RU199022U1

RU199022U1 - VERTICAL SEALED PUMP

Info

Publication number: RU199022U1
Application number: RU2020115465U
Authority: RU
Inventors: Игорь Викторович Канцеров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Пензенский завод компрессорного машиностроения" (ОАО "Пензкомпрессормаш"); Общество с ограниченной ответственностью "НАСОСНОЕ ПРОИЗВОДСТВО" (ООО "НАСОСНОЕ ПРОИЗВОДСТВО")
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2020-08-07

Abstract

Полезная модель относится к насосам, предназначенным для перекачки нейтральных, агрессивных, токсичных и взрывопожароопасных жидкостей, пары которых могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Задачей настоящей полезной модели является создание вертикального насоса герметичного, входящего в состав агрегата электронасосного вертикального с магнитной муфтой и расширяющего предлагаемую линейку продукции в указанной области техники. Техническим результатом настоящей полезной модели является реализация указанного назначения. Технический результат достигается при использовании насоса вертикального герметичного, содержащего верхнюю нагнетательную часть корпуса и нижнюю всасывающую часть корпуса, между которыми расположена средняя часть корпуса, включающая рабочие колеса и направляющие аппараты, также насос вертикальный содержит ведомый вал, имеющий внутреннюю ведомую магнитную полумуфту, бесконтактно связанную через немагнитный герметизирующий экран с наружной ведущей магнитной муфтой на ведущем валу электродвигателя, осевые подшипники скольжения, расположенные на ведомом валу в нижней всасывающей части корпуса, при этом насос вертикальный содержит трубку, расположенную снаружи корпуса насоса вертикального, один конец которой соединен с верхней нагнетательной частью корпуса, а другой конец - с отверстием, выполненным в нижней всасывающей части корпуса и соединенным с нижним торцом ведомого вала насоса. 2 ил.The utility model relates to pumps designed for pumping neutral, aggressive, toxic and explosive liquids, the vapors of which can form explosive mixtures with air. The objective of this utility model is to create a sealed vertical pump, which is part of a vertical electric pump unit with a magnetic coupling and expands the proposed product line in the specified field of technology. The technical result of the present utility model is the implementation of the specified purpose. The technical result is achieved when using a vertical sealed pump containing an upper discharge part of the housing and a lower suction part of the housing, between which the middle part of the housing is located, including impellers and guide vanes, and the vertical pump contains a driven shaft having an internal driven magnetic coupling half, contactlessly connected through a non-magnetic sealing screen with an external leading magnetic coupling on the drive shaft of the electric motor, axial plain bearings located on the driven shaft in the lower suction part of the housing, while the vertical pump contains a tube located outside the vertical pump housing, one end of which is connected to the upper discharge part of the housing, and the other end - with an opening made in the lower suction part of the housing and connected to the lower end of the driven pump shaft. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к насосам, предназначенным для перекачки нейтральных, агрессивных, токсичных и взрывопожароопасных жидкостей, пары которых могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.The utility model relates to pumps designed for pumping neutral, aggressive, toxic and explosive liquids, the vapors of which can form explosive mixtures with air.

Насосы вертикальные входят в состав агрегатов электронасосных вертикальных, которые также включают плиту фундаментную и электродвигатель. С целью повышения срока службы указанных агрегатов и в частности электродвигателя используют бесконтактную передачу крутящего момента от вала электродвигателя к валу насоса за счет наличия магнитной муфты, состоящей из ведомой или внутренней полумуфты, расположенной на валу насоса, и ведущей или наружной полумуфты, расположенной на валу электродвигателя. При этом ведомая и ведущая муфты разделены герметизирующим стаканом или экраном из немагнитного материала, обеспечивающим гидроизоляцию насоса вертикального и исключающим попадание жидкости из насоса на обмотки электродвигателя и подшипники.Vertical pumps are part of vertical electric pump units, which also include a base plate and an electric motor. In order to increase the service life of these units, and in particular the electric motor, use is made of contactless transmission of torque from the electric motor shaft to the pump shaft due to the presence of a magnetic coupling consisting of a driven or an internal coupling half located on the pump shaft and a driving or external coupling half located on the electric motor shaft ... In this case, the driven and driving couplings are separated by a sealing cup or a screen made of non-magnetic material, which provides waterproofing of the vertical pump and excludes the ingress of liquid from the pump onto the electric motor windings and bearings.

Известна электромагнитная погружная установка с магнитной муфтой (RU 52124 U1, 10.03.2006) с вертикальным насосом магнитного типа, реализующая вышеуказанный принцип передачи движения от вала электродвигателя валу вертикального насоса через магнитную муфту.Known electromagnetic submersible installation with a magnetic coupling (RU 52124 U1, 10.03.2006) with a vertical pump of the magnetic type, which implements the above principle of transferring motion from the shaft of the electric motor to the shaft of the vertical pump through the magnetic coupling.

Однако для повышения срока службы агрегата электронасосного вертикального рассмотренных мер недостаточно. Указанные конструктивные особенности решений не учитывают следующее. However, the considered measures are not enough to increase the service life of the vertical electric pump unit. The indicated design features of the solutions do not take into account the following.

Как известно, ротор насоса – это ведомый вал насоса со всеми вращающимися деталями, в том числе с рабочими колесами и подшипниками. Рабочее колесо представляет собой неуравновешенную систему из-за отсутствия симметрии относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения насоса. В результате возникает осевая сила, направленная в сторону входного отверстия рабочего колеса, то есть сила давления, действующая вертикально сверху вниз. Указанное давление по большей части приходится на осевой подшипник скольжения (пяту), одна часть которого расположена на ведомом валу и вращается вместе с ним, а вторая ответная часть расположена в нижней всасывающей части корпуса насоса вертикального. Зачастую на пяту приходится значительная повышенная нагрузка, которая приводит к перегреву и, как следствие, быстрому выходу из строя. В таком случае при больших скоростях работы пята может выйти из строя через несколько часов после запуска работ. Замена подшипников скольжения требует временных и денежных затрат и приводит к незапланированным перерывам и срывам сроков.As you know, a pump rotor is a driven shaft of a pump with all rotating parts, including impellers and bearings. The impeller is an unbalanced system due to the lack of symmetry about a plane perpendicular to the pump rotation axis. The result is an axial force directed towards the inlet of the impeller, that is, a pressure force acting vertically from top to bottom. The specified pressure mostly falls on the axial plain bearing (heel), one part of which is located on the driven shaft and rotates with it, and the second counterpart is located in the lower suction part of the vertical pump housing. Often, a significant increased load falls on the heel, which leads to overheating and, as a result, rapid failure. In this case, at high speeds of work, the heel may fail several hours after the start of work. Replacing plain bearings is time consuming and costly and leads to unplanned interruptions and delays.

Известен вертикальный насос (http://www.pkm.ru/catalog/nasosy/, просмотрено 15.04.2020 г.), принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому решению и содержащий верхнюю нагнетательную часть корпуса и нижнюю всасывающую часть корпуса, между которыми размещена средняя часть корпуса, включающая рабочие колеса и направляющие аппараты, также насос вертикальный содержит ведомый вал, имеющий внутреннюю ведомую магнитную полумуфту, бесконтактно связанную через немагнитный герметизирующий экран с наружной ведущей магнитной муфтой на ведущем валу электродвигателя, осевые подшипники скольжения из карбида кремния для повышения износостойкости, которые располагаются на ведомом валу насоса, смазываются и охлаждаются жидкостью, перекачиваемой насосом.Known vertical pump (http://www.pkm.ru/catalog/nasosy/, viewed on April 15, 2020), taken as the closest analogue to the claimed solution and containing the upper discharge part of the housing and the lower suction part of the housing, between which is located the middle part of the housing, which includes impellers and guide vanes, also a vertical pump contains a driven shaft having an internal driven magnetic coupling half, contactlessly connected through a non-magnetic sealing screen with an external driving magnetic coupling on the drive shaft of the electric motor, axial sliding bearings made of silicon carbide to increase wear resistance, which are located on the driven shaft of the pump, lubricated and cooled by the liquid pumped by the pump.

Рассмотренное решение предусматривает наличие смазки и охлаждения осевых подшипников скольжения, что повышает срок службы насоса вертикального и всего агрегата электронасосного в целом, однако в данном источнике информации не раскрыты средства реализации указанных процессов.The considered solution provides for the lubrication and cooling of axial plain bearings, which increases the service life of the vertical pump and the entire electric pump unit as a whole, however, this source of information does not disclose the means of implementing these processes.

Задачей настоящей полезной модели является создание насоса вертикального герметичного, входящего в состав агрегата электронасосного вертикального с магнитной муфтой и расширяющего предлагаемую линейку продукции в указанной области техники. The objective of this utility model is to create a vertical sealed pump, which is part of a vertical electric pump unit with a magnetic coupling and expands the proposed product line in the specified field of technology.

Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение арсенала технических средств.The technical result of this utility model is to expand the arsenal of technical means.

Технический результат достигается при использовании насоса вертикального герметичного, содержащего верхнюю нагнетательную часть корпуса и нижнюю всасывающую часть корпуса, между которыми расположена средняя часть корпуса, включающая рабочие колеса и направляющие аппараты, также насос вертикальный содержит ведомый вал, имеющий внутреннюю ведомую магнитную полумуфту, бесконтактно связанную через немагнитный герметизирующий экран с наружной ведущей магнитной муфтой на ведущем валу электродвигателя, осевые подшипники скольжения, расположенные на ведомом валу в нижней всасывающей части корпуса, при этом насос вертикальный содержит трубку, расположенную снаружи корпуса насоса вертикального, один конец которой соединен с верхней нагнетательной частью корпуса, а другой конец - с отверстием, выполненным в нижней всасывающей части корпуса и соединенным с нижним торцом ведомого вала насоса. The technical result is achieved by using a vertical sealed pump containing an upper discharge part of the housing and a lower suction part of the housing, between which the middle part of the housing is located, including impellers and guide vanes, and the vertical pump contains a driven shaft having an internal driven magnetic coupling half, contactlessly connected through a non-magnetic sealing screen with an external driving magnetic coupling on the drive shaft of the electric motor, axial slide bearings located on the driven shaft in the lower suction part of the housing, while the vertical pump contains a tube located outside the vertical pump housing, one end of which is connected to the upper discharge part of the housing, and the other end - with an opening made in the lower suction part of the housing and connected to the lower end of the driven pump shaft.

Внешняя трубка, соединяющая верхнюю нагнетательную часть корпуса и нижний торец ведомого вала насоса с осевыми подшипниками скольжения, выполняет роль разгрузочной трубки и представляет собой вертикальную трубку, расположенную снаружи корпуса заявляемого насоса, по которой жидкость из-за разницы давлений движется сверху вниз из верхней части корпуса и попадает в отверстие, выполненное в нижней всасывающей части корпуса, оказавшись таким образом внутри насоса вертикального. Далее жидкость внутри нижней всасывающей части корпуса двигается снизу вверх от нижнего торца ведомого вала к пяте и создает на ее нижнем торце давление, направленное противоположно осевым силам (противодавление), действующим на ротор и пяту заявляемого насоса сверху вниз. В итоге, внутри нижней всасывающей части корпуса насоса создается поток жидкости, который позволяет снизить нагрузку на осевые подшипники скольжения и служит для их охлаждения и смазки с целью увеличения срока службы. А далее вся прошедшая через осевые подшипники скольжения жидкость подается на рабочие колеса, расположенные в средней части корпуса насоса вертикального. The outer tube connecting the upper discharge part of the housing and the lower end of the driven shaft of the pump with axial sliding bearings acts as a discharge tube and is a vertical tube located outside the housing of the inventive pump, along which the liquid, due to the pressure difference, moves from top to bottom from the upper part of the housing and enters the hole made in the lower suction part of the housing, thus being inside the vertical pump. Further, the liquid inside the lower suction part of the housing moves from bottom to top from the bottom end of the driven shaft to the heel and creates a pressure on its bottom end opposite to the axial forces (back pressure) acting on the rotor and heel of the claimed pump from top to bottom. As a result, a fluid flow is created inside the lower suction part of the pump casing, which reduces the load on the axial sleeve bearings and serves to cool and lubricate them in order to increase their service life. And then all the liquid passed through the axial plain bearings is supplied to the impellers located in the middle of the vertical pump housing.

На фиг. 1 показана конструкция заявляемого насоса вертикального герметичного. FIG. 1 shows the design of the inventive vertical sealed pump.

На фиг. 2 – нижняя всасывающая часть корпуса насоса вертикального герметичного с концом трубки, который через отверстие соединен с нижним торцом ведомого вала и осевыми подшипниками скольжения.FIG. 2 - the lower suction part of the pump body is vertical sealed with the end of the tube, which is connected through the hole to the lower end of the driven shaft and axial plain bearings.

Насос вертикальный герметичного предназначен для перекачивания в стационарных условиях нейтральных, агрессивных, токсичных и взрывопожароопасных жидкостей, пары которых могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси категории IIA, IIB, IIC по ГОСТ 30852.11 и группам Т1, Т2, Т3, Т4 по ГОСТ 30852.5.The vertical hermetic pump is designed for pumping in stationary conditions neutral, aggressive, toxic and explosive liquids, the vapors of which can form explosive mixtures with air of IIA, IIB, IIC categories in accordance with GOST 30852.11 and groups T1, T2, T3, T4 in accordance with GOST 30852.5.

Заявляемый насос может эксплуатироваться во взрывоопасных зонах классов: B-IA, B-Iб, В-Iг, В-IIA и пожароопасных зонах классов П-I, П-II, П-IIа и П-III согласно ПУЭ.The claimed pump can be operated in explosive zones of classes: B-IA, B-Ib, B-Ig, B-IIA and fire hazardous zones of classes P-I, P-II, P-IIa and P-III according to PUE.

Температура перекачиваемой жидкости от -42 ⁰С до 230⁰С, вязкостью не более 35сСт, плотностью не более 2000кг/м³.The temperature of the pumped-over liquid is from -42 ⁰ С to 230 ⁰ С, the viscosity is not more than 35 cSt, the density is not more than 2000 kg / m ³ .

Допускается содержание примесей не абразивного характера не более 0,2%, размером не более 0,2 мм.Allowed the content of non-abrasive impurities is not more than 0.2%, not more than 0.2 mm in size.

Насос вертикальный герметичный не предназначен для перекачивания кристаллизующихся и полимеризующихся жидкостей, а также жидкости с наличие паровой или газовой фазы.The vertical sealed pump is not intended for pumping crystallizing and polymerizing liquids, as well as liquids with the presence of a vapor or gas phase.

Насос вертикальный герметичный содержит верхнюю нагнетательную часть корпуса 1 и нижнюю всасывающую часть корпуса 2, через которую происходит всасывание. Между указанными верхней и нижней частью расположена средняя часть корпуса 3 (фиг. 1), включающая рабочие колеса и направляющие аппараты (не показаны).The vertical sealed pump contains an upper discharge part of the housing 1 and a lower suction part of the housing 2 through which suction takes place. Between these upper and lower parts is the middle part of the housing 3 (Fig. 1), which includes impellers and guide vanes (not shown).

Также насос вертикальный герметичный содержит ведомый вал 4, имеющий внутреннюю ведомую магнитную полумуфту, бесконтактно связанную через немагнитный герметизирующий экран с наружной ведущей магнитной муфтой, расположенной на ведущем валу электродвигателя. Расположение магнитных полумуфт и герметизирующего экрана может быть выполнено таким образом, как это показано у рассмотренного выше аналога по патенту RU 52124. Also, the vertical sealed pump contains a driven shaft 4 having an internal driven magnetic coupling half, contactlessly connected through a non-magnetic sealing screen with an external driving magnetic coupling located on the drive shaft of the electric motor. The arrangement of the magnetic coupling halves and the sealing screen can be performed in the manner shown in the above-mentioned analogue according to RU 52124.

Магнитные полумуфты представляют собой конструкцию с постоянными магнитами из сплава редкоземельных металлов.The magnetic coupling halves are of a rare earth alloy design with permanent magnets.

На ведомом валу 4 в нижней всасывающей части корпуса 2 насоса вертикального расположены осевые подшипники скольжения (пята) 5 (фиг. 2).On the driven shaft 4 in the lower suction part of the casing 2 of the vertical pump there are axial plain bearings (heels) 5 (Fig. 2).

Снаружи корпуса насоса вертикального герметичного выполнена трубка 6, выполняющая роль разгрузочной трубки для снижения нагрузки на осевые подшипники скольжения 5. Указанная трубка 6 выполнена преимущественно вертикальной, проходящей вдоль вертикально расположенного корпуса насоса. Один конец трубки 6 соединен с верхней нагнетательной частью корпуса 1 для забора из него части жидкости. Другой конец трубки 6 проходит горизонтально вдоль нижней области нижней всасывающей части корпуса 2 и выходит в отверстие 7, которое соединено с нижним торцом 8 ведомого вала 4.Outside the pump casing is a vertical sealed tube 6, which acts as a discharge tube to reduce the load on the axial plain bearings 5. Said tube 6 is made predominantly vertical, running along the vertically located pump casing. One end of the tube 6 is connected to the upper discharge part of the housing 1 to take a part of the liquid from it. The other end of the tube 6 runs horizontally along the lower region of the lower suction part of the housing 2 and goes out into the hole 7, which is connected to the lower end 8 of the driven shaft 4.

За счет конструктивных особенностей при работе насоса происходит разгрузка и одновременная дополнительная принудительная смазка осевых подшипников скольжения 5. Часть жидкости забирается из зоны большего давления (верхней нагнетательной части корпуса 1) по трубке 6 двигается вниз в зону меньшего давления (к нижней всасывающей части корпуса 2) и далее попадает в отверстие 7 и на нижний торец 8 ведомого вала 4. Due to the design features, during the operation of the pump, unloading and simultaneous additional forced lubrication of axial plain bearings 5 occurs. Part of the liquid is taken from the zone of higher pressure (upper discharge part of the housing 1) through pipe 6 moves down to the zone of lower pressure (to the lower suction part of the housing 2) and then falls into hole 7 and on the lower end 8 of the driven shaft 4.

Жидкость в нижней всасывающей части корпуса 2 под действием всасывающего усилия, создаваемого заявляемым насосом, начинает двигаться вверх, таким образом проходя вдоль ведомого вала 4 и достигая осевых подшипников скольжения 5, смазывая и охлаждая их. После этого жидкость снова подается на рабочие колеса в средней части корпуса и вновь поступает в новый цикл для работы насоса.The liquid in the lower suction part of the housing 2 under the action of the suction force created by the inventive pump begins to move upward, thus passing along the driven shaft 4 and reaching the axial sliding bearings 5, lubricating and cooling them. After that, the liquid is again fed to the impellers in the middle part of the housing and again enters a new cycle to operate the pump.

Таким образом, часть жидкости из области максимального давления подводится под сам осевой подшипник скольжения 5, тем самым компенсируя часть неуравновешенных осевых сил, действующих на него вертикально сверху вниз. Создаваемое в итоге противодавление снижает нагрузку на осевые подшипники скольжения 5, позволяя увеличить их ресурс до нескольких тысяч часов.Thus, a part of the liquid from the area of maximum pressure is supplied under the axial plain bearing 5 itself, thereby compensating for a part of the unbalanced axial forces acting on it vertically from top to bottom. The resulting back pressure reduces the load on the axial plain bearings 5, making it possible to increase their service life up to several thousand hours.

Заявляемое решение позволяет значительно увеличить срок службы насосов вертикальных герметичных, входящих в состав агрегатов электронасосных вертикальных и выгодно расширить линейку аналогичной продукции на рынке. The inventive solution allows to significantly increase the service life of vertical hermetic pumps, which are part of vertical electric pump units, and profitably expand the line of similar products on the market.

Claims

The pump is vertical sealed, characterized in that it contains an upper discharge part of the housing and a lower suction part of the housing, between which the middle part of the housing is located, including impellers and guide vanes, the vertical pump also contains a driven shaft having an internal driven magnetic coupling half, contactlessly connected through a non-magnetic a sealing screen with an external driving magnetic coupling on the drive shaft of the electric motor, axial plain bearings located on the driven shaft in the lower suction part of the housing, while the vertical pump contains a tube located outside the vertical pump housing, one end of which is connected to the upper delivery part of the housing, and the other end - with an opening made in the lower suction part of the housing and connected to the lower end of the driven pump shaft.