RU4567U1 - Герметичный моноблочный электронасосный агрегат - Google Patents

Abstract

1. Герметичный моноблочный электронасосный агрегат, содержащий корпус, в котором размещены бесконтактный электродвигатель и центробежный насос, рабочее колесо которого установлено на одном из концов вала электродвигателя, статор которого закреплен в корпусе и герметично изолирован от внутренней полости, в которой размещен ротор с радиальными гидравлическими опорами скольжения, подшипники которых жестко связаны с корпусом, а цапфы выполнены на валу электродвигателя, при этом каждая из указанных опор скольжения выполнена с возможностью нагнетания в нее жидкости и удаления ее через полость слива, отличающийся тем, что в него введен второй центробежный насос, рабочее колесо которого установлено на другом конце вала электродвигателя, рабочие колеса насосов отделены от радиальных гидравлических опор скольжения фланцами, жестко связанных с корпусом, при этом фланцы выполнены с каналами, сообщающими выход и вход соответствующего насоса соответственно с подшипником опоры, примыкающей к насосу, и с полостью слива жидкости из опоры.2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что на участках вала электродвигателя под цапфами опор выполнены осевые каналы, сообщающие внутреннюю полость в корпусе с полостью слива жидкости из соответствующей опоры.

Description

ГЕРМЕТИЧНЫЙ МОНОБЛОЧНЫЙ аПЕКТРОНАСОСШЙ Р ЛезкйА

йзе етешш ОТНОСИТСЯ к гдцравличеоким машинам,а именно,к малорасходным герметичным насосным агрегатам с электрическим приводом,к которым пред-ьявляются повышенные требования по ресурсу работы при минимальных габаритах и весе,и может быть использовано в космической и авиационной теавике,а также в химической,медицинской и пищевой промышленности для перекачки жидкостей.

Известен насосный агрегат,в котором насос расположен в герметичном корпусе,а приводной электродвигатель размещен вне корпуса насоса и связан с ним посредством герме тичной магнитной муфты,причем вал насоса,на котором установлено его рабочее колесо и ведомая поJцпУIyфта,выполнен с гддравлическшли опорами скольжения (I).

К недостаткам этого устройства сле.дуЕТ отнести относительно низкий ресурс его работы,ограниченный подшипниками электродвигателя,ресуре которых меньше чем у гидравлических опор,а также сложность изготовления,большие га.бариты и вес.

Наиболее близким техническим решениемкЛйаобретвйи

по достигаемому результату является герметичный моноблочный электронасосный агрегат,содержащий корпус,в котором размещены бесконтактный электродвигатель и,по меньшей мере, один центробежный насос,рабочее колесо которого установлено непосредственно на конце вала электродвигателя,статор которого закреплен в корпусе и герметично изолирован от внутренней полости,в которой размещен ротор и радиальные гидМКИ F 04Д 13/06/

АГРЕГАТ

;-- . v - .,

. :v € : ,

равлические опоры скольжения,подшипники которых жестко связаны с корпусом,а цапфы выполнены на валу электродвигателя при этом рабочее колесо центробежного насоса отделено от гидравлических опор и внутренней полости с ротором фланцем,, жестко связанным с корпусом (2).

В указанном устройстве,имеющем моноблочный герметичный корпус,в котором заключены: насос и бесконтактный электродвигатель, гидравлические опоры являются общими для насоса и электродвигателя,что обеспечивает при определенных условиях высокий ресурс работы,малые габариты агрегата. Это устройство выбрано в качестве прототипа.

Однако,в известном устройстве применены гидродинамичесгкие опоры скольжения,которым свойственно,при достижении,так называемых пороговых ча.стот вращения,возникновение вибра-. ционных колебаний цапфы в по.дшипнике (явление полускоростного вихря),приво..дящих к потере устойчивости ра,боты опоры. При этом несущая способность опор ктановится пренебрежимо малой,поверхности по,дшипников и цапф соударяются,что приводит к повреждению их поверхностей,износу и снижению ресурса и надежности агрегата,,

Борьба с полускоростным вихрем,при прочих равных условиях,может осуществляться изменением частоты вращения ротора, с тем,чтобы рабочая частота была ниже пороговой однако, при этом ограничивается верхний предел частоты вращения и,как следствие,напорно-расходаые хара1стеристики насоса.

Возможное изменение размеров опоры и её ашнфигурации приводит к увеличению габаритов агрегата,резкоьлу услозшеншо изготовления подшипников,а также к ухудшению показателей электродвигатели; в связи с- ростом потерь в ппора.х. н п ж -3-/ Изобретение решает задачу создания герметичного моноблочного электронасосного агрегата с гвдравлическими опорами скольжения, устойчиво работающими в широком диапазоне частот вращения ротора электродвигателя,при обеспечении высоких габаритно-массовых показателей. Технический результат,который достигается при использовании изобретения,по сравнению с устройством-прототипом,заключается в обеспечении выЕоэОях значений ресурса.напорно-расходных характеристик и габаритно-массовых показателей агрегата при ус« тойчивой работе опор в широком диапазоне частот вращения. Поставленйа задача решается тем,что в известном герметичном моноблочном электронасосном агрегате,содержащем корпус,в котором размещены бесконтактный электродвигатель и,по меньшей мере,один центробежный насос,рабочее колесо кторого установлено на конце вала электродвигателя,статор которого закреплен в корпусе и герметично изолирован от внутренней полости,в которой размещен ротор с радиальными гидравлическими ©порами скольжения,подшипники которых жестко связаны с корпусом,а цапфы выполнены на валу,при этом рабочее колесо центробежного насоса отделено от гидравлических опор и внутренней полости с ротором фланцем,жестко связанным с корпусом,новым является то,что каждая радиальная гидравлическая опора скольжения выполнена с возможностью нагнетания в неё жидкости указанным центробежным насосом, выход которого гидравлически связан с подшипником опоры,а вход с полостью слива дидкости из опоры. Кроме того,вал электродвигателя выполнен с осевыми каалами, расположенными под цапфами и соединящими внутреннюю олость в корпусе с полостями слива жидкости из опор скольения.

.4Кроме того,агрегат выполнен с двумя центробежными насосами,рабочие колеса которых установлены на противоположных концах вала электродвигателя,при этом выход и вход каждого насоса гидравлически связаны соответственно с подшипником и полостью слива жидкости из опоры,примыкающей к на,сосу.

Действительно,нагнетание в опоры части жидкооти,перекаливаемой насосом (или насосами),обеспечивает работу гидравлических опор в гидродинамическом режиме только часть времени запуска агрегата,когда частота вращения ротора ещё не позволяет насосу развить напор,необходимый для устойчивого, статического всплытия цапфы в подшипнике.Однако,по достижении определенней частоты вращения и напора насоса. и далее в установившейся режиме работы агрегата опора работает в гидростатическом режиме,без указанных вьш1е недостатков, присущих гидродинамическим опорам.

При этом появляется возможность за счет повышения рабочей частоты вращения агрегата обеспечитьне только рост напорыо-расходных характеристик насоса,но и увеличение давления в опорах,что способствует повышению устойчивости их работы.

Выполнение вала агрегата/с осевыми каналаьш,расположенными под цапфами и соединяющими внутреннюю полость корпуса с п рлостью слива жидкости из опор,обеспечивает переток

той части жддкости, которая поступает из рабочего зазора

опор во внутреннюю полость, в полость слива, благодаря чему используется вся активная поверхность oijop без снижения их несущей способности.

Выполнение агрегата с двумя центробежньми насосами позволяет уравновесить осевые силы,создаваемые колесами насосов, и приводящими в случае

-5-/

отоутотвия каких-либо компйншдаощих устройств к осевому смещению цалф относительно подшипников и ухудщению работы опор.

Предложенный объект изобретенш позволяет достичь более высоког© техничеокоро результата п© сравнению о уот ройств©м-ирот©тмпом,обеспечивая устойчивую раб©ту ©п©ры

в большем диапазоне частот вращения при высоком ресурсе агрегата и минимальных габаритах и весах.

Совокупность призна.ков,характеризующих избретение .является новой,т.к. неизвестны герметичные моноблочные электронасосные агрегаты,опора ротора которых выполнены с нагнетанием в них жидкости от насоса,рабочее колесо которого установлено непосредственно на валу электродвигателя.

В связи с изложенным можно сделать вывод,что изобре-, тение отвечает условию патентоспособности изобретательский уровень.

На фигуре представлен разрез общего ввда герметичного моноблочного электронасосного агрегата с двумя насосами.

Герметичный моноблочный электронасосный агрегат.представленный на фигуре,содержит герметизированный корпус

I,статор 2 бесконтактного электрического двигателя,герметично изолированный посредством немагнитной гильзы 3 и закрепленный в корпусе 1,во внутренней полости 4 которого размещен ротор 5 с валом 6,на концах которого установлены рабоч| е колеса 7 центробежных насосов 8,входы 9 и выходы 10 которых предназначены для присоединения к системе,по которой циркулирует рабочая жидкость,перекачиваемая насосами 8 (направление движения рабочей жидкости на входе и выходе насосов показано стрелками)на диальных гвдравлических опор скольжения,подшипники 12 которых закреплены в корпусе I на внутреней поверхности концевых частей.гильзы 3,торцы которых герметично прилегают к фланцам 13,жестко связаннылг с корпусом I и отделяющим рабочие колеса 7 насосов 8 от внутренней полости 4 корпуса I,несущие карманы 14 подшипников 12 через жиклёры 15 в концевых частях гильзы 3 соединены с соответствующей приемной камерой 16,которая образована в зазоре мевду наружной поверхность соответствующей концевой части гильзы 3 и прилегающей к ней поверхноствю фланца 13,каждая приемная камера. 16 соединена соответствующим каналом 17 с выходом 10 насоса 8,примыкающего к опоре,вход 9 которого каналом 18 соединен с полостью слива :19 жидкости из опоры, образованной в зазоре между торцевыми поверхностями подщипника 12 и цапфы II соответствующей опоры и боковой поверхностью фланца 13, на валу 6 выполнены осевые каналы 20 находящиеся под цапфами II и соединяющие внутреннюю полость 4 с соответствующей полостью слива 19,фильтры 21 установлены на входе в жиклёры 15,постоянные кольцевые магниты 22 и 23 закреплены попарно соответственно на концах вала 6 и на фланцах 13,магниты намагничены в осевом напрввлеНИИ и в каждой паре обращены друг к другу одноименными полюсами. Агрегат может быть выполнен с одним центробежным насосом,рабочее колесо которого закреплено на одном из концов вала электродвигателя,при этом обе опоры гидравлически связаны с насосом:подщш1ники - с выходом,а полости слива жидкости из опор - с входом насоса. В качестве электродвигателя может быть использован любой бесконтактный электродвигатель,например,асинхронный с короткозамкнутым ротором./ Прешлущественно в подобных агрегатах применяют бесконтактные электродвигатели постоянного тока,которые имеют лучшие энергетические и регулировочные характеристики. В гидравлических опорах скольжения в предлагаемом агрегате могут быть использованы многокамерные полноохватные гидростатические подшипники,которые предпочтительны длл скоростных легконагруженных опор (3). Электрона,сосный агрегат,представленный на чертеже и. являющийся частью замкнутой герметичной системы,заполненгг ной жидкостью,работает следующим.образом,Рассмотрение ведется на примере работы одного узла; опора - насос,при этом второй узел работает аналогично. При вращении ротора 5 электродвигателя с рабочим колесом насоса 8,часть жидкости от его выхода 10 под напором,развиваемым насосом 8, поступает по каналу 17 в приешзую 16 и далее через фильтр 21 и жиклёры 15 в несущие карманы 14 подшипника 12, Из карманов 14 подшипника 12 жидкость попа,дает в рабочий зазор между подшипником 12 и цапфой II,при этом разница давлений в верхней и нижней частях кольцевого рабочего зазора опоры,возникающая в результате эксцентрисиате еа цапф в подшипниках 12 под действием нагрузки вращающихся частей агрегата и изменения гидрарршвлического сопротивления зазора, создает несущую подъемную силу в опоре. Часть истекающей из зазора жидкости попадает непосредственно в полость слива 19,а другая часть во внутреннюю по лость 4 и далее по каналам 20 вала б тайже в пол©сть слива , 19,Из неё отработанная в опоре жидкость через канал 18 поступает на вход 9 насоса.

в процессе пуска, агрегата, при относительно малых частоте; вращения и напоре насоса давление в опорах мало и они работают в гидродинамическом режиме.По мере разгона растет давление на выходе насоса и в опорах и при достижении определенной величины,ещё в процессе пуска,опоры переходят в гидростатический режим работы,в котором работают и далее в установившемся режиме агрегата.

Осевые силы,возникающие в щелевом зазоре между колесом 7

насоса 8 и фланцем 13,действующие на колесо 7,и,в конечном счете на ротор 5,при наличии в агрегате двух насосов в принципе уравновешивавтся.

Для компенсации осевой силы в случае одного насоса,а также некоторой неуравновешенности сил,возникающей из-за погрешности изготовления в случае двух насосов,в конструкции имеются осевые магнитные опоры,состоящие из постоянных магнитов 22 и 23,сила взаимного отталкивания которых увеличивается при уменьшении зазора между ними и возвращает ротор в начальное положение.

Таким образом,изобретение позв©дает создать герметичный моноблочный электронасосный агрегат с высокими налорно-расходными характеристиками и ресурсом,в котором устойчивая ра бота опор в гидростатическом реж;име обеспечивается от собственного насоса без применения автономного источника питания опор,а частота вращения ограничивается в основном потерями

мощности от трения-в-опорах. ИСТОЧНИКИ ЖФОРМА1ЩИ.

I.Авт.свид.СССР 1I8I73I6,1978 г.

2.М.В.Кр.аев и. др.Малорасходные насосы авиационных и. космических систем.М.,машиностроение,1985,16,17,рис.1.9(прототш1).

3.В.А.Воскресенский и др.Расчет и проектирование опор жвдкостного трения.Машиностроение,1983,с,121.

Claims (2)

1. Герметичный моноблочный электронасосный агрегат, содержащий корпус, в котором размещены бесконтактный электродвигатель и центробежный насос, рабочее колесо которого установлено на одном из концов вала электродвигателя, статор которого закреплен в корпусе и герметично изолирован от внутренней полости, в которой размещен ротор с радиальными гидравлическими опорами скольжения, подшипники которых жестко связаны с корпусом, а цапфы выполнены на валу электродвигателя, при этом каждая из указанных опор скольжения выполнена с возможностью нагнетания в нее жидкости и удаления ее через полость слива, отличающийся тем, что в него введен второй центробежный насос, рабочее колесо которого установлено на другом конце вала электродвигателя, рабочие колеса насосов отделены от радиальных гидравлических опор скольжения фланцами, жестко связанных с корпусом, при этом фланцы выполнены с каналами, сообщающими выход и вход соответствующего насоса соответственно с подшипником опоры, примыкающей к насосу, и с полостью слива жидкости из опоры.

2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что на участках вала электродвигателя под цапфами опор выполнены осевые каналы, сообщающие внутреннюю полость в корпусе с полостью слива жидкости из соответствующей опоры.