PL231165B1 - Bezłopatkowy zespół pompowy z elementami magnetycznymi w wirniku - Google Patents

Abstract

Bezłopatkowy zespół pompowy z elementami magnetycznymi w wirniku zawiera wirnik zespołu pompowego, który składa z jednej lub wielu tarcz wirnikowych (1), zamocowanych do piasty (2) wału (3) lub bezpośrednio do wału, przy czym wał (3) osadzony jest w łożyskach (4), umieszczonych w otworach wewnątrz pokrywy (5, 6) obudowy (7), a w rowkach (11, 10) pokryw (5, 6) obudowy (7) umieszczone są nadrukowane uzwojenia (8) i stalowe pierścienie (9). Wlot czynnika roboczego w postaci cieczy następuje poprzez otwory (14) w pokrywie (5, 6). Ciecz, przepływając spiralnie przez szczeliny (12) dzięki zjawiskom występującym w warstwie przyściennej, przejmuje energię kinetyczną od obracającej się tarczy wirnika (1), a wylot cieczy zrealizowany jest przez dyfuzor (13), umieszczony na powierzchni obudowy (1), przy czym w dyfuzorze (13) zachodzi zamiana energii kinetycznej cieczy w energię potencjalną ciśnienia. Ponadto szczeliny (12) umiejscowione są pomiędzy tarczą wirnikową (1) i pokrywą (5, 6) obudowy (7) lub między tarczami wirnikowymi (1), a tarczami stojana w przypadku wirników wielotarczowych. Z kolei uzwojenia drukowane (8) stojana są nadrukowane na cienkich tarczach z materiału izolacyjnego i umieszczone są w rowkach (11), wykonanych na obwodzie koła lub kół w pokrywie (5, 6) obudowy (7) lub w tarczach stojana w przypadku wirników wielotarczowych. Jedna lub wiele tarcz wirnikowych pełni rolę zarówno tarczy dwufazowego silnika asynchronicznego, jak i tarczy wirnikowej pompy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest bezłopatkowy zespół pompowy z elementami magnetycznymi w wirniku.

Bezłopatkowa maszyna adhezyjna została zaproponowana przez Nikolę Teslę. W stosowanych dotychczas rozwiązaniach energia mechaniczna potrzebna do napędu wirnika pompy była doprowadzana z zewnątrz, zazwyczaj przez oddzielny silnik (z reguły elektryczny), sprzęgnięty z wałem pompy. Rozwiązanie to jest kłopotliwe w montażu, ze względu na konieczność precyzyjnego wyosiowania wału pompy z wałem silnika przed sprzęgnięciem - niezbędnego ze względu na wysokie prędkości obrotowe, przy których pracuje pompa adhezyjna. Ponadto stosowanie oddzielnej pompy i silnika zwiększa gabaryty, koszt zespołu sprężarkowego i wpływa niekorzystnie na jego charakterystyki eksploatacyjne. Znane są konstrukcje maszyn wirnikowych (niektórych pomp i turbin wodnych), w których wirnik maszyny i część elektryczna stanowią jeden układ wirujący. W tych rozwiązaniach, np. znanym z opisu WO9206301A1, w tarczach wirnikowych (oraz tzw. bandażach) umieszczane są magnesy stałe, a cewki elektryczne montowane na obudowie. Dotyczy to jednak klasycznych maszyn łopatkowych, tj. takich, w których elementem roboczym, odpowiedzialnym za zmianę parametrów (ciśnienia) czynnika roboczego są odpowiednio ukształtowane łopatki, a tarcze wirnikowe i tzw. bandaże (w których umieszcza się elementy generatora lub silnika elektrycznego) stanowią jedynie zewnętrzne ograniczenia kanału przepływowego.

W proponowanym rozwiązaniu rolę elementów maszyny elektrycznej i rolę roboczej części przepływowej pełni ten sam element - wirująca tarcza.

Bezłopatkowy zespół pompowy zawiera wirnik zespołu, który składa się z jednej lub wielu tarcz wirnikowych zamocowanych do piasty wału lub bezpośredni do wału, przy czym wał osadzony jest w łożyskach umieszczonych w otworach wewnątrz pokryw obudowy, a w obudowie lub tarczach stojana przypadku wirników wielotarczowych umieszczone są nadrukowane uzwojenia i stalowe pierścienie. Wlot czynnika roboczego w postaci cieczy następuje poprzez otwory w pokrywach, przy czym ciecz przepływając spiralnie przez szczeliny dzięki zjawiskom występujących w warstwie przyściennej przejmuje energię kinetyczną od obracającej się tarczy wirnika, a wylot cieczy zrealizowany jest przez dyfuzor, umieszczony na powierzchni obudowy, przy czym w dyfuzorze zachodzi zamiana energii kinetycznej cieczy w energię potencjalną ciśnienia. Kolejno szczeliny umiejscowione są pomiędzy tarczą wirnikową i pokrywami lub między tarczami wirnikowymi a tarczami stojana w przypadku wirników wielotarczowych. Ponadto uzwojenia drukowane stojana są nadrukowane na cienkich tarczach z materiału izolacyjnego i umieszczone są w otworach wykonanych na obwodzie koła lub kół w pokrywach obudowy lub w tarczach stojana w przypadku wirników wielotarczowych.

Zaletą zespołu pompowego według wynalazku jest to, że jedna lub wiele tarcz wirnikowych pełni rolę zarówno tarczy dwufazowego silnika asynchronicznego, jak i tarczy wirnika pompy, co wydatnie zmniejsza koszty wykonania oraz poprawia eksploatację i charakterystyki dynamiczne wirnika.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy bezłopatkowego zespołu pompowego, a na fig. 2 - schemat uzwojenia drukowanego jednej z faz.

Bezłopatkowy zespół sprężarkowy według wynalazku stanowi konstrukcję, w której pompa adhezyjna połączona jest z dwufazowym silnikiem asynchronicznym, przy czym drukowane uzwojenia stojana i pierścienie stalowe umieszczone są w wewnętrznych ściankach obudowy lub tarczach stojana w przypadku wirników wielotarczowych.

Wirnik zespołu pokazany na fig. 1 składa się przykładowo z jednej tarczy wirnikowej 1 zamocowanej do piasty 3 wału 2, przy czym wał 2 osadzony jest w łożyskach 4 umieszczonych w otworach wewnątrz pokrywy 5 i 6 obudowy 7, a wirnik zespołu stanowi tarcza aluminiowa o bardzo małym momencie bezładności. Z kolei obudowa 7 zespołu jest wykonana z materiału niemagnetycznego.

Przykładowo na fig. 2 pokazano, schemat drukowanego uzwojenia 8 stojana dla jednej z faz, uzwojenie drugiej fazy ma identyczny kształt, jest jednak obrócone względem pierwszej o 45°, przy czym uzwojenie 8 jest nadrukowane na cienkich tarczach z materiału izolacyjnego. W otworach 10 i 11 w pokrywie 5 i 6, umieszczone są kolejno pierścień stalowy i cienka tarcza z nadrukowanym uzwojeniem 8 stojana. Wlot czynnika roboczego w postaci cieczy zrealizowany jest przez otwory 14 w pokrywach 5 i 6 obudowy 1, umieszczone w pobliżu osi zespołu, przy czym czynnik przepływa spiralnie przez szczeliny 12 umiejscowione pomiędzy tarczą wirnikową 1 i pokrywą 5 i 6 obudowy 1 lub między tarczami wirnika a tarczami stojana w przypadku wirników wielotarczowych. Ciecz, przepływając spiralnie przez

PL 231 165 B1 szczeliny 12, dzięki zjawiskom występujących w warstwie przyściennej przejmuje energię kinetyczną od obracającej się tarczy wirnikowej 1. Z kolei wylot cieczy zrealizowany jest przez dyfuzor 13 umieszczony na powierzchni obudowy 1. W dyfuzorze wylotowym 13 zachodzi zamiana energii kinetycznej cieczy w energię potencjalną ciśnienia.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Bezłopatkowy zespół pompowy z elementami magnetycznymi w wirniku, znamienny tym, że wirnik zespołu składa z jednej lub wielu tarcz wirnikowych (1) zamocowanych do piasty (2) wału (3) lub bezpośrednio do wału, przy czym wał (3) osadzony jest w łożyskach (4) umieszczonych w otworach wewnątrz pokrywy (5) i (6) obudowy (7), a w otworach (11) i (10) pokryw (5) i (6) obudowy (7) umieszczone są nadrukowane uzwojenia (8) i stalowe pierścienie (9), z kolei pomiędzy pokrywami i wirnikiem jest szczelina (12), a w pokrywie (5) i (6) umiejscowione są otwory wlotowe (14), a na obudowie znajduje się dyfuzor wylotowy (13).

2. Zespół pompowy według zastrz. 1, znamienny tym, że szczeliny (12) umiejscowione są pomiędzy tarczą wirnikową (1) i pokrywą (5) i (6) obudowy (7) lub między tarczami wirnikowymi (1) a tarczami stojana w przypadku wirników wielotarczowych.

3. Zespół pompowy według zastrz. 1, znamienny tym, że uzwojenia drukowane (8) stojana są nadrukowane na cienkich tarczach z materiału izolacyjnego i umieszczone są w otworach (11) wykonanych na obwodzie koła lub kół w pokrywie (5) i (6) obudowy (7) lub w tarczach stojana w przypadku wirników wielotarczowych.

4. Zespół pompowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wirnik wykonany jest z materiału nieferromagnetycznego.

5. Zespół sprężarkowy według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory (14) w pokrywie (5) i (6) obudowy (7) zlokalizowane są na wewnętrznej średnicy tarczy.