CZ33737U1 - Ponorné čerpadlo - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká ponorného čerpadla s elektropohonem.

Dosavadní stav techniky

Pro záchranářské účely je potřebné ponorné elektrické čerpadlo s malou hmotností, velkým čerpacím výkonem a vysokou funkční spolehlivostí. Limit hmotnosti je požadován z důvodu přenositelnosti omezeným počtem osob. Zákony hydrodynamiky a z nich plynoucí sací schopnost a hydraulická funkce čerpadla zase limitují maximální počet otáček rotoru. Vzhledem k uvedeným limitujícím faktorům jsou v požadované oblasti výkonu známa pouze ponorná čerpadla pro stacionární instalace, jejichž hmotnost násobně převyšuje požadované limity.

Cílem technického řešení je představit ponorné čerpadlo s elektropohonem, které by výše uvedené nevýhody stavu techniky potlačilo.

Podstata technického řešení

Výše zmíněné nedostatky odstraňuje do značné míry ponorné čerpadlo obsahující rotorovou část, obsahující podélnou rotační hřídel, na niž je ve vstupní části umístěno oběžné kolo pro nasávání vody do čerpadla a ve středové části je umístěn rotor elektromotoru, a statorovou část, obsahující vnější plášť, definující vstupní část a výstupní část, a vnitřní plášť opatřený statorem, kde vnější plášť a vnitřní plášť jsou spolu s osou hřídele koncentrické a mechanicky spojené lopatkami, kde vnitřní plášť a lopatky tvoří jeden nedělitelný díl, kde vnitřní plášť je na vstupní části opatřen předním ložiskovým souborem a předním ucpávkovým souborem, a na výstupní části je opatřen zadním ložiskovým souborem, zadním ucpávkovým souborem a elektrickým přívodem, jehož podstata spočívá v tom, že hřídel je v celé své délce opatřena vývrtem, a ve vstupní části čerpadla obsahuje ve vývrtu umístěný regulační prvek, kde v oblasti styku vývrtu a regulačního prvku jsou provedeny kanálky, určené pro výtok vratné chladicí vody z vývrtu, kde výstupní průřez těchto kanálků je regulovatelný mírou zašroubování regulačního šroubu do výstupního vývrtu.

Ve výhodném provedení je regulačním prvkem regulační šroub s kuželovou hlavou, přes závit zašroubovaný do vývrtu hřídele.

V jiném výhodném provedení je v čelní části kuželové hlavy provedeno zahloubení pro imbusový klíč.

V jiném výhodném provedení počet kanálků odpovídá počtu lopatek na oběžném kole čerpadla.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude dále přiblíženo pomocí obrázků, kde obr. 1 představuje podélný řez ponorného čerpadla podle technického řešení, obr. 2 představuje detail regulačního prvku ponorného čerpadla podle obr. 1 a obr. 3 představuje řez regulačním prvkem podle obr. 2 se zobrazením kanálků pro průchod zpětného proudu vody.

- 1 CZ 33737 U1

Příklad uskutečnění technického řešení

Ponorné čerpadlo podle technického řešení je provedeno jako kompaktní čerpací agregát s vestavěným asynchronním elektromotorem extrémně vysokého jednotkového výkonu v rozsahu od 100 do 120 kVA.

Jak je zobrazeno na obr. 1, ponorné čerpadlo podle technického řešení obsahuje rotorovou část, obsahující podélnou rotační hřídel 1, na niž je ve vstupní části, tedy části, kde voda vstupuje do čerpadla, umístěno oběžné kolo 2 nasávající vodu do čerpadla a ve středové části je umístěn rotor 3 elektromotoru. Dále obsahuje statorovou část, obsahující vnější plášť 6, definující vstupní část 9 a výstupní část 10, a vnitřní plášť 13 opatřený statorem 17.

Vnější plášť 6 a vnitřní plášť 13 jsou spolu s osou hřídele 1 koncentrické a mechanicky spojené lopatkami 18 plnícími kromě hydraulické funkce také funkci vzájemného mechanického zajištění vnitřního a vnějšího pláště 6, 13. Vnitřní plášť 13 a lopatky 18 tvoří jeden nedělitelný díl.

Vnitřní plášť 13 je na vstupní části opatřen předním ložiskovým souborem 7 a předním ucpávkovým souborem 8 a na výstupní části je opatřen zadním ložiskovým souborem 4, zadním ucpávkovým souborem 5 a elektrickým přívodem 11. Ložiskové soubory 7, 4 jsou určeny k usnadnění rotace hřídele 1 ve statorové části. Ucpávkové soubory 8, 5 jsou určeny k zabránění vstupu vody do vnitřní elektrické části elektromotoru.

Hřídel 1 je v celé své délce opatřena vývrtem 19 a na předním konci, jež leží ve vstupní části čerpadla, opatřena regulačním prvkem 14. v detailu představeným na obr. 2. Regulačním prvkem 14 je v našem případě regulační šroub 15 s kuželovou hlavou, přes závit zašroubovaný do vývrtu 19 hřídele L V oblasti styku vývrtu 19 a regulačního šroubu 15 jsou provedeny kanálky 16, určené pro výtok vratné chladicí vody z vývrtu 19. Počet kanálků 16 odpovídá počtu lopatek na oběžném kole 2 čerpadla. Obr. 3 představuje řez regulačním prvkem 14 zobrazeným na obr. 2 podle osy D-D, s příkladnými čtyřmi kanálky 16. V čelní části kuželové hlavy je provedeno zahloubení, například pro imbusový klíč. Zašroubováním regulačního šroubu 15 lze vymezit výstupní průřez kanálků 16. tím upravit parametry vratné chladicí vody a stabilizovat vstupní proud.

Stator 17 je tak dostatečně chlazen proudem čerpané vody s přispěním materiálů stěn vnitřního pláště 13 na bázi hliníku s vysokými termodynamickými parametry prostupu tepla. Dostatečné chlazení stěn statoru 17 je zajištěno speciální výplní 12, která je elektricky izolační, s vysokou tepelnou vodivostí.

Princip funkce ponorného čerpadla podle technického řešení je následující:

Chladná čerpaná voda vychází z oběžného kola 2 a postupuje přes lopatkový rozvaděč s rozváděcími lopatkami 18 prostorem mezi vnějším pláštěm 6 rozvaděče a vnitřním pláštěm 13 rozvaděče do výtlačné části čerpadla. Část vodního proudu se vrací vývrtem 19 hřídele 1 zpět a předním koncem hřídele 1 vychází regulačním prvkem 14 zpět do oběžného kola 2. Zpětný proud procházející hřídelí 1, tzv. reflux vody, zajišťuje také dostatečné chlazení rotoru 3. Zpětné proudění vody je hnáno tlakovým spádem mezi vstupní sací částí oběžného kola 2 a výstupní částí čerpacího agregátu.

Uvedená konstrukce ponorného čerpadla podle technického řešení zajišťuje extrémní čerpací výkon při nízké hmotnosti čerpadla a bezpečné odvedení ztrátového tepla vestavěného elektromotoru.

Primárně je ponorné čerpadlo podle technického řešení určeno pro záchranáře a jednotky civilní ochrany k likvidaci následků povodní a záplav. Ponorné čerpadlo lze použít také v průmyslu a stavebnictví v situacích, kdy je potřebný velký čerpací výkon a snadná aplikace stroje

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Ponorné čerpadlo, obsahující rotorovou část, obsahující

   - podélnou rotační hřídel (1), na niž je

   - ve vstupní části umístěno oběžné kolo (2) pro nasávání vodu do čerpadla, a

   - ve středové části je umístěn rotor (3) elektromotoru; a statorovou část, obsahující

   - vnější plášť (6), definující vstupní část (9) a výstupní část (10), a

   - vnitřní plášť (13) opatřený statorem (17), kde

   - vnější plášť (6) a vnitřní plášť (13) jsou spolu s osou hřídele (1) koncentrické a mechanicky spojené lopatkami (18), kde vnitřní plášť (13) a lopatky (18) tvoří jeden nedělitelný díl, kde

   - vnitřní plášť (13) j e

   - na vstupní části opatřen předním ložiskovým souborem (7) a předním ucpávkovým souborem (8), a

   - na výstupní části je opatřen zadním ložiskovým souborem (4), zadním ucpávkovým souborem (5) a elektrickým přívodem (11), vyznačující se tím, že hřídel (1) je v celé své délce opatřena vývrtem (19) a ve vstupní části čerpadla obsahuje ve vývrtu (19) umístěný regulační prvek (14), kde

   - v oblasti styku vývrtu (19) a regulačního prvku (14) jsou provedeny kanálky (16), určené pro výtok vratné chladicí vody z vývrtu (19),

   - kde výstupní průřez těchto kanálků (16) je regulovatelný mírou zašroubování regulačního šroubu (15) do výstupního vývrtu (19).
2. 2. Ponorné čerpadlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že regulačním prvkem (14) je regulační šroub (15) s kuželovou hlavou, přes závit zašroubovaný do vývrtu (19) hřídele (1).
3. 3. Ponorné čerpadlo podle nároku 2, vyznačující se tím, že v čelní části kuželové hlavy je provedeno zahloubení pro imbusový klíč.
4. 4. Ponorné čerpadlo podle některého z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že počet kanálků (16) odpovídá počtu lopatek na oběžném kole (2) čerpadla.