RU2244165C2

RU2244165C2 - Pump aggregate

Info

Publication number: RU2244165C2
Application number: RU2003107402/06A
Authority: RU
Inventors: В.С. Герасимов (RU); В.С. Герасимов; А.Д. Михайлов (RU); А.Д. Михайлов; С.А. Никифоров (RU); С.А. Никифоров; Ю.М. Паутов (RU); Ю.М. Паутов; М.А. Ремизов (RU); М.А. Ремизов; А.С. Семеновых (RU); А.С. Семеновых
Original assignee: Центральное конструкторское бюро машиностроения
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2005-01-10

Abstract

FIELD: vane pumps, possibly used in nuclear power stations in main circulation pumping aggregates of first loop of heat transfer agent of nuclear power plant.

SUBSTANCE: pump aggregate includes vane pump with vertical shaft, electromagnetic discharging apparatus with fixed annular electromagnet, reverse prevention mechanism having stationary ratchet ring and fixing members. In reverse prevention mechanism gear ratchet ring of internal engagement is embraced wheel by means of annular electromagnet. Each fixing member is arranged with possibility of rotation on axle joined with shaft of pump and parallel relative to pump rotation axis. In each fixing member mass center is shifted from its mounting axis and it is elastically joined with shaft of pump. Invention provides reduced ventilation effect, lowered leakage of working liquids out off cooling systems of bearing assemblies of pump aggregate, lowered efforts acting upon fixing members, upon their axles and mounting parts, simplified control of gap between disc and annular electromagnet.

EFFECT: improved safety of working personal.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к насосам необъемного вытеснения для жидкостей с вращательным движением рабочих органов, а более конкретно - к конструктивным узлам лопастных насосов, и может быть преимущественно использовано на атомных электростанциях (АЭС) в главных циркуляционных насосных агрегатах (ГЦНА) контура теплоносителя ядерной энергетической установки (ЯЭУ), проходящего через активную зону ядерного реактора.The invention relates to pumps of continuous displacement for liquids with a rotational movement of the working bodies, and more specifically to structural units of vane pumps, and can be mainly used in nuclear power plants (NPPs) in the main circulation pumping units (GTsN) of the coolant circuit of a nuclear power plant (NPP) ) passing through the core of a nuclear reactor.

ГЦНА типовой структурной схемы [Ф.М.Митенков и др. Главные циркуляционные насосы АЭС. 2-е изд., перераб. и доп. Москва, Энергоатомиздат, 1990, с.8, рис.В.5], применяемые на АЭС, включают лопастной насос с вертикально расположенным валом и выносной приводной двигатель (как правило, асинхронный электродвигатель также с вертикально расположенным ротором). Вал насоса и ротор электродвигателя, выполненные отдельно, соединяют нежесткой муфтой. При параллельной работе группы насосов на общий коллектор в случае остановки приводного двигателя какого-либо из насосов воздействие на рабочее колесо последнего со стороны потока перекачиваемой остальными насосами жидкости соответствует вращению в противоположном нормальному обратном направлении (или работе этого насосного агрегата "в турбинном режиме"). Однако с допущением возможности обратного вращения вала насоса связаны конструктивные и эксплуатационные трудности, в частности: необходимость выполнения подшипников роторной части насоса и приводного двигателя реверсивными (т.е. рассчитанными на работу как при нормальном, так и обратном направлении вращения); необходимость увеличения пускового крутящего момента двигателя (по сравнению с требуемым для запуска насоса с неподвижным валом) или обеспечения его работоспособности при перегрузке; увеличение износа трущихся частей насосного агрегата и ухудшение охлаждения ЯЭУ. Защита вала лопастного насоса от вращения в обратном направлении при остановленном приводном двигателе может быть решена введением в состав насосного агрегата ограничителя движения по направлению вращения вала насоса, например, механического, автоматически действующего за счет сил инерции.GTsNA of the typical structural scheme [F.M. Mitenkov et al. Main circulating pumps of nuclear power plants. 2nd ed., Revised. and add. Moscow, Energoatomizdat, 1990, p. 8, Fig. B.5], used at nuclear power plants, include a vane pump with a vertically arranged shaft and an external drive motor (as a rule, an asynchronous electric motor with a vertically located rotor as well). The pump shaft and the motor rotor, made separately, are connected by a non-rigid coupling. In parallel operation of a group of pumps on a common manifold in the event that any of the pumps stops the drive motor, the impact on the impeller of the latter from the flow side of the liquid pumped by the remaining pumps corresponds to rotation in the opposite normal reverse direction (or the operation of this pump unit “in turbine mode”). However, with the assumption of the possibility of reverse rotation of the pump shaft, structural and operational difficulties are associated, in particular: the need to make the bearings of the rotor part of the pump and the drive motor reversible (that is, designed to work with both normal and reverse direction of rotation); the need to increase the starting torque of the engine (compared to that required to start the pump with a fixed shaft) or to ensure its performance during overload; increased wear of the rubbing parts of the pumping unit and deterioration of cooling of the nuclear power plant. Protection of the shaft of the vane pump against rotation in the opposite direction when the drive motor is stopped can be solved by introducing into the pump assembly a movement limiter in the direction of rotation of the pump shaft, for example, mechanical, automatically acting due to inertia forces.

Известен насосный агрегат ЦВН-8 [Ф.М.Митенков и др. Главные циркуляционные насосы АЭС. 2-е изд., перераб. и доп. Москва, Энергоатомиздат, 1990, с.181...186; Пак П.Н. Насосы АЭС. Справочное пособие. Москва, Энергоатомиздат, 1989, с.34...39] для АЭС с реакторными установками типа РБМК-1000, который включает антиреверсное устройство, содержащее расположенный в нижней части ротора приводного электродвигателя маховик, в углублениях нижней плоскости которого на осях, перпендикулярных оси ротора, размещены стопорные элементы (храповики), и закрепленное на станине электродвигателя храповое зубчатое колесо, причем зубья последнего имеют скос только в сторону нормального вращения ротора [Ф.М.Митенков и др. Главные циркуляционные насосы АЭС. 2-е изд., перераб. и доп. Москва, Энергоатомиздат, 1990, с.184, рис.5.14; Пак П.Н. Насосы АЭС. Справочное пособие. Москва, Энергоатомиздат, 1989, с.35, 36, рис.3.1]. Антиреверсное устройство этого насосного агрегата размещено выше муфты, соединяющей вал насоса и ротор электродвигателя, поэтому во время стоянки насоса как муфта, так и ротор находятся под нагрузкой, создаваемой потоком перекачиваемой остальными насосами жидкости, вследствие чего доступ к муфте и ротору ограничен.The well-known pumping unit CVN-8 [F.M. Mitenkov and others. The main circulation pumps of nuclear power plants. 2nd ed., Revised. and add. Moscow, Energoatomizdat, 1990, p. 181 ... 186; Pak P.N. NPP pumps. Reference manual. Moscow, Energoatomizdat, 1989, p. 34 ... 39] for nuclear power plants with RBMK-1000 type reactor plants, which includes an anti-reverse device containing a flywheel located in the lower part of the drive electric motor rotor, in the recesses of the lower plane of which on axes perpendicular to the rotor axis , locking elements (ratchets) are placed, and a ratchet gear fixed to the motor frame, the teeth of the latter having a bevel only in the direction of normal rotation of the rotor [F.Mitenkov et al. Main circulating pumps of nuclear power plants. 2nd ed., Revised. and add. Moscow, Energoatomizdat, 1990, p. 184, fig. 5.14; Pak P.N. NPP pumps. Reference manual. Moscow, Energoatomizdat, 1989, p. 35, 36, fig. 3.1]. The anti-reverse device of this pump unit is located above the coupling connecting the pump shaft and the rotor of the electric motor, therefore, while the pump is stationary, both the coupling and the rotor are under the load created by the fluid pumped by the remaining pumps, so access to the coupling and rotor is limited.

Известно устройство для защиты от реверсивного вращения вертикального вала лопаточной машины [Авторское свидетельство СССР №920237, кл. F 01 D 21/00, F 04 D 29/00, 15.04.1982)], содержащее неподвижное храповое колесо и поворотные стопорные элементы в виде центробежных масс (грузов) с осями поворота, тангенциально направленными относительно оси вращения вала насоса. Указанное техническое решение реализовано в известных насосных агрегатах ГЦН-317 [Ф.М.Митенков и др. Главные циркуляционные насосы АЭС. 2-е изд., перераб. и доп. Москва, Энергоатомиздат, 1990, с.190...192; Пак П.Н. Насосы АЭС. Справочное пособие. Москва, Энергоатомиздат, 1989, С.51...58] и ГЦН-1309 [Пак П.Н. Насосы АЭС. Справочное пособие. Москва, Энергоатомиздат, 1989, с.59...62] для АЭС с реакторными установками типа ВВЭР-440, а также ГЦН-195М [Ф.М.Митенков и др. Главные циркуляционные насосы АЭС. 2-е изд., перераб. и доп. Москва, Энергоатомиздат, 1990, с. 186... 188; Пак П.Н. Насосы АЭС. Справочное пособие. Москва, Энергоатомиздат, 1989, С.41...48] для АЭС с реакторными установками типа ВВЭР-1000 с использованием элементов электромагнитного разгрузочного устройства. Последнее предназначено для частичной компенсации осевой силы, действующей на вал насоса и направленной вверх, путем создания на валу дополнительного усилия, направленного вниз. Разгрузочное устройство перечисленных насосных агрегатов типа ГЦН размещено ниже муфты между валом насоса и ротором электродвигателя и включает неподвижный кольцевой электромагнит и разгрузочный диск, жестко связанный с валом насоса.A device for protecting against reverse rotation of the vertical shaft of a blade machine [USSR Author's Certificate No. 920237, class. F 01 D 21/00, F 04 D 29/00, 04/15/1982)], containing a fixed ratchet wheel and rotary locking elements in the form of centrifugal masses (weights) with rotation axes tangentially directed relative to the axis of rotation of the pump shaft. The indicated technical solution is implemented in the well-known pumping units ГЦН-317 [F.M. Mitenkov et al. Main circulating pumps of nuclear power plants. 2nd ed., Revised. and add. Moscow, Energoatomizdat, 1990, p. 190 ... 192; Pak P.N. NPP pumps. Reference manual. Moscow, Energoatomizdat, 1989, S.51 ... 58] and MCP-1309 [Pak P.N. NPP pumps. Reference manual. Moscow, Energoatomizdat, 1989, pp. 59 ... 62] for nuclear power plants with VVER-440 type reactor plants, as well as MCP-195M [F.M. Mitenkov et al. Main circulating pumps of nuclear power plants. 2nd ed., Revised. and add. Moscow, Energoatomizdat, 1990, p. 186 ... 188; Pak P.N. NPP pumps. Reference manual. Moscow, Energoatomizdat, 1989, P.41 ... 48] for nuclear power plants with VVER-1000 reactor plants using elements of an electromagnetic unloading device. The latter is intended to partially compensate for the axial force acting on the pump shaft and directed upwards by creating an additional downward force on the shaft. The unloading device of the listed pump units of the ГЦН type is located below the coupling between the pump shaft and the rotor of the electric motor and includes a stationary ring electromagnet and an unloading disk, rigidly connected to the pump shaft.

В насосном агрегате ГЦН-195М антиреверсный механизм включает стопорные элементы (упоры), которые свободно подвешены на горизонтальных осях, закрепленных на внешней части разгрузочного диска, и храповое зубчатое кольцо, которое размещено на внешней части корпуса электромагнита, жестко связанного с корпусом осевого подшипника насоса [Пак П.Н. Насосы АЭС. Справочное пособие. Москва, Энергоатомиздат, 1989, с.43, 45, рис.3.6]. Этот насосный агрегат имеет следующие недостатки:In the pumping unit ГЦН-195М, the anti-reverse mechanism includes locking elements (stops), which are freely suspended on the horizontal axes fixed on the external part of the unloading disk, and a ratchet gear ring, which is placed on the external part of the electromagnet housing, rigidly connected with the axial bearing housing of the pump [ Pak P.N. NPP pumps. Reference manual. Moscow, Energoatomizdat, 1989, p. 43, 45, fig. 3.6]. This pump unit has the following disadvantages:

- при вращающемся вале насоса выступающие стопорные элементы своим движением вокруг вала насоса увеличивают, во-первых, возможность утечки рабочих жидкостей из систем смазки соответствующих подшипников насосного агрегата, образуя (за счет вентиляционного эффекта) местные зоны разрежения атмосферы, и, во-вторых, возможность травмирования обслуживающего персонала при попадании в зону движения стопорных элементов;- when the pump shaft rotates, the protruding stop elements by their movement around the pump shaft increase, firstly, the possibility of leakage of working fluids from the lubrication systems of the respective bearings of the pump unit, forming (due to the ventilation effect) local rarefaction zones of the atmosphere, and, secondly, the possibility injuries to staff when they get into the movement zone of the locking elements;

- при противодействии обратному вращению вала насоса храповое кольцо создает на стопорном элементе крутящий момент, соответствующий тяжелым условиям работы его оси и элементов ее крепления;- when counteracting the reverse rotation of the pump shaft, the ratchet ring generates a torque on the locking element that corresponds to the difficult operating conditions of its axis and its fastening elements;

- храповое кольцо, размещенное на внешней части корпуса электромагнита, закрывает доступ к зазору между электромагнитом и разгрузочным диском, контроль которого необходим при сборке и эксплуатации насоса.- a ratchet ring, located on the outer part of the electromagnet housing, closes the access to the gap between the electromagnet and the discharge disk, the control of which is necessary during assembly and operation of the pump.

При осуществлении предлагаемого изобретения могут быть получены, в частности, следующие взаимосвязанные технические результаты: во-первых, уменьшение вентиляционного эффекта и тем самым возможности утечки рабочих жидкостей из систем охлаждения подшипников насосного агрегата, что увеличивает надежность их работы; во-вторых, уменьшение (а также независимость от частоты вращения насоса) размеров зоны движения элементов ротора насосного агрегата, доступной, вообще говоря, для обслуживающего персонала (и, как следствие, требующей защиты и ограждения), что уменьшает опасность травмирования; в-третьих, уменьшение крутящих и изгибающих усилий на стопорном элементе, его оси и элементах ее крепления; в-четвертых, упрощение контроля зазора между электромагнитом и диском разгрузочного устройства.In the implementation of the invention, in particular, the following interrelated technical results can be obtained: firstly, a decrease in the ventilation effect and thereby the possibility of leakage of working fluids from the cooling systems of the bearings of the pump unit, which increases the reliability of their operation; secondly, the reduction (as well as independence from the pump speed) of the size of the movement zone of the rotor elements of the pump unit, generally available to maintenance personnel (and, as a result, requiring protection and fencing), which reduces the risk of injury; thirdly, the reduction of twisting and bending forces on the locking element, its axis and its fastening elements; fourthly, simplifying the control of the gap between the electromagnet and the disk of the unloading device.

Как решение задачи защиты от обратного вращения, позволяющее достигнуть эффекта с указанными характеристиками, предлагается насосный агрегат, который содержит лопастной насос с вертикальным валом, электромагнитное разгрузочное устройство с неподвижным кольцевым электромагнитом, а также антиреверсный механизм, включающий неподвижное храповое кольцо и стопорные элементы, которые размещены с возможностью поворота на осях, соединенных с валом насоса, и отличается тем, что электромагнит разгрузочного устройства охватывает храповое зубчатое кольцо внутреннего зацепления, оси вращения всех стопорных элементов параллельны оси вращения вала насоса, а каждый стопорный элемент упруго связан с валом насоса с возможностью взаимодействия зубьев храпового кольца с той частью стопорного элемента, направление которой относительно его оси вращения противоположно смещению центра масс элемента от этой же оси, при неподвижном вале насоса и с возможностью превышения по абсолютной величине моментом центробежной силы инерции стопорного элемента (относительно его оси вращения) противоположно направленного момента силы упругой связи (относительно этой же оси) при вращающемся по крайней мере на номинальной частоте вале насоса. Упругая связь стопорного элемента и вала насоса может включать в качестве упругого элемента (в частных случаях выполнения) пружину сжатия или растяжения, воздействующую на соответствующую часть стопорного элемента.As a solution to the problem of protection against reverse rotation, which allows to achieve an effect with the indicated characteristics, we propose a pump unit that contains a vane pump with a vertical shaft, an electromagnetic unloading device with a fixed ring electromagnet, as well as an anti-reverse mechanism, including a fixed ratchet ring and locking elements that are placed with the possibility of rotation on the axes connected to the pump shaft, and characterized in that the electromagnet of the unloading device covers a ratchet tooth This ring of internal engagement, the axis of rotation of all locking elements are parallel to the axis of rotation of the pump shaft, and each locking element is elastically connected to the pump shaft with the possibility of interaction of the teeth of the ratchet ring with that part of the locking element, the direction of which relative to its axis of rotation is opposite to the displacement of the center of mass of the element from this on the same axis, with a stationary shaft of the pump and with the possibility of exceeding in absolute value the moment of centrifugal inertia of the inertia of the locking element (relative to its axis of rotation) vopolozhno directional connection points elastic force (relative to this same axis) is rotating at least at the nominal frequency of the pump shaft. The elastic connection of the locking element and the pump shaft may include, as an elastic element (in particular cases of execution), a compression or tension spring acting on the corresponding part of the locking element.

Для уменьшения ударных усилий при противодействии обратному вращению (дополнительный технический результат) в случае размещения равномерно по окружности нескольких одинаковых стопорных элементов следует выполнять храповое кольцо с таким числом зубьев, чтобы при его делении на число стопорных элементов остаток был отличен от нуля.To reduce the shock forces when counteracting the reverse rotation (additional technical result), if several identical locking elements are placed evenly around the circumference, a ratchet ring should be made with such a number of teeth that, when divided by the number of locking elements, the remainder is non-zero.

Предлагаемое устройство отличается от известного насосного агрегата ГЦН-195М тем, в частности, что, во-первых, введено храповое зубчатое кольцо внутреннего зацепления, охваченное электромагнитом разгрузочного устройства; во-вторых, оси вращения стопорных элементов параллельны оси вращения вала насоса; в-третьих, введена упругая связь каждого стопорного элемента с валом насоса так, что при вращающемся вале момент центробежной силы инерции стопорного элемента (относительно его оси вращения) направлен противоположно моменту силы упругой связи.The proposed device differs from the known pumping unit GTsN-195M in that, in particular, firstly, a ratchet gear ring of internal engagement is introduced, covered by the electromagnet of the unloading device; secondly, the axis of rotation of the locking elements are parallel to the axis of rotation of the pump shaft; thirdly, the elastic connection of each locking element with the pump shaft is introduced so that when the shaft rotates, the moment of centrifugal inertia of the locking element (relative to its axis of rotation) is directed opposite to the moment of elastic coupling force.

Реализация существенных признаков предлагаемого изобретения обеспечивает достижение указанных нами технических результатов. Так, введение храпового кольца внутреннего зацепления, а также упругой связи вала насоса и стопорных элементов исключает возможность (при движении последних) возникновения вентиляционного эффекта и травмирования ими обслуживающего персонала. Кроме того, отсутствуют препятствия для контроля зазора между диском и электромагнитом разгрузочного устройства. Вследствие параллельности оси вращения вала насоса и осей вращения стопорных элементов при противодействии обратному вращению вала насоса воздействие храпового кольца на стопорный элемент происходит перпендикулярно оси последнего, что уменьшает величину крутящих и изгибающих усилий, прилагаемых к стопорному элементу, его оси и элементам ее крепления. Ударные усилия, возникающие при противодействии обратному вращению, зависят от угла поворота вала насоса в обратном направлении до его остановки. Если число зубьев храпового кольца кратно числу стопорных элементов, то наибольшая величина этого угла равна центральному углу, соответствующему шагу зубьев, в противном случае (когда остаток от деления этих чисел отличен от нуля) - указанному центральному углу, деленному на число стопорных элементов.The implementation of the essential features of the invention ensures the achievement of the technical results indicated by us. Thus, the introduction of a ratchet ring of internal engagement, as well as the elastic connection of the pump shaft and the locking elements, eliminates the possibility (during the movement of the latter) of the occurrence of the ventilation effect and injury to them by maintenance personnel. In addition, there are no obstacles to control the gap between the disk and the electromagnet of the unloading device. Due to the parallelism of the axis of rotation of the pump shaft and the axes of rotation of the locking elements when counteracting the reverse rotation of the pump shaft, the impact of the ratchet ring on the locking element is perpendicular to the axis of the latter, which reduces the amount of twisting and bending forces applied to the locking element, its axis and its fastening elements. Impact forces arising from counteracting reverse rotation depend on the angle of rotation of the pump shaft in the opposite direction until it stops. If the number of teeth of the ratchet ring is a multiple of the number of retaining elements, then the largest value of this angle is equal to the central angle corresponding to the tooth pitch, otherwise (when the remainder of the division of these numbers is non-zero) the indicated central angle divided by the number of retaining elements.

Предлагаемое устройство (в частных случаях) поясняется чертежами:The proposed device (in special cases) is illustrated by drawings:

Фиг.1 - насосный агрегат (общий вид).Figure 1 - pump unit (General view).

Фиг.2 - антиреверсный механизм (элемент А).Figure 2 - anti-reverse mechanism (element A).

Фиг.3 - антиреверсный механизм с упругой связью в виде пружины сжатия (горизонтальный разрез по Б-Б).Figure 3 - anti-reverse mechanism with an elastic connection in the form of a compression spring (horizontal section along BB).

Фиг.4 - антиреверсный механизм с упругой связью в виде пружины растяжения (горизонтальный разрез по Б-Б).Figure 4 - anti-reverse mechanism with an elastic connection in the form of a tension spring (horizontal section along BB).

Насосный агрегат включает лопастной насос 1 и приводной двигатель 2 (на чертежах изображен условно). В состав электромагнитного разгрузочного устройства входят разгрузочный диск 3, закрепленный в верхней части вала 4 насоса 1, и неподвижный кольцевой электромагнит 5, установленный под диском 3.The pump unit includes a vane pump 1 and a drive motor 2 (conventionally shown in the drawings). The composition of the electromagnetic unloading device includes an unloading disk 3, mounted in the upper part of the shaft 4 of the pump 1, and a stationary ring electromagnet 5, mounted under the disk 3.

Антиреверсный механизм содержит неподвижное храповое зубчатое кольцо 6 внутреннего зацепления, размещенное на внутренней поверхности корпуса электромагнита 5 (то есть охваченное последним), и два стопорных элемента 7, размещенных с возможностью поворота на вертикальных осях 8. Боковые стороны зубьев храпового кольца выполнены так, что угол, образуемый касательной к окружности впадин зубьев и контуром рабочей (направленной в сторону обратного вращения вала насоса) стороны 9, больше, чем аналогичный угол для нерабочей (направленной в сторону нормального вращения вала насоса) стороны 10. Оси 8 размещены симметрично относительно оси вращения 11 вала 4 (то есть равномерно, через 180°, по окружности) и соединены с разгрузочным диском 3, а храповое кольцо 6 выполнено с нечетным числом зубьев (например, тридцатью девятью), так как остаток от деления такого числа на два (число стопорных элементов) всегда отличен от нуля (и равен единице, в частности 39=2×19+1). Каждый стопорный элемент 7 выполнен со смещением центра масс 12 от его оси вращения 13, параллельной оси вращения 11 вала 4. На разгрузочном диске 3 размещены пружины сжатия 14 (в первом частном случае выполнения упругой связи) или растяжения 15 (во втором частном случае), каждая из которых воздействует (например, посредством толкателя 16 или, во втором случае, тяги 17) на ту часть соответствующего стопорного элемента 7, направление которой относительно его оси вращения 13 противоположно смещению его центра масс 12 или, во втором случае, совпадает со смещением.The anti-reverse mechanism comprises a fixed ratchet gear ring 6 of the internal engagement located on the inner surface of the electromagnet 5 body (that is, covered by the latter), and two locking elements 7 rotatably mounted on the vertical axes 8. The sides of the teeth of the ratchet ring are made so that the angle formed by a tangent to the circumference of the tooth cavities and the contour of the working (directed towards the reverse rotation of the pump shaft) side 9 is larger than the same angle for the non-working (directed to the side normal rotation of the pump shaft) of the side 10. The axles 8 are placed symmetrically with respect to the axis of rotation 11 of the shaft 4 (that is, evenly, through 180 °, around the circumference) and are connected to the discharge disk 3, and the ratchet ring 6 is made with an odd number of teeth (for example, thirty-nine), since the remainder of dividing such a number by two (the number of retaining elements) is always non-zero (and equal to unity, in particular 39 = 2 × 19 + 1). Each locking element 7 is made with the displacement of the center of mass 12 from its axis of rotation 13, parallel to the axis of rotation 11 of the shaft 4. On the unloading disk 3 there are compression springs 14 (in the first particular case of elastic coupling) or tensile 15 (in the second special case), each of which acts (for example, by means of a pusher 16 or, in the second case, rod 17) on that part of the corresponding locking element 7, the direction of which relative to its axis of rotation 13 is opposite to the displacement of its center of mass 12 or, in the second case, coincides with obscheniya.

При неподвижном вале 4 стопорные элементы 7 прижаты воздействием пружин 14 (или 15) к зубьям храпового кольца 6. При этом стопорный элемент работает как рычаг, у которого плечо, соответствующее воздействию храпового кольца 6, составляет тупой угол с направлением смещения центра масс 12 (то есть направление взаимодействующей с кольцом части стопорного элемента относительно оси вращения 13, по существу, противоположно смещению центра масс). После начала вращения приводным двигателем 2 вала 4 насоса 1 в нормальном направлении (против часовой стрелке, если смотреть со стороны насоса 1) каждый стопорный элемент 7, отжимаемый нерабочей стороной 10 зубьев, скользит вдоль храпового кольца 6, поворачиваясь на своей оси 8 и не препятствуя вращению вала 4. С увеличением частоты вращения вала 4 и приближением ее к номинальному значению момент центробежной силы инерции стопорного элемента 7 относительно его оси вращения 13, определяемый мгновенной частотой вращения, превысит (по абсолютной величине) противоположно направленный момент силы пружины 14 (или 15) относительно этой же оси, вследствие чего стопорный элемент 7, повернувшись (против часовой стрелки), прекратит взаимодействие с зубьями храпового кольца 6. При этом предельный угол поворота стопорного элемента 7 ограничен упором 18. При последующем уменьшении частоты вращения вала 4 и приближении ее к нулевому значению момент силы пружины 14 (или 15) превысит (по абсолютной величине) противоположно направленный момент центробежной силы инерции стопорного элемента 7, определяемый мгновенной частотой вращения, и стопорный элемент 7, повернувшись в обратном направлении (по часовой стрелке), опять войдет во взаимодействие с зубьями храпового кольца 6, не препятствуя (аналогично случаю увеличения частоты) вращению вала 4, пока сохраняется направление вращения. Но если после остановки двигателя 2 к валу 4 насоса 1 со стороны потока жидкости будет приложен крутящий момент, соответствующий обратному вращению, то (вообще говоря, после поворота вала 4 в обратном направлении на угол, наибольшая величина которого равна, как указано выше, половине центрального угла, соответствующего шагу зубьев) один из стопорных элементов 7 будет взаимодействовать и с рабочей боковой стороной 9 одного из зубьев храпового кольца 6. При этом к валу 4 через стопорный элемент 7 от храпового кольца 6 будет приложен крутящий момент, компенсирующий момент потока жидкости, и вал 4 остановится. Направление реакции зуба, воздействующей на стопорный элемент 7, перпендикулярно оси 8 последнего, вследствие чего усилия, приложенные к стопорному элементу, его оси и элементам ее крепления, будут минимальны.When the shaft 4 is stationary, the locking elements 7 are pressed by the action of springs 14 (or 15) to the teeth of the ratchet ring 6. At the same time, the locking element acts as a lever whose shoulder corresponding to the action of the ratchet ring 6 makes an obtuse angle with the direction of displacement of the center of mass 12 (then is the direction of the part of the locking element interacting with the ring relative to the axis of rotation 13, essentially opposite to the displacement of the center of mass). After the rotation of the drive motor 2 of the shaft 4 of the pump 1 in the normal direction (counterclockwise when viewed from the side of the pump 1), each locking element 7, pressed by the non-working side of the 10 teeth, slides along the ratchet ring 6, turning on its axis 8 and not interfering the rotation of the shaft 4. With an increase in the frequency of rotation of the shaft 4 and its approximation to the nominal value, the moment of centrifugal inertia of the locking element 7 relative to its axis of rotation 13, determined by the instantaneous frequency of rotation, will exceed (in absolute value ) the opposite direction of the moment of force of the spring 14 (or 15) relative to the same axis, as a result of which the locking element 7, turning (counterclockwise), will stop interacting with the teeth of the ratchet ring 6. In this case, the maximum rotation angle of the locking element 7 is limited by the stop 18. With a subsequent decrease in the frequency of rotation of the shaft 4 and approaching it to zero, the moment of force of the spring 14 (or 15) will exceed (in absolute value) the oppositely directed moment of centrifugal inertia of the locking element 7, determined th instantaneous rotation speed, and the locking element 7, turning in the opposite direction (clockwise), will again enter into interaction with the teeth of the ratchet ring 6, without preventing (similar to the case of increasing the frequency) rotation of the shaft 4, while the direction of rotation is maintained. But if, after the engine 2 is stopped, a torque corresponding to the reverse rotation will be applied to the shaft 4 of the pump 1 from the side of the fluid flow, then (generally speaking, after turning the shaft 4 in the opposite direction by an angle, the maximum value of which is equal, as indicated above, to half of the central angle corresponding to the step of the teeth) one of the locking elements 7 will also interact with the working side 9 of one of the teeth of the ratchet ring 6. In this case, a torque will be applied to the shaft 4 through the locking element 7 from the ratchet ring 6 t, compensating the moment of fluid flow, and the shaft 4 will stop. The direction of reaction of the tooth acting on the locking element 7 is perpendicular to the axis 8 of the latter, as a result of which the forces applied to the locking element, its axis and its fastening elements will be minimal.

Claims

1. A pump unit containing a vane pump with a vertical shaft, an electromagnetic unloading device with a fixed ring electromagnet, as well as an anti-reverse mechanism, including locking elements, each of which is mounted for rotation on an axis connected to the pump shaft, and a fixed ratchet ring, characterized the fact that the electromagnet of the unloading device covers a ratchet gear ring of internal engagement, the axis of rotation corresponding to the rotation of any of the locking elements on that axis, to otoroy it is placed parallel to the axis of rotation of the pump shaft, and each locking element is made with a displacement of the center of mass from its axis of rotation and is elastically connected to the pump shaft with the possibility of interaction of the teeth of the ratchet ring with that part of the locking element, the direction of which relative to its axis of rotation is essentially opposite the displacement of its center of mass from the same axis, with the pump shaft stationary and with the possibility of exceeding in absolute value the moment of centrifugal inertia of the inertia of the locking element (relative to its axis of rotation ) opposite direction of the moment of elastic bond force (relative to the same axis) when the pump shaft rotates at least at the rated frequency.

2. The pump assembly according to claim 1, characterized in that the elastic coupling is made in the form of a compression spring, the force of which acts on a part of the locking element, the direction of which relative to its axis of rotation is essentially opposite to the displacement of its center of mass from this axis.

3. The pump unit according to claim 1, characterized in that the elastic coupling is made in the form of a tension spring, the force of which acts on the part of the locking element, the direction of which relative to its axis of rotation essentially coincides with the displacement of its center of mass from this axis.

4. The pump unit according to claim 1, characterized in that the same locking elements are evenly spaced around the circumference, and the ratchet ring is made with so many teeth that the remainder of its division by the number of locking elements is non-zero.