[go: up one dir, main page]

RU2717128C2 - Способ снижения общих потерь в насосах различной конструкции - Google Patents

Способ снижения общих потерь в насосах различной конструкции Download PDF

Info

Publication number
RU2717128C2
RU2717128C2 RU2018104711A RU2018104711A RU2717128C2 RU 2717128 C2 RU2717128 C2 RU 2717128C2 RU 2018104711 A RU2018104711 A RU 2018104711A RU 2018104711 A RU2018104711 A RU 2018104711A RU 2717128 C2 RU2717128 C2 RU 2717128C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
parts
pump
coatings
pumps
pump parts
Prior art date
Application number
RU2018104711A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018104711A (ru
RU2018104711A3 (ru
Inventor
Сергей Юрьевич Лазарев
Валерий Сергеевич Велижанин
Борис Иванович Турышев
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
Priority to RU2018104711A priority Critical patent/RU2717128C2/ru
Publication of RU2018104711A publication Critical patent/RU2018104711A/ru
Publication of RU2018104711A3 publication Critical patent/RU2018104711A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2717128C2 publication Critical patent/RU2717128C2/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к изготовлению насоса для энергетических установок. На поверхности деталей насоса в виде валов и осей под уплотнения, шеек валов под подшипники скольжения и зубчатых передач формируют покрытия из упомянутых материалов, имеющие адгезионное число не менее 600, на поверхности деталей насоса в парах вал - втулка подшипника и вал - уплотнение - покрытия, имеющие число интенсивности изнашивания не более 5×10, на поверхностях деталей насоса, обтекаемых рабочими телами, в виде колес, проточных частей корпуса, всасывающих и нагнетающих полостей - покрытия, смачивающие свойства которых имеют коэффициент смачиваемости не более 1, на поверхностях контакта деталей насоса в виде подвижной и неподвижной деталей - покрытия с адгезионным числом не менее 500, числом интенсивности изнашивания не более 5×10и коэффициентом смачиваемости не более 0,8. В сочленениях корпус - вращающаяся деталь обеспечивают зазор по посадке, величину которого определяют с учетом тепловых расширений указанных деталей сочленений и их деформации под нагрузкой. В результате снижаются общие потери в насосах. 1 пр.

Description

Изобретение относится к способам формирования поверхностных слоев деталей с заранее заданными свойствами.
Изобретение в области насосов для перекачки жидких и газообразных сред предназначено для насосов, использующихся в объектах, где требуется высокая надежность и минимальные расходы топлива энергетических установок.
Требуемый технический результат - повышение надежности работы насоса, а также снижение стоимости его эксплуатации, достигается путем минимизации механических потерь в парах трения, снижения потерь при обтекании поверхности жидкостями и газами, устранения перетечек рабочего тела конструктивными способами.
Изобретение относится к центробежным, винтовым, шестеренчатым, плунжерным насосам различных модификаций, а также может поэлементно использоваться в других типах насосов.
Известно, что в настоящее время используются традиционные типы насосов, схемы которых не меняются уже длительное время.
Известно [1-4], что в шестеренчатых насосах главными видами потерь являются объемные и механические. При этом объемный кпд находится в пределах 0,80…0,95, а механический - 0,90…0,95.
Известно [1, 4-5], что в винтовых насосах объемный кпд в среднем находится в пределах 0,85…0,96, а механический кпд - в пределах 0,50-0,77, а гидравлические потери малы.
Известно [1, 4, 6], что в центробежных насосах объемный кпд в зависимости от величины насоса и качества изготовления колес изменяется от 0,85 до 0,98, гидравлический кпд - в пределах 0,80…0,96, а механический кпд - 0,85…0,96.
Таким образом, в насосах указанных типов вредные потери мощности составляют от 10 до 30%, что дает возможность существенно поднять их эффективность при снижении величины механических потерь в трущихся парах деталей, при трении рабочего тела о поверхности полостей и арматуры и снижении величин зазоров до конструктивно возможного минимума.
Следует отметить, что решений, обеспечивающих комплексный подход к снижению вредных потерь по всем трем составляющим при анализе патентной информации не выявлено.
Одним из известных способов снижения механических потерь в плунжерных насосах является [7] - Способ получения антифрикционного покрытия на контактирующих поверхностях плунжерных пар топливных насосов. В этом способе получения антифрикционного покрытия на контактирующих поверхностях преимущественно плунжерных пар топливных насосов высокого давления результат обеспечивается путем нанесения антифрикционного состава, содержащего, перфторполиэфирокисло-ту 65-75 мас. % и диспергатор 25-35 мас. %, а нанесение состава осуществляют через рабочую среду - дизельное топливо в течение 1-3 ч при расходе состава 1-7% от массы топлива. Недостатками такого способа являются его применимость только к одной конкретной паре трения плунжер - втулка и только для снижения величины трения в ней.
Развитием этого способа является решение по патенту RU 2 400 533, в котором область применения остается той же, что и в предыдущем случае, антифрикционный состав несколько меняется, а недостатки способа остаются теми же.
В патенте RU 2461736 ротор винтового насоса и способ уменьшения скользящего течения в винтовом насосе [8] содержатся решения по конструктивному улучшению ротора винтового насоса, а способ уменьшения скользящего течения в винтовом насосе, заключается в особом конструктивном исполнении кольцевого уплотнения в пазе ротора, позволяющем компенсировать износы канавок и уплотнения путем поджатия его к валу. Недостатком изобретения является то, что оно относится только к одной детали насоса.
В патенте RU 2495070 лакокрасочная композиция с высокой рассеивающей способностью для получения методом электроосаждения на катоде химстойких износостойких покрытий с повышенной твердостью и антикоррозионной защитой композиция представляет собой лакокрасочную систему, которая содержит следующие компоненты: 100 эпоксиаминного аддукта в качестве связующего, 28-32 пигментной пасты (100%), 16-17 латекса фторкаучука СКФ-264 В (60-70%), 2,5-3,1 порошкового полифениленсульфида, 10-12 дисперсии фторопласта Ф-4ДВ (55%), 0,4 уксусной кислоты (100%) в качестве нейтрализатора, 3,5-4,1 бутиленгликоля, 4,5-5,1 феноксипропанола, 0,0018-0,0021 оксиэтилированного нонилфенола ОП-10, остальное - деминерализованная вода до 1 л. Эпоксиаминный аддукт модифицирован частично блокированным толуилендиизоцианатом. Пигментная паста стабилизирована эпоксиаминным аддуктом. Используемый полифениленсульфид модифицирован графитом и карбидом кремния, предварительно гидрофилизированный оксиэтилированным нонилфенолом.
Изобретение позволяет получить тонкие равномерные по толщине покрытия, обладающие химстойкостью, износостойкостью, повышенной твердостью и антикоррозионной защитой.
Недостатками являются сложность установки для формирования покрытия, малая толщина покрытия - до 25 мкм и отсутствие свойств гидрофобности.
Известна полезная модель 133227 «Подшипник скольжения» в которой подшипник скольжения содержит корпус и вкладыш, выполненный составным из силовых слоистых сегментов, обработанных по внутреннему диаметру в один размер, образующих поверхность трения, при этом слоистые сегменты установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальном направлении, разделены удерживающими перегородками, закрепленными на корпусе, и снабжены фиксирующими прокладками из эластичного материала, размещенными по торцевым сторонам слоистых сегментов, причем часть силовых сегментов имеет отверстия для подачи перекачиваемой жидкости на поверхность трения. Силовые слоистые сегменты в подшипнике выполнены из антифрикционного углепластика ФУТ, причем армирующая ткань в углепластике расположена перпендикулярно поверхности трения, фиксирующие и регулировочные прокладки выполнены из паронита.
Результатом применения полезной модели на насосе ЦНС 180 (240)-1422, является снижение величины виброскорости до 1,0…3,3 мм/с при допуске 7,1 мм/с.Запас по мощности на трение составил 2,8%. Следов износа на поверхностях вкладышей и вала при наработке 2500 часов не наблюдалось.
Недостатком данного изобретения является то, что оно применяется для подшипника скольжения и не может быть распространено на другие пары трения и узлы, являющиеся источником потерь в насосе.
Таким образом, из описания приведенных аналогов видно, что эти аналоги решают частные задачи повышения эффективности насосов и не дают комплексного решения по уменьшению потерь в насосах.
В связи с этим в качестве прототипа выбрано решение по патенту RU 2495070, где заявляется лакокрасочная композиция с высокой рассеивающей способностью, которая методом электроосаждения на катоде образует химстойкие износостойкие покрытия с повышенной твердостью и антикоррозионной защитой на поверхностях деталей насосов. Композиция представляет собой лакокрасочную систему, которая содержит следующие компоненты: 100 эпоксиаминного аддукта в качестве связующего, 28-32 пигментной пасты (100%), 16-17 латекса фторкаучука СКФ-264 В (60-70%), 2,5-3,1 порошкового полифениленсульфида, 10-12 дисперсии фторопласта Ф-4ДВ (55%), 0,4 уксусной кислоты (100%) в качестве нейтрализатора, 3,5-4,1 бутиленгликоля, 4,5-5,1 феноксипропанола, 0,0018-0,0021 оксиэтилированного но-нилфенола ОП-10, остальное - деминерализованная вода до 1 л. Эпоксиаминный аддукт модифицирован частично блокированным толуилендиизоцианатом. Пигментная паста стабилизирована эпоксиаминным аддуктом. Используемый полифениленсульфид модифицирован графитом и карбидом кремния, предварительно гидрофилизиро-ванный оксиэтилированным нонилфенолом.
Изобретение позволяет получить тонкие равномерные по толщине покрытия, обладающие химстойкостью, износостойкостью, повышенной твердостью и антикоррозионной защитой.
Прототип имеет следующие недостатки:
- сложность установки для формирования покрытия;
- малая толщина покрытия - до 25 мкм, что ограничивает ресурс узлов;
- и отсутствие свойств гидрофобности, что не позволяето снижать гидравлические сопротивления.
Однако в проектировании и изготовлении насосного оборудования остро стоит задача обеспечения существенного повышения эффективности насосов в плане увеличения общего коэффициента полезного действия с устранением всех видов потерь в насосах.
Прототип не может удовлетворить требования максимального снижения объемных, гидравлических и механических потерь насоса.
В основу изобретения поставлена задача создания способа минимизации всех трех составляющих потерь в насосах, при котором общий КПД насоса может быть поднят до физически и конструктивно возможного максимума с соответствующим увеличением параметров надежности, производительности и напора.
Технический результат - увеличение производительности насосов до 1,5 раза и ресурса до 4 раз достигается путем:
- улучшения триботехнических характеристик поверхностных слоев деталей трения;
- снижения сопротивлений обтекания полостей насосов рабочими телами за счет использования материалов, гидрофобных по отношению к рабочему телу;
- снижения величин зазоров между вращающимися деталями насоса и корпусными деталями и сопряжения их по посадкам, величина допуском на которые минимизирует перетечки рабочих тел;
- использования для формирования поверхностного слоя высокоэнергоплотных минеральных материалов природного происхождения, обладающих коэффициентом смачивания рабочим телом, меньшим 1,
Технический результат обеспечивается тем, что в способе минимизации потерь в насосах различных конструкций на поверхности основных деталей насоса формируются покрытия толщиной не менее 50 мкм из высокоэнергоплотных минеральных материалов, обеспечивающие:
1. на поверхностях валов и осей под уплотнения, шеек валов под подшипники скольжения поверхности из материалов, зубчатых передач, имеющих адгезионное число не менее 600 [9], а число интенсивности изнашивания [10] в парах вал - втулка подшипника и вал - уплотнение - не более 5×10-14;
2. на поверхностях, обтекаемых рабочими телами, таких как поверхности колес, проточных частей корпуса, всасывающих и нагнетающих полостей, покрытия, смачивающие свойства которых характеризуются коэффициентом смачиваемости [11] относительно рабочего тела не более 1;
3. в сочленениях корпус - вращающаяся деталь величину зазора, с целью недопущения перетечек между полостями насоса назначают по посадке с учетом тепловых расширений деталей и их деформации под нагрузкой, а на поверхностях контакта подвижной и неподвижной детали образуют покрытие с адгезионным числом не менее 500, числом интенсивности изнашивания не более 5×10-14 и коэффициентом смачивания не более 0,8.
Эффект устранения потерь в насосе и рост его эксплуатационных характеристик достигается за счет следующих факторов:
1. Снижения коэффициентов трения в подшипниках, парах вал - уплотнения, парах вращающаяся деталь - корпус, зубчатых парах и снижения интенсивности изнашивания поверхностей в этих парах..
2. Снижения гидравлических сопротивлений при обтекании поверхностей в насосе рабочим телом за счет гидрофобности покрытия обтекаемых поверхностей.
3. Минимизации зазоров в сопряжениях подвижная деталь - корпус, сокращающих перетечки и проведения мероприятий по снижению сил трения в этих парах при контактах деталей.
Примеры конкретной реализации на насосах, прошедших период плановой эксплуатации. Пример 1. Центробежный насос ЦНС 180 (300) 1050 НГДУ Гремиха Проведены мероприятия по заявляемому решению. После 2-х лет эксплуатации зафиксировано увеличение общего КПД на 2%, увеличение ресурса наработки с 1200 часов до 4200 часов, производительность увеличена со 180 м3/час до 300 м3/час.
Пример 2. Центробежный насос ЦНС 63 (100) 1400 НГДУ Воткинск. Проведены мероприятия по заявляемому решению. После 2-х лет эксплуатации зафиксировано увеличение общего КПД: до 7%, увеличение ресурса наработки с 2000 часов до 5000 часов, производительность увеличена с 63 м3/час до 150 м3/час.
Пример 3 Базовый насос ЦНС 180-1400 и получил характеристики Q=350 м3/час с напором 1000 м при сохранении мощности электродвигателя 1250 кВт, что позволило повысить общий КПД с 72%. до 82%; при этом экономия электроэнергии при увеличение КПД на 10% составила около 125 кВт в час (при времени работы за год 8000 час).
Приведенные примеры показывают, что заявленный способ позволяет снять общие потери в насосных агрегатах и повысить их эффективность в несколько раз при неизменных нормах их конструирования, что вызывает ряд эффектов в эксплуатации в виде снижения расхода электроэнергии на величину высвобождающейся полезной мощности и общих затрат на ремонты, чего не достигается во многих других способах снижения потерь в насосах.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Будов В.М. Судовые насосы: Справочник. - Л.: Судостроение, 1988. 432 с.
2 Дурнов П.И. Насосы. Вентиляторы. Компрессоры. Киев - Одесса: Вища школа, 1985, 264 с.
3 Рыбкин Е.А., Усов А.А. Шестеренные насосы для металлорежущих станков. М.: МАШГИЗ, 1960, 189 с.
4. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т.М. Башта, С.С.Руднев, Б.Б. Некрасов и др. 4-е издание, стереотипное - М: «Издательский дом Альянс», 2010. -423 с.
5 Пыж О.А., Харитонов Е.С., Егорова П.Б. Судовые винтовые насосы. Л.: Судостроение, 1969, 195 с.
6. Ржебаева Н.К., Ржебаев Э.Е. Расчет и конструирование центробежных насосов: Учебное пособие. - Сумы: Изд-во СумГУ, 2009. - 220 с.
7 RU 2391369 Способ получения антифрикционного покрытия на контактирующих поверхностях плунжерных пар топливных насосов.
8 RU 2461736 Ротор винтового насоса и способ уменьшения скользящего течения в винтовом насосе.
9. Лазарев С.Ю. Новая методика количественной оценки адгезионной способности минералов и других твердых тел. Обогащение руд 2001 №6. С. 13-17.
10 Лазарев С.Ю., Токманев С.Б., Хмелевская В.Б. К вопросу о критериях выбора природных минеральных материалов и других веществ для покрытий разного назначения. //Металлообработка 2006 №3. С. 29-35.
II. Зуев В.В. Энергоплотность, свойства минералов и энергетическое строение Земли. СПб Наука 1995 128 с.

Claims (1)

  1. Способ изготовления насоса для энергетических установок, имеющего поверхности, обтекаемые жидкостью или газом, плунжерные пары, уплотнения, зубчатые или червячные передачи, сопряжения колеса с неподвижным корпусом, заключающийся в том, что на поверхностях деталей насоса формируют покрытия толщиной не менее 50 мкм из высокоэнергоплотных минеральных материалов, при этом на поверхности деталей насоса в виде валов и осей под уплотнения, шеек валов под подшипники скольжения и зубчатых передач формируют покрытия из упомянутых материалов, имеющие адгезионное число не менее 600, на поверхности деталей насоса в парах вал - втулка подшипника и вал - уплотнение - покрытия, имеющие число интенсивности изнашивания не более 5×10-14, на поверхностях деталей насоса, обтекаемых рабочими телами, в виде колес, проточных частей корпуса, всасывающих и нагнетающих полостей - покрытия, смачивающие свойства которых имеют коэффициент смачиваемости не более 1, на поверхностях контакта деталей насоса в виде подвижной и неподвижной деталей - покрытия с адгезионным числом не менее 500, числом интенсивности изнашивания не более 5×10-14 и коэффициентом смачиваемости не более 0,8, а в сочленениях корпус - вращающаяся деталь обеспечивают зазор по посадке, величину которого определяют с учетом тепловых расширений указанных деталей сочленений и их деформации под нагрузкой.
RU2018104711A 2018-02-07 2018-02-07 Способ снижения общих потерь в насосах различной конструкции RU2717128C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104711A RU2717128C2 (ru) 2018-02-07 2018-02-07 Способ снижения общих потерь в насосах различной конструкции

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104711A RU2717128C2 (ru) 2018-02-07 2018-02-07 Способ снижения общих потерь в насосах различной конструкции

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018104711A RU2018104711A (ru) 2019-08-07
RU2018104711A3 RU2018104711A3 (ru) 2019-11-13
RU2717128C2 true RU2717128C2 (ru) 2020-03-18

Family

ID=67586300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018104711A RU2717128C2 (ru) 2018-02-07 2018-02-07 Способ снижения общих потерь в насосах различной конструкции

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2717128C2 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1730206A1 (ru) * 1989-04-18 1992-04-30 Тамбовский институт химического машиностроения Способ гальванического восстановлени изделий
WO2008035045A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 The Queen's University Of Belfast Method of coating a metallic article with a surface of tailored wettability
RU2495070C1 (ru) * 2012-09-05 2013-10-10 Закрытое акционерное общество "ОНТК-94" Лакокрасочная композиция с высокой рассеивающей способностью для получения методом электроосаждения на катоде химстойких износостойких покрытий с повышенной твердостью и антикоррозионной защитой

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1730206A1 (ru) * 1989-04-18 1992-04-30 Тамбовский институт химического машиностроения Способ гальванического восстановлени изделий
WO2008035045A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 The Queen's University Of Belfast Method of coating a metallic article with a surface of tailored wettability
WO2008035045A3 (en) * 2006-09-20 2008-10-02 Univ Belfast Method of coating a metallic article with a surface of tailored wettability
RU2495070C1 (ru) * 2012-09-05 2013-10-10 Закрытое акционерное общество "ОНТК-94" Лакокрасочная композиция с высокой рассеивающей способностью для получения методом электроосаждения на катоде химстойких износостойких покрытий с повышенной твердостью и антикоррозионной защитой

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018104711A (ru) 2019-08-07
RU2018104711A3 (ru) 2019-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101126417B (zh) 自润滑滑动轴承材料
US4630849A (en) Oil well pipe joint
US8735481B2 (en) Self-lubricating surface coating composition for low friction or soft substrate applications
US10508492B2 (en) Coatings for fluid energy device components
KR20080022175A (ko) 슬라이딩 베어링의 제작 방법
US20120328461A1 (en) Motor pump bearing
CN101265942A (zh) 运用界面滑移技术的推力轴承
CN112709759A (zh) 滑动轴承及其制造方法
CN103484849B (zh) 一种铝合金活塞及精密摩擦副表面处理方法
RU2717128C2 (ru) Способ снижения общих потерь в насосах различной конструкции
US20170122333A1 (en) Oil and gas well pump components and method of coating such components
CN111075832A (zh) 滑动轴承
CN105020265A (zh) 一种风电机组变桨轴承与其防腐处理方法
CN204828281U (zh) 一种风电机组变桨轴承
RU92920U1 (ru) Центробежный вертикальный насос
RU52128U1 (ru) Центробежный насос
CN217502279U (zh) 一种浮环气体动压径向轴承
CN201373099Y (zh) 有聚四氟乙烯涂膜的o型密封圈
CN111020448B (zh) 表面有储油补油通道的耐磨防腐抽油杆接箍及制备工艺
CN203979145U (zh) 一种具有黑色复合涂层的轴瓦
CN204961379U (zh) 一种干式泵轴承支架
DE202013003630U1 (de) Magnetgekuppelte Pumpenvorrichtung mit hoher Beständigkeit
CN220581344U (zh) 一种新型水泵泵体
Anisimov et al. Antifriction carbon plastics in machine building
CN205036620U (zh) 耐腐蚀泵用水润滑陶瓷轴承结构

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200322