Us5082428a – центробежный насос – Google Patents

Предыстория изобретения

Изобретение направлено на способ и устройство для центробежного насоса и более высокая скорость центробежный насос. В высокоскоростной насос приложений всегда было трудно правильно организовать подшипники, которые используются для поддержки вала на котором колесо крепится. В большинстве приложений не менее двух комплектов подшипников используются для поддержки вала и разместить нагрузке на валу диск средством для насоса.

Часто, подшипники загерметизированы в специальной камере и определенная смазка как масло использована для того чтобы смазать подшипники. Специальная смазка необходима для того чтобы позволить подшипникам эффектно отрегулировать нагрузки помещенные на Вале. Однако, необходимо загерметизировать подшипники в образе где смазка не протекает в нагнетая область и загрязняет жидкость которая нагнетается. Очевидно, что это сложный и дорогостоящий способ обеспечения поддержки вращающегося рабочего колеса. Также, часто трудно обнаружить утечки смазки от подшипников до слишком поздно и большое количество нагнетенной жидкости было загрязнено. Также важно что нагнетенная жидкость не загрязняет смазку по мере того как это может уменьшить эффективность смазки и привести в преждевременном отказе подшипника.

В такой высокой скорости насос обычно дисбаланс в давление перекачиваемой жидкости на вращающейся крыльчатки. На входе для жидкости давление очень низкое и, как правило, под давлением от насоса жидкости на противоположной стороне крыльчатки достаточно высока. Это создает давление на дисбаланс крыльчатки, который может повлиять на работу высокоскоростных насосов.

Соответственно, было бы желательно иметь высокоскоростной насос с упрощенный механизм для подшипников, поддерживающих вал для крыльчатки. В частности, было бы предпочтительно использовать один подшипник, который смазывается таким образом, чтобы не загрязнять жидкости, которая насосом. Кроме того, было бы желательно иметь договоренность на крыльчатку, которая уравновешивает усилие на крыльчатку, чтобы позволить насосу работать как можно более эффективно.

Предыстория изобретения

Изобретению является центробежный насос , имеющий наружный корпус, определяющий насосная камера и способ работы центробежных насосов. Турбинка rotatably расположена в камеру для нагнетать жидкость. Турбинка установлена на первом конце ротатабельного вала. Подшипник журнала расположен в наружное снабжение жилищем и размещанный коаксиально вокруг вала. Небольшое пространство зазора присутствует между валом и подшипником журнала. Пространство зазора находится в связи с камерой, в которой жидкость, накачиваемая крыльчаткой, направляется в указанное пространство зазора, а жидкость обеспечивает смазку для подшипника журнала. Рабочее колесо насоса подвижен в нагнетая камере и расположенный за первой стеной нагнетая камеры. Перевернутый эпицентр деятельности обеспечен к второму концу вала. Перевернутый эпицентр деятельности удлиняет над частью наружного снабжения жилищем где вал расположен. Ремень привода включает наружную периферию перевернутого эпицентра деятельности для того чтобы повернуть эпицентр деятельности и турбинку. Ремень привода включает перевернутый эпицентр деятельности на существенно центре подшипника журнала. Между крыльчаткой и второй стенкой насосной камеры предусмотрено пространство. Перекачиваемая жидкость входит в пространство и воздействует на крыльчатку, чтобы наклонить крыльчатку к первой стене. ПАЗ расположен в первой стене за турбинкой. Проводник удлиняет от паза к зоне разрядки для нагнетенной жидкости whereby жидкость высокого давления от зоны разрядки входит в паз для того чтобы противодействовать Давление от космоса и турбинка поддержана в пожеланном положении в нагнетая камере.

Подробное описание изобретения

Этот патент относится к центробежным насосом и способ работы центробежных насосов. В частности, этот патент направлен на высокоскоростных центробежных насосов с использованием журнал подшипник, который смазывается перекачиваемой жидкости от центробежного насоса и имеет улучшенную тягу балансирования системы для крыльчатки насоса. Детали изобретения будут более понятны, если ссылаться на прилагаемые чертежи в связи со следующим описанием изобретения.

Показано в прилагаемых фиг. 1 и 2 центробежных насоса 10, который имеет наружный корпус 13. Внешний корпус 13 определяет насосную камеру 15. Нагнетая камера 15 имеет первую стену 17 и вторая стена 19 и первые и вторые стены размещаны в сопротивленном существенно параллельном отношении. Первая и вторая стенки насосной камеры 15 соединены внешней периферией 21. Внешняя периферия 21 расположена в основном перпендикулярно к первой и второй стенкам. Входной проход 25 проходит через первую стенку 17 в насосную камеру 15. Входной проход 25 находится в центре первой стены 17 и, как правило, имеет цилиндрическую форму. Разгрузочный переход 27 расположен на внешней периферии 21 насосной камеры 15. Сброс проход 27 подключен к диффузору 29, который расположен на внешней части корпуса 13 в центробежный насос 10.

Турбинка 33 вращательно расположена в нагнетая камеру 15. Турбинка имеет первую сторону 35 которая расположена за первой стеной 17 и второй стороной 37 которая расположена в размеченное врозь отношение к второй стене 19 нагнетая камеры 15. Первая и вторая стороны крыльчатки 33 расположены существенно параллельно первой и второй стенкам насосной камеры 15. Турбинка 33 прекращает в зоне 39 конца которая за наружной периферией 21 нагнетая камеры 15. Крыльчатка установлена на валу 41, а вал 41 отходит от крыльчатки 33 в направлении от входного люка 25. Турбинка 33 имеет эпицентр деятельности 34 в разбивочной зоне турбинки и эпицентр деятельности обеспечен к валу 41 всеми соответствующими серединами securemement и в FIG. 2 Резьбовой болт 43 показан в качестве одного из примеров измерительных средств. Вал 41 проходит через отверстие 45 в части наружного корпуса 13, которое отходит от насосной камеры 15 в направлении, противоположном входному проходу 25. Подшипник журнала 47 расположен в отверстие 45 и вращательно поддерживает вал 41. Подшипник журнала 47 имеет длину которая от около 3 до около 5 времен диаметр вала 41. Вал 41 имеет диаметр от около 1/4 до около 1/2 из внешнего диаметра турбинки 33. Между наружной поверхностью вала 41 и внутренней поверхностью подшипника 47 предусмотрен небольшой зазор 49. Кольцевое уплотнение 51 можно расположить в конце подшипника 47 журнала и удлиняет от вала 41 к наружному снабжению жилищем 13. Кольцевое уплотнение 51 эффектно закрывает конец зазора 49 между валом 41 и подшипником 47 журнала. Кольцевое уплотнение 51 расположено в конце подшипника 47 журнала который размечен отдельно от турбинки 33.

Канал 55 расположен в сообщение с зазором 49 между валом 41 и подшипником 47 журнала. Как показано на рис. 2 канал 55 расположен радиально вокруг внутренней поверхности подшипника 47, который примыкает к наружной поверхности вала 41. Однако, канал 55 можно также расположить радиально вокруг вала 41 или в противном случае размещать в сообщении с зазором 49. Канал 55 нормально расположен в близости к кольцевому уплотнению 51 на конце вала 41 который размечен отдельно от турбинки 33. Переходный люк 57 соединяется с каналом 55 и простирается от канала 55 и находится в связи с входным люком 25 для насосной камеры 15. Измеритель прокачки 59 можно расположить в переходный люк 57.

Конец вала 41, что находится на расстоянии друг от крыльчатки 33 простирается от наружного корпуса 13 в центробежный насос 10. Соединенный с этим концом вал 41 представляет собой цилиндрический ступица 61. Цилиндрическая втулка 61 может быть закреплена на валу 41 любым подходящим способом и на фиг. 2 показано, как нитевидно вовлекать резьбовую часть вала 41. Эпицентр деятельности 61 имеет основание 63 которое удлиняет радиально внешне от вала 41. Эпицентр деятельности имеет цилиндрическую бортовую стену 65 которая расположена коаксиально вокруг наружного снабжения жилищем 13 где подшипник 47 журнала обнаружен местонахождение. Боковая стенка 65 ступицы 61 также коаксиально расположена вокруг подшипника 47 в валу 41. Бортовая стена 65 цилиндрического эпицентра деятельности 61 удлиняет от основания 63 в направлении к турбинке 33. Боковая стенка 65 ступицы 61 простирается по крайней мере на половину от journal bearing 47, и на практике было особенно выгодно, чтобы боковая стенка 65 выходила за пределы средней точки journal bearing 47.

Вокруг наружной периферии цилиндрической боковой стенки 65 расположен бесконечный пояс 67. Бесконечный пояс 67 также удлиняет вокруг шкива 69 который оперативно соединен к мотору 71 привода. Бесконечный пояс 67 вообще плоский тонкий пояс который размещан frictionally для того чтобы включить наружную поверхность бортовой стены 65 эпицентра деятельности 61 и также frictionally включить шкив 69 расположенный на мотор 71 привода. Соответствующий напрягая не показанный прибор () можно расположить вдоль длины пояса для обеспечения что свойственное напряжение поддержано в поясе 67. В большинств применениях шкив 69 который соединен к мотору 71 привода будет иметь диаметр который значительно большле что диаметр бортовой стены 65 эпицентра деятельности 61.

Расположенный в первой стенке 17 насосной камеры 15 представляет собой канавку 75. ПАЗ 75 нормально кольцевой ПАЗ который формирует существенно круговой ПАЗ в первой стене 17. Зона паза 75 нормально от около 1/2 и 11/2 зоны вала 41 на котором турбинка 33 установлена. На практике было сочтено предпочтительным, чтобы площадь кольцевой формы канавки 75 была практически такой же, как площадь поперечного сечения конца вала 41. ПАЗ 75 подключен к трубе 77, которая распространяется в область высокого давления в насос. Обычно труба 77 соединена с диффузором 29, который соединен со сливным проходом 27 для насосной камеры 15. В трубе 77 находится средство управления жидкостью 79. Средством контроля жидкости может быть клапан, как показано на рис. 2 или другие соответствующие середины которые можно использовать для того чтобы отрегулировать подачу жидкости через трубу 77.

Рабочее колесо 33 расположено в насосной камере 15 таким образом, что первая сторона 33 рабочего колеса расположена непосредственно рядом с первой стенкой 17 насосной камеры 15. Между первой стороной 35 крыльчатки 33 и первой стенкой 17 насосной камеры 15 находится небольшое пространство 83. На противоположной стороне крыльчатки 33 находится открытая область 85 между второй стороной 37 крыльчатки 33 и второй стенкой 19 насосной камеры 15. Открытый регион 85 также в сообщении с зазором 49 между валом 41 и подшипником 47 журнала. Для достижения этой связи существует небольшой зазор 89 между ступицей 34 крыльчатки 33 и подшипником 47.

В работе активируется приводной двигатель 71, который приводит к вращению шкива 69. Вращение шкива 69 выдвигает пояс 67 и выдвигаясь пояс причиняет цилиндрический эпицентр деятельности 61 соединенный к валу 41 вращать. По мере того как эпицентр деятельности 61 соединен к валу 41 вращение эпицентра деятельности причинит вал 41 вращать. Турбинка 33 соединена с валом 41 поэтому турбинка 33 также причинена вращать. Вращение турбинки 33 создает зону низкого давления в проходе 25 входа к нагнетая камере 15. Помощь зоны низкого давления в рисовать жидкую поставку к переходному люку 25 входа в нагнетая камеру 15. Жидкость включает вращая турбинку 33 и выдвинута радиально внешне вращением турбинки. По мере того как жидкость смещена радиально внешне вращая турбинкой скорость жидкости увеличивает. Увеличение скорости жидкости увеличивает давление в жидкости по мере того как жидкость двигает радиально далеко от переходного люка 25 входа. По мере того как жидкость достигает наружный периметр турбинки 33 она выдвигает в переходный люк 27 разрядки от нагнетая камеры 15 и входит в отражетель 29. Действуют, что уменьшает отражетель 29 скорость жидкости в образе где давление жидкости более добавочно увеличено.

Для центробежного насоса 10 для правильной работы важно, чтобы перекачиваемая жидкость не попадала обратно в низкое давление на входе перепускного канала. Соответственно, крыльчатка 33 расположена с первой стороны 35 крыльчатки, непосредственно примыкающей к первой стенке 17 насосной камеры 15. Небольшое пространство 83 между первой стороной 35 и первой стеной 17 блокирует подачу жидкости назад в переходный люк 25 входа. Таким образом, большая часть жидкости сбрасывается из разряда перепускного канала 27 и работоспособность насоса сохраняется.

Однако перекачиваемая жидкость может проникнуть в открытую область 85, которая расположена между второй стороной 37 крыльчатки 33 и второй стенкой 19 насосной камеры 15. Жидкость в открытой области 85 не может пропустить назад к переходному люку 25 входа потому что эпицентр деятельности 34 турбинки 33 преграждает подачу жидкости назад к переходному люку 25 входа. Жидкость в открытом регионе 85 под более высоким давлением чем жидкость в проходе 25 входа. Давление жидкости в открытой области 85 и особенно жидкости, которая примыкает к ступице 34 крыльчатки 33, влияет на продвижение крыльчатки 33 к первой стенке 17 насосной камеры 15. По мере того как турбинка 33 установлена на Вале 41 и вал 41 расположен в подшипник журнала 47 турбинка и вал 41 могут двинуть к первой стене 17 в ответ на перепад давления произведенный жидкостью в открытом регионе 85. Подшипник журнала 47 обеспечивает хорошую поддержку для радиальных нагрузок помещенных на Вале 41 но не сопротивляет аксиальным нагрузкам помещенным на Вале. Поэтому вал 41 и крыльчатка 33 могут двигаться в направлении, параллельном оси вала. Перепад давления на крыльчатке 33 удерживает первую сторону 35 крыльчатки 33 рядом с первой стенкой 17 насосной камеры 15. Однако важно, чтобы между первой стороной 35 и первой стеной 17 было небольшое пространство 83, или крыльчатка ударится о первую стенку 17 и будет повреждена или перестанет вращаться. Для того чтобы держать турбинку от ударять первую стену 17, ПАЗ 75 был расположен в первую стену 17. ПАЗ подключен к области высокого давления жидкости в насос 10, такие как рассеиватель 29 трубой 77. Жидкость высокого давления в отражетеле 29 направлена к пазу 75 через трубу 77 и поступки этой жидкости высокого давления против первой стороны 35 турбинки 33 для того чтобы сбалансировать давление жидкости в открытом регионе 85 на противоположной стороне турбинки 33. Жидкое управление значит 79 расположено в трубу 77 для того чтобы контролировать количество жидкости поставленное к пазам 75. Тщательно проклеиваем ПАЗ 75 и контроля жидкости средства контроля 79 можно создать равновесное положение, в котором колесо 33 поддерживает нужное положение рядом с первой стенки 17 насосной камеры 15, чтобы позволить центробежный насос 10 для того чтобы работать на очень эффективном состоянии пока в тоже время предотвращающ турбинку 33 от включать первую стену 17 нагнетая камеры 15. Таким образом, жидкость в канавке 75 уравновешивает усилия на крыльчатке 33 и поддерживает рабочее колесо в нужном положении, примыкающем к первой стенке 17 насосной камеры. Закрыть зазор между крыльчаткой 33 и первой стенки 17 результаты в очень маленькую утечку жидкости из паза 75 и очень мало утечки жидкости между рабочим колесом 33 и первой стенки 17 обратно во впускной проход 28 и КПД насоса 10 поддерживается на высоком уровне.

Как только нужное положение равновесия устанавливается крыльчатка будет саморегулирующимся, чтобы сохранить эту позицию на протяжении большей части условий эксплуатации, с которыми сталкиваются такой центробежный насос. Если по какой-то причине давление жидкости в открытой области 85 увеличивается, то крыльчатка 33 будет выдвинута к первой стенке 17 насосной камеры 15. Это уменьшает Размер малого пространства 83 между первой стеной 17 и первой стороной 35 турбинки 33 и результатов в меньше жидкости будучи discharged от паза 75 в малый космос 83. Уменшение в жидкости discharged от паза 75 причиняет давление жидкости в пазе 75 увеличить и это увеличение в давлении окончательно сбалансирует против увеличенного давления в открытой зоне 85 и турбинка снова достигнет положение уравновешения. Когда условия, которые создали повышение давления в открытой области 85 больше не существует будет снижение давления жидкости в открытой области 85 и увеличение давления в канавке 75 приведет к крыльчатка 33 двигаться в направлении к второй стене 19 насосной камеры 15 до тех пор, пока не будет получено исходное положение равновесия. Если давление жидкости в открытой области 85 уменьшается из-за изменения условий эксплуатации, то давление жидкости в канавке 75 заставит рабочее колесо 33 двигаться по направлению ко второй стенке 19 насосной камеры 15. Это увеличивает Размер небольшого пространства 83 между первой стороной 35 крыльчатки 33 и первой стенкой 17 насосной камеры 15. Увеличение в малом космосе 83 позволит больше жидкости пропустить от паза 75 и это уменьшит давление жидкости в пазе 75 и положение уравновешения будет достигано когда среднее давление жидкости в открытой зоне 85 это же как среднее давление жидкости в пазе 75. Опять же, как только условия изменяются, что привело к снижению давления жидкости в открытой области 85, силы давления жидкости на крыльчатке изменятся, и крыльчатка будет перемещена обратно в первоначально желаемое положение равновесия. Это давление балансировки крыльчатки системы позволяет работать в большинстве ситуаций, с которыми сталкиваются такой центробежный насос , где высокая эффективность может сохраняться без повреждения крыльчатки. Система также допускает компенсацию, если рабочее колесо или боковые стенки насосной камеры изношены, силы давления, действующие на крыльчатку 33, приведут к тому, что рабочее колесо достигнет равновесного положения, которое компенсирует износ. Также можно отслеживать эффективность центробежного насоса 10 и внести коррективы в жидкости, средства контроля 79, чтобы увеличить или уменьшить количество жидкости, подаваемой в паз 75 для поддержания рабочего колеса 33 при равновесном положении, когда максимальный практический КПД для центробежных насоса 10 может быть получен.

Жидкость будучи нагнетанной в открытом регионе 85 также в сообщении с зазором 49 между валом 41 и подшипником 47 журнала. Жидкость под давлением достигает зазор 49 через зазор 89 который обеспечен между эпицентром деятельности 34 турбинки 33 и подшипником 47 журнала. Жидкость под давлением проходит вдоль зазора 49 и обеспечивает смазывая жидкость для подшипника журнала 47. На насос 10 нормально использовано с жидкостями низкой выкостности как вода. Такие жидкости с низкой вязкостью не подходят для формирования пленки, которая может эффективно смазывать подшипник. Для оказания помощи в использовании низкой вязкости жидкости в качестве смазочного материала полезно иметь относительно длинный подшипник журнала 47 и вала 41 относительно большого диаметра, чтобы максимизировать потенциал для жидкости пленку между подшипником журнала, подшипником тяги 47 и 41 вала в процессе работы насоса 10. Также желательно, чтобы толщина пленки жидкости с низкой вязкостью была как можно более равномерной по длине подшипника журнала 47. Иметь подшипник журнала с длиной от около 3 до около 5 времен диаметр вала 41 и вала 41 с диаметром от около 1/4 до около 1/2 из внешнего диаметра турбинки 33 значительно помогает в использовании жидкости низкой выкостности как смазка.

После того как жидкость проходит вдоль существенно вся длина подшипника 47 журнала она достигает канал 55 расположенный в конце подшипника 47 журнала который размечен отдельно от турбинки 33. Жидкость под давлением поступает в канал 55 и проходит через проход 57 подключен к каналу 55 и направляется обратно в впускной проход 25 для центробежного насоса 10. В этом образе жидкость которая нагнетается действует как смазывая жидкость для подшипника журнала и также обеспечивает охлаждать для подшипника журнала по мере того как жидкость непрерывно заменена. Жидкость из зазора 49 поступает обратно во впускной проход 25 и снова проходит через насос 10. Ведь та же жидкость используется для смазки подшипника журнала, который закачивается в центробежный насос 10 для предотвращения загрязнения перекачиваемой жидкости нет необходимости герметизировать подшипник с рабочего колеса 33 или насосную камеру 15. Высокая жидкость давления которая входит в зазор 49 очень эффективна в обеспечивать смазку для подшипника журнала и охлаждать для подшипника журнала по мере того как непрерывный поток этой жидкости через зазор 49.

Канал 55 и переходный люк 57 эффектно направляют жидкость под давлением далеко от зазора 49 после того как жидкость была использована для того чтобы смазать и охладить подшипник журнала. Таким образом, очень низкое давление жидкости в части зазора 49, который расположен между каналом 55 и уплотнением 51, который расположен в конце журнала подшипник 47. Это делает его гораздо легке для уплотнения 51 эффектно для того чтобы загерметизировать конец зазора 49. Ведь давление жидкости в части оформления 49, расположенной между каналом 55 и печатью 51 обычно примерно такое же, как давление присутствует в впускной проход 25 для центробежного насоса 10. Если бы канал 55 и переходный люк 57 не направили жидкость обратно на входной проход 25, давление на уплотнение 51 было бы намного больше, и это могло бы значительно сократить срок службы уплотнения.

Также возможно расположить измеритель прокачки 59 в переходный люк 57 для того чтобы контролировать количество жидкости которая пропускает через зазор 49 между подшипником 47 журнала и валом 41. Если количество жидкости, проходящей через расходомер 59, увеличивается, это может свидетельствовать о том, что подшипник журнала 47 изнашивается и может указывать на необходимость замены подшипника журнала. Если поток жидкости через расходомер 59 уменьшается, это может свидетельствовать о том, что в зазоре 49 или в проходе 57 имеется Блокировка и может потребоваться для центробежный насос для устранения этой проблемы. В любом случае, измеритель прокачки 59 обеспечивает индикатор на как хороший система смазки и подшипник журнала действуют.

Пояс 67 расположен на бортовую стену 65 эпицентра деятельности 61 так, что пояс существенно будет расположен над осевой линией подшипника 47 журнала. Это балансирует усилия которые помещены на Вале 41 поэтому вал в правильном выравнивании с подшипником 47 журнала. В действительности нагрузки, налагаемые приводным ремнем 67, проходят через центр опорного подшипника 47, А вал 41 остается параллельным по отношению к стенкам опорного подшипника. Это помогает обеспечить что зазор 49 между валом 41 и подшипником 47 журнала как можно равномерен и позволяет адекватней жидкой пленке сформировать в подшипнике журнала. Эта конструкция улучшает эффективность подшипника, позволяет подшипнику быть смазана жидкостью, что перекачивается и позволяет валу 41, поддерживаемые только один подшипник журнала, который упрощает конструкцию центробежного насоса 10.

Список использованной литературы

1.Google Patents