и состоящим из двух одинаковых по несущей способности и обеспечению смазывающей жидкостью нижнего и верхнего участков, рабочее колесо снабжено цилиндрическим щелевым уплотнением на выходе и разгрузочными отверстиями, выполненными в основном диске, сальниковое уплотнение расположено в корпусе направляющего опорного подшипника скольжения в верхнем месте выхода вала (Патент RU 92920, опубл. 10.04.2010г.).A centrifugal vertical pump is known, comprising a closed-flow single-flow impeller in a spiral casing with inlet and outlet, with a cylindrical slotted seal at the inlet, mounted on a shaft mounted in a guide block bearing with a relative clearance, a stuffing box seal, while a guide block bearing is made with the relative clearance increased by 20% and consisting of two identical in bearing capacity and providing the lower and upper sections with lubricating fluid, Static preparation slotted wheel is provided with a cylindrical seal at the outlet and discharge openings, formed in the primary drive, the packing is arranged in the housing of the guide bearing the sliding bearing in the top location output shaft (patent RU 92920, publ. 10.04.2010g.).

Известен широко используемый в практике перекачивания водных растворов вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат, включающий вертикальный центробежный насос, приводной электродвигатель, соединительную муфту, соединяющую валы насоса и электродвигателя и закрытую защитным ограждением, подводящий трубопровод. (Атлас «Динамические насосы». В.В. Малюшенко, Москва, 1984 г., с.40, лист 18, рис.57 - насос центробежный типа В).Known widely used in the practice of pumping aqueous solutions is a vertical single-stage centrifugal electric pump unit, including a vertical centrifugal pump, a drive motor, a coupling that connects the shafts of the pump and the motor and is closed by a protective fence, the supply pipe. (Atlas “Dynamic pumps”. VV Malyushenko, Moscow, 1984, p.40, sheet 18, fig. 57 - centrifugal pump type B).

Однако опыт эксплуатации вышеперечисленных насосов и подобных им показывает несоответствие показателей качества современному уровню требований в части экономичности, надежности и долговечности, невозможность их использования для перекачивания специфических, загрязненных водных растворов и активных жидкостей. В частности в известных конструкциях имеется жесткое соединение электродвигатель - насос и при превышении крутящего момента от резкого останова ротора происходит полный выход из строя насосного агрегата.However, the operating experience of the above pumps and similar ones shows the mismatch of quality indicators with the current level of requirements in terms of efficiency, reliability and durability, the inability to use them for pumping specific, contaminated aqueous solutions and active liquids. In particular, in the known constructions there is a rigid connection between the electric motor and the pump, and when the torque is exceeded due to a sharp stop of the rotor, the complete complete failure of the pump unit.

Конструкция центробежных вертикальных насосов нового поколения должна удовлетворять следующим требованиям:The design of a new generation of centrifugal vertical pumps must meet the following requirements:

- повышенная надежность;- increased reliability;

- низкие эксплуатационные расходы;- low operating costs;

- высокий уровень экономичности.- high level of profitability.

Технический результат - повышение надежности работы вертикальных одноступенчатых центробежных электронасосных агрегатов.The technical result is an increase in the reliability of vertical single-stage centrifugal pump units.

Для достижения технического результата вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат содержит вертикальный центробежный насос, приводной электродвигатель, соединительную муфту, закрытую защитным ограждением и соединяющую валы насоса и электродвигателя, и подводящий трубопровод, при этом ротор в составе насоса выполнен двухопорным, одна из опор выполнена в виде подшипника скольжения, в роторе выполнены отверстия для выравнивания давления и установлены два щелевых уплотнения. Где соединительная муфта прикреплена к насосу посредством конического стяжного элемента, а приводной конец вала насоса выполнен цилиндрическим и гладким, подшипник скольжения установлен перед входной воронкой рабочего колеса, корпус подшипника скольжения выполнен с разделительными, направляющими поток перекачиваемой жидкости осесимметрично на вход рабочего колеса, перегородками, а другая опора выполнена в виде блока подшипников качения, установленного за рабочим колесом.To achieve a technical result, a vertical single-stage centrifugal electric pump unit contains a vertical centrifugal pump, a drive motor, a coupler closed by a protective guard and connecting the pump and motor shafts, and a supply pipe, while the rotor in the pump is made of two bearings, one of the bearings is made in the form of a bearing sliding, holes for pressure equalization are made in the rotor and two gap seals are installed. Where the coupling is attached to the pump by means of a conical coupling element, and the drive end of the pump shaft is cylindrical and smooth, the sliding bearing is installed in front of the impeller inlet funnel, the sliding bearing housing is made with dividing, guiding the pumped fluid flow axisymmetrically to the impeller inlet, partitions, and another support is made in the form of a block of rolling bearings installed behind the impeller.

Технический результат достигается принципиально новыми решениями: соединительная муфта не передает осевую нагрузку от насоса к электродвигателю, остаточная осевая сила, возникающая при работе насоса, воспринимается блоком подшипников качения, а давление, воздействующее на основной и покрывающий диск рабочего колеса, выровнено за счет установки щелевых уплотнений и отверстий для выравнивания давления.The technical result is achieved by fundamentally new solutions: the coupling does not transmit the axial load from the pump to the electric motor, the residual axial force arising during the operation of the pump is absorbed by the rolling bearing block, and the pressure acting on the main and covering impeller discs is equalized by installing slotted seals and pressure equalization holes.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1- общий вид агрегата, на фиг. 2 - насос в разрезе.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 is a general view of the assembly, in FIG. 2 - sectional pump.

Вертикальный одноступенчатый центробежный электронасосный агрегат состоит из 1 - насос, 2 - электродвигатель, 3 - соединительная муфта, 4 - защитное ограждение соединительной муфты, 5- подводящий трубопровод, 6- входной патрубок, 7- выходной патрубок, 8 - опорная поверхность насоса, 9 - опорная поверхность электродвигателя, 10- корпус, 11 - крышка, 12- рабочее колесо, 13- вал, 14 - корпус подшипника скольжения, 15 - подшипник скольжения, 16 - концевое уплотнение, 17 - блок подшипников качения, 18 - щелевое уплотнение рабочего колеса, 19 - отверстия для выравнивания давления, 20 - цилиндрический конец вала, 21- разделительная перегородка, 22 - конический стяжной элемент.The vertical single-stage centrifugal electric pump unit consists of 1 - pump, 2 - electric motor, 3 - coupling, 4 - protective guard of the coupling, 5 - supply pipe, 6 - inlet pipe, 7 - outlet pipe, 8 - pump bearing surface, 9 - bearing surface of the electric motor, 10- housing, 11 - cover, 12- impeller, 13- shaft, 14 - plain bearing housing, 15 - plain bearing, 16 - end seal, 17 - rolling bearing block, 18 - slotted impeller seal, 19 - holes for leveling d detecting, 20 - a cylindrical shaft end 21 partition wall, 22 - the conical clamping element.

Работа устройства осуществляется таким образом, что передача крутящего момента от электродвигателя 2 к насосу 1 ограничена крутящим моментом, на который рассчитан конический стяжной элемент 22 соединительной муфты 3, закрепленный на гладком цилиндрическом конце вала 20 насоса 1. При превышении крутящего момента, вследствии попадания в проточную часть инородного предмета или иного другого аварийного останова вращения ротора насоса 1, не происходит разрушения элементов насосного агрегата, а происходит проскальзывание конического стяжного элемента 22. Таким образом, конический стяжной элемент 22, закрепленный на гладком цилиндрическом конце вала 20, выполняет роль «предохранителя» при работе насосного агрегата. Это особенно актуально при перекачке загрязненных механическим мусором жидкостей, или при его (мусоре) случайном попадании в перекачиваемую среду.The device is operated in such a way that the transmission of torque from the electric motor 2 to the pump 1 is limited by the torque for which the conical coupling element 22 of the coupling 3 is designed, mounted on the smooth cylindrical end of the shaft 20 of the pump 1. If the torque is exceeded due to falling into the flow part of a foreign object or other other emergency stop of rotation of the rotor of the pump 1, there is no destruction of the elements of the pump unit, but the conical coupling slip element 22. Thus, the conical coupling element 22, mounted on the smooth cylindrical end of the shaft 20, acts as a "fuse" when the pump unit. This is especially true when pumping liquids contaminated with mechanical debris, or when it (garbage) accidentally enters the pumped medium.

Применение двух опорного ротора насоса 1 вместо одно опорного позволяет понизить вибрацию и повысить КПД. При применении предлагаемой схемы, когда одна из опор выполнена в виде подшипника скольжения 15, установленного перед входной воронкой рабочего колеса 12, а другая опора - в виде блока подшипников качения 17, установленного за рабочим колесом 12, в котором выполнены отверстия 19 для выравнивания давления и установлены два щелевых уплотнения 18, снижается амплитуда вынужденных колебаний ротора насоса, в том числе, и при попадании в поток твердых инородных тел. Гидродинамика потока в проточной части становится более ламинарной, так как малые колебания не возмущают поток. При этом появляется возможность уменьшения зазора в щелевых уплотнениях 18 рабочего колеса 12, что ведет к увеличению объемного КПД насоса.The use of two supporting rotors of the pump 1 instead of one supporting rotor allows to reduce vibration and increase efficiency. When applying the proposed scheme, when one of the bearings is made in the form of a sliding bearing 15 installed in front of the inlet funnel of the impeller 12, and the other bearing is in the form of a block of rolling bearings 17 installed behind the impeller 12, in which holes 19 are made for pressure equalization and two slotted seals 18 are installed, the amplitude of the forced oscillations of the pump rotor decreases, including when solid foreign bodies get into the stream. The hydrodynamics of the flow in the flow part becomes more laminar, since small vibrations do not disturb the flow. In this case, it becomes possible to reduce the gap in the gap seals 18 of the impeller 12, which leads to an increase in the volumetric efficiency of the pump.

Выполнение корпуса подшипника скольжения 14 с разделительными перегородками на входе в насос 1, которые структурируют осесимметрично поток на входе рабочего колеса 12, препятствуя вихреобразованию во входной воронке рабочего колеса, позволяет понизить вибрацию и кавитационный запас и повысить КПД насоса.The execution of the bearing housing 14 with dividing baffles at the inlet to the pump 1, which structure the axisymmetric flow at the inlet of the impeller 12, preventing vortex formation in the inlet funnel of the impeller, allows to reduce vibration and cavitation margin and increase the efficiency of the pump.

Кроме того, в составе агрегата отсутствует традиционно используемая жесткая фланцевая муфта, что существенно упрощает процедуру центровки насосного агрегата и сокращает время ее проведения. Причем также отпадает необходимость производства приводного электродвигателя со специальным устройством, воспринимающим осевую нагрузку от насоса, что в свою очередь снижает его цену и габариты. А также позволяет отказаться от радиальных и упорных подшипников скольжения электродвигателя, от станции подачи масла на подшипники электродвигателя, при этом электродвигатель переходит на экономичные необслуживаемые подшипники качения, работающие на консистентной смазке. In addition, the unit does not include the traditionally used rigid flange coupling, which greatly simplifies the alignment procedure of the pump unit and reduces its time. Moreover, there is no need to produce a drive motor with a special device that perceives the axial load from the pump, which in turn reduces its price and dimensions. And it also allows you to abandon the radial and thrust bearings of the electric motor, from the oil supply station to the electric motor bearings, while the electric motor switches to economical maintenance-free rolling bearings running on grease.

Таким образом, за счет разработанных в изобретении конструктивных решений основных узлов и элементов агрегата, достигается повышение надежности и эффективности перекачивания воды, нефти и нефтепродуктов, водяных растворов, а также сходных с ними жидкостей по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам.Thus, due to the design solutions developed in the invention for the main components and assemblies of the unit, it is possible to increase the reliability and efficiency of pumping water, oil and oil products, aqueous solutions, as well as liquids similar to them, through main, technological and auxiliary pipelines.

Claims

A vertical single-stage centrifugal pump assembly containing a vertical centrifugal pump, a drive motor, a coupling closed by a protective fence and connecting the pump and motor shafts, and a supply pipe, while the rotor in the pump is made of two bearings, one of the bearings is made in the form of a sliding bearing, in holes for pressure equalization are made to the rotor and two gap seals are installed, characterized in that the coupling is attached to the pump by means of ohm of the conical clamping element, while the drive end of the pump shaft is cylindrical and smooth, the sliding bearing is installed in front of the impeller inlet funnel, the sliding bearing housing is made with dividing, guiding the pumped fluid flow axisymmetrically to the impeller inlet, partitions, and the other support is made in the form block of rolling bearings installed behind the impeller.