RU79623U1

RU79623U1 - PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU79623U1
Application number: RU2008106411/22U
Authority: RU
Inventors: Аллан Клиффорд УАЙТЛИ
Original assignee: Уэйр Минералз Острэйлиа Лтд
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-01-10
Also published as: CN201218226Y; BRPI0801163A2; PE20081230Z

Abstract

Насосная установка для перекачивания растворов твердых частиц, содержащая насос в сборе, включающий в себя: корпус насоса с противоположными сторонами, впускным отверстием с одной стороны корпуса и выпускным отверстием в периферийном участке корпуса насоса, насосное колесо, с возможностью вращения установленное в корпусе насоса, и коммутируемый реактивный электродвигатель, содержащий корпус, а также статор и ротор, расположенные внутри корпуса. Кроме того, установка содержит ведущий вал, непосредственно соединенный с ротором и насосным колесом, при этом ведущий вал проходит через соответствующую другую сторону корпуса насоса.A pumping unit for pumping solids solutions comprising a complete pump, including: a pump casing with opposite sides, an inlet on one side of the casing and an outlet in a peripheral portion of the pump casing, a pump wheel rotatably mounted in the pump casing, and a switched jet electric motor comprising a housing, as well as a stator and a rotor located inside the housing. In addition, the installation includes a drive shaft directly connected to the rotor and the pump wheel, while the drive shaft passes through the corresponding other side of the pump housing.

Description

Данная полезная модель в целом относится к насосной установке, которая особенно пригодна для использования при перекачке шламов, например, в горнодобывающей промышленности, или с другими смесями твердых частиц и жидкостей.This utility model generally relates to a pumping unit, which is particularly suitable for use in pumping sludge, for example, in the mining industry, or with other mixtures of solid particles and liquids.

В настоящее время шламовые насосы обычно приводятся от короткозамкнутых синхронных электродвигателей (см., например, WO 2006/097908). Как показано на фиг.1 указанного источника, известная насосная установка для перекачивания растворов твердых частиц, содержит насос, включающий в себя: корпус насоса, с противоположными сторонами, впускным отверстием с одной стороны корпуса и выпускным отверстием в периферийном участке корпуса насоса; насосное колесо, с возможностью вращения установленное в корпусе насоса; и вал насосного колеса, при работе соединенный с ведущим валом электродвигателя, например, посредством коробки передач, ременной и клиноременной передачи или подобного передаточного устройства. Однако передаточное устройство используемое в такой установке является достаточно сложным и создает значительные требования к техническому обслуживанию. Когда шламовый насос работает в условиях неустойчивых или переменных напора и расхода, то для изменения скорости короткозамкнутого синхронного электродвигателя обычно применяют частотные регуляторы. Частотные регуляторы электродвигателей имеют низкую эффективность при значительном снижении скорости электродвигателя при работе на синхронной скорости.Currently, slurry pumps are usually driven by squirrel-cage synchronous motors (see, for example, WO 2006/097908). As shown in FIG. 1 of the indicated source, a known pumping unit for pumping solids solutions comprises a pump including: a pump body, with opposite sides, an inlet on one side of the body and an outlet in a peripheral portion of the pump body; a pump wheel rotatably mounted in a pump casing; and a pump wheel shaft, in operation, connected to a drive shaft of an electric motor, for example, by a gearbox, a belt and V-belt transmission, or a similar transmission device. However, the transmission device used in such an installation is quite complex and creates significant maintenance requirements. When a slurry pump operates under conditions of unstable or variable pressure and flow rates, frequency controllers are usually used to change the speed of a squirrel-cage synchronous electric motor. Frequency regulators of electric motors have low efficiency with a significant reduction in motor speed when operating at synchronous speed.

Следует отметить, что насосы для чистой жидкости, которые не качают жидкости, содержащие абразивные твердые частицы, обычно приводятся от короткозамкнутого синхронного электродвигателя с насосным колесом, установленным непосредственно на валу электродвигателя. Диаметр насосного колеса в насосе для чистой жидкости варьируют (урезают) с целью обеспечения требуемых напора и расхода при синхронной скорости короткозамкнутого синхронного электродвигателя. Однако непосредственная установка насосного колеса на валу электродвигателя обычно не практикуется в шламовых насосах, от которых требуется перекачивание смесей текучей среды с твердыми частицами, оказывающими сильное абразивное действие, так как колеса шламовых насосов обычно изготавливают из устойчивого к эрозии литьевого эластомера, очень твердого сплава или керамического материала, и данные материалы не подходят для изготовления урезанных насосных колес уменьшенного диаметра, подходящих для встречающихся требований переменного напора и расхода.It should be noted that clean fluid pumps that do not pump liquids containing abrasive solids are usually driven by a squirrel-cage synchronous motor with a pump wheel mounted directly on the motor shaft. The diameter of the pump wheel in the clean fluid pump is varied (cut) in order to provide the required head and flow rate at the synchronous speed of the squirrel-cage synchronous electric motor. However, the direct installation of the pump wheel on the motor shaft is usually not practiced in slurry pumps, which require pumping fluid mixtures with solid particles that have a strong abrasive effect, since the wheels of slurry pumps are usually made from erosion-resistant injection elastomer, a very hard alloy or ceramic material, and these materials are not suitable for the manufacture of truncated pump wheels of reduced diameter, suitable for meeting the requirements of variable of pressure and flow.

Таким образом, технической задачей настоящей полезной модели является создание усовершенствованной шламовой насосной установки, эффективно работающей в условиях неустойчивых или переменных напора и расхода.Thus, the technical task of this utility model is to create an improved slurry pump unit that works efficiently under conditions of unstable or variable pressure and flow.

Согласно одному из аспектов настоящей полезной модели, обеспечена насосная установка для перекачки растворов твердых частиц, содержащая насос в сборе, включающий в себя: корпус насоса с противоположными сторонами, впускным отверстием с одной стороны и выпускным отверстием в периферийном участке корпуса насоса, насосное колесо, с возможностью вращения, установленное According to one aspect of the present utility model, there is provided a pumping unit for pumping solids, comprising a complete pump, including: a pump housing with opposite sides, an inlet on one side and an outlet in a peripheral portion of the pump housing, a pump wheel, s possibility of rotation established

в корпусе насоса, и коммутируемый реактивной электродвигатель, содержащий корпус электродвигателя, а также статор и ротор, расположенные внутри корпуса; причем ведущий вал электродвигателя непосредственно связан с ротором и насосным колесом, и проходит через соответствующую другую сторону корпуса насоса.in the pump housing, and a switched jet electric motor, comprising a motor housing, as well as a stator and a rotor located inside the housing; moreover, the drive shaft of the electric motor is directly connected to the rotor and the pump wheel, and passes through the corresponding other side of the pump housing.

Применение в насосной установке коммутируемого реактивного электродвигателя, в отличие от короткозамкнутого синхронного электродвигателя известного уровня техники, обеспечивает возможность управления скоростью вращения насосного колеса, а отсюда - расходом и напором. Максимальный крутящий момент возможен при пуске и при низких скоростях вращения. Применение коммутируемого реактивного электродвигателя также обеспечивает возможность программирования соотношения крутящего момента и скорости вращения для конкретного напора и расхода. Данная компоновка обеспечивает возможность применения прямой передачи между электродвигателем и насосным колесом и, следовательно, значительно уменьшает площадь основания установки. Данная компоновка также устраняет необходимость в урезанных насосных колесах с уменьшенным диаметром. Она также содействует дистанционному считыванию информации и управлению работой установки. Коммутируемый реактивный электродвигатель больше подходит для применения с прямой передачей в шламовых насосах, чем короткозамкнутые синхронные электродвигатели, так как диаметр вала может быть значительно больше, потому что ротор коммутируемого реактивного электродвигателя не содержит обмоток. Шламовые насосы, перекачивающие смеси текучей среды с твердыми The use of a switched jet electric motor in a pump installation, in contrast to the squirrel-cage synchronous electric motor of the prior art, provides the ability to control the speed of rotation of the pump wheel, and hence the flow and pressure. The maximum torque is possible at start-up and at low speeds. The use of a switched jet electric motor also makes it possible to program the ratio of torque and rotation speed for a specific head and flow rate. This arrangement provides the possibility of using direct transmission between the electric motor and the pump wheel and, therefore, significantly reduces the base area of the installation. This arrangement also eliminates the need for reduced diameter pump wheels. It also facilitates the remote reading of information and the management of plant operation. A switched jet motor is more suitable for direct drive applications in slurry pumps than squirrel-cage synchronous motors, since the shaft diameter can be significantly larger because the rotor of the switched jet motor does not contain windings. Sludge pumps handling fluid / solid mixtures

частицами, обладающими сильными абразивными свойствами, при неравномерном износе насосных колес подвергаются ударным нагрузкам и воздействию неуравновешенных сил. Следовательно, размеры вала и подшипников, применимые в обычных короткозамкнутых синхронных электродвигателях и пригодные для насосов с прямой передачей от электродвигателя к насосному колесу, перекачивающих чистую жидкость, недостаточны для сопротивления более высоким нагрузкам, характерным для шламовых насосов.particles with strong abrasive properties, under uneven wear of the pump wheels are subjected to shock loads and unbalanced forces. Consequently, the dimensions of the shaft and bearings, applicable in conventional squirrel-cage synchronous motors and suitable for pumps with direct transmission from the electric motor to the pump wheel, pumping clean fluid, are insufficient to resist the higher loads characteristic of slurry pumps.

Применение коммутируемого реактивного электродвигателя в качестве приводного элемента с переменной скоростью для шламового насоса, вместо обычно используемого короткозамкнутого синхронного электродвигателя с частотным регулятором, обеспечивает экономию энергии в рамках широкого диапазона скоростей благодаря более высокому кпд привода с коммутируемым реактивным электродвигателем.The use of a switched jet motor as a variable speed drive element for a slurry pump, instead of the commonly used squirrel-cage synchronous motor with a frequency regulator, provides energy savings over a wide speed range due to the higher efficiency of the drive with a switched jet motor.

Характеристики крутящего момента привода с коммутируемым реактивным электродвигателем обеспечивают преимущество с точки зрения технического обслуживания шламового насоса. Обычно конструкция шламовых насосов такова, что присоединение насосного колеса к валу производят посредством резьбового соединения, в отличие от насосов для чистых жидкостей, в которых используют шпонку вала и гайку крепления насосного колеса. Это приводит к тому, что насосные колеса шламовых насосов очень трудно снять с вала, если они уже поработали какое-то время и подверглись затягивающему воздействию крутящего момента электродвигателя. Коммутируемый реактивный электродвигатель дает максимальный The torque characteristics of the commutated jet motor drive provide an advantage in terms of maintenance of the slurry pump. Typically, the construction of slurry pumps is such that the pump wheel is connected to the shaft by means of a threaded connection, in contrast to clean fluid pumps, which use a shaft key and a pump wheel mounting nut. This leads to the fact that the pump wheels of the slurry pumps are very difficult to remove from the shaft if they have already worked for some time and have been subjected to the torque of the electric motor. Switched jet motor gives maximum

крутящий момент при нулевой и низкой скорости. Это позволяет пустить электродвигатель в обратную сторону на очень низкой скорости при остановленном насосном колесе, чтобы отвинтить насосное колесо от вала.torque at zero and low speed. This allows you to start the motor in the opposite direction at a very low speed with the pump wheel stopped, to unscrew the pump wheel from the shaft.

Предпочтительно, чтобы насос и электродвигатель были расположены в непосредственной близости друг от друга. В одном из вариантов осуществления корпус насоса функционально соединен с корпусом электродвигателя. Ведущий вал может представлять собой единый элемент, хотя в некоторых случаях применения лучше, если он будет шарнирным. Корпус электродвигателя может включать в себя разнесенные торцевые стенки и периферийную боковую стенку между ними. Периферийная боковая стенка может иметь по существу цилиндрическую форму. Корпус электродвигателя может дополнительно содержать подставку, прикрепленную к боковой стенке или выполненную за одно целое с ней. Подставка может быть прикреплена к опорной поверхности болтами или другими крепежными элементами.Preferably, the pump and the motor are located in close proximity to each other. In one embodiment, the pump housing is operatively coupled to the motor housing. The drive shaft can be a single element, although in some cases it is better if it is articulated. The motor housing may include spaced end walls and a peripheral side wall between them. The peripheral side wall may have a substantially cylindrical shape. The motor housing may further comprise a stand attached to the side wall or made integrally with it. The stand can be attached to the supporting surface with bolts or other fasteners.

Статор и ротор могут быть установлены внутри корпуса электродвигателя и снабжены выступающими полюсами, причем на противолежащих полюсах статора имеются фазовые обмотки. Электродвигатель возбуждается последовательностью импульсов тока, действующих на каждую фазу, заставляя ротор вращаться. Принцип действия коммутируемого реактивного электродвигателя хорошо известен специалистам в данной области техники, поэтому здесь не приводится его подробное описание. Ведущий вал соединен с ротором для совместного вращения с ним. Подшипниковые узлы ведущего вала могут быть установлены в каждой торцевой стенке The stator and rotor can be installed inside the motor housing and provided with protruding poles, and on opposite poles of the stator there are phase windings. The electric motor is excited by a sequence of current pulses acting on each phase, causing the rotor to rotate. The principle of operation of a switched jet engine is well known to specialists in this field of technology, therefore, its detailed description is not given here. The drive shaft is connected to the rotor for joint rotation with it. Bearing units of the drive shaft can be installed in each end wall

корпуса электродвигателя. На одном конце ведущего вала может быть установлен охладительный вентилятор, окруженный защитным элементом, прикрепленным к корпусу электродвигателя. В другой компоновке может быть предусмотрен отдельный охладительный вентилятор, не установленный на ведущем валу. В еще одном варианте компоновки может быть предусмотрен другой способ охлаждения, например, с помощью отдельного теплообменника, который может включать в себя электрический вентилятор.motor housing. A cooling fan can be installed at one end of the drive shaft, surrounded by a protective element attached to the motor housing. In another arrangement, a separate cooling fan may not be provided, not mounted on the drive shaft. In another embodiment, another cooling method may be provided, for example, using a separate heat exchanger, which may include an electric fan.

Корпус насоса может включать в себя главную корпусную деталь, содержащую впускное отверстие, или упорную горловину в торцевой стенке и тангенциальное выпускное отверстие. Противоположная дополнительная торцевая стенка закрывает корпус, при этом ведущий вал проходит через этот торец и прикреплен к насосному колесу, расположенному внутри корпуса насоса. Уплотнительное устройство может быть установлено в дополнительную торцевую стенку, через которую проходит ведущий вал. Уплотнительное устройство может представлять собой сальниковое уплотнение, центробежное уплотнение, механическое уплотнение и т.п.The pump casing may include a main casing part comprising an inlet or a thrust neck in the end wall and a tangential outlet. The opposite additional end wall closes the housing, while the drive shaft passes through this end and is attached to the pump wheel located inside the pump housing. The sealing device can be installed in an additional end wall through which the drive shaft passes. The sealing device may be a stuffing box seal, a centrifugal seal, a mechanical seal, or the like.

Насосная установка может дополнительно содержать соединительный отсек, посредством которого корпус насоса прикрепляют к корпусу электродвигателя. Соединительный отсек может представлять собой корпусную деталь, включающую в себя боковую стенку, окружающую или охватывающую, ведущий вал на участке между корпусом насоса и корпусом электродвигателя. Боковая стенка может содержать одно или более входных отверстий, дающих доступ к внутренним компонентам, таким как уплотнительноеThe pump installation may further comprise a connecting compartment, by means of which the pump housing is attached to the motor housing. The connecting compartment may be a housing part including a side wall surrounding or enclosing a drive shaft in a region between the pump housing and the motor housing. The side wall may comprise one or more inlets providing access to internal components, such as a sealing

устройство. device.

Согласно другому аспекту полезной модели, обеспечен способ переоснащения компонента насосной установки, как описано выше, причем способ содержит следующие этапы: удаляют по меньшей мере один из компонентов - насосное колесо, корпус насоса или любой другой изношенный компонент, а затем устанавливают взамен неизношенный компонент - насосное колесо, корпус насоса и др.According to another aspect of the utility model, there is provided a method for retooling a component of a pumping unit as described above, the method comprising the following steps: removing at least one of the components — the pump wheel, pump housing or any other worn component, and then replacing the unworn component — pumping wheel, pump housing, etc.

Далее будут описаны предпочтительные варианты осуществления полезной модели со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:Next will be described preferred embodiments of the utility model with reference to the accompanying drawings, where:

фиг.1 - вид в перспективе насосной установки согласно одному из вариантов осуществления настоящей полезной модели;figure 1 is a perspective view of a pumping unit according to one embodiment of the present utility model;

фиг.2 - вид в плане насосной установки, представленной на фиг.1;figure 2 is a view in plan of the pumping unit shown in figure 1;

фиг.3 - вид сбоку установки, представленной на фиг.1;figure 3 is a side view of the installation shown in figure 1;

фиг.4 - вид с торца установки, представленной на фиг.1;figure 4 is an end view of the installation shown in figure 1;

фиг.5 - местный вид в разрезе установки, представленной на фиг.1; иfigure 5 is a partial view in section of the installation shown in figure 1; and

фиг.6 - схематичный вид в разрезе насосной установки, представленной на фиг.1.6 is a schematic sectional view of the pumping unit shown in figure 1.

Насосная установка, в целом обозначенная позицией 10, включает в себя насос 20 в сборе и приводной электродвигатель 40. Насос 20 в сборе содержит корпус 21 насоса, включающий в себя главную корпусную деталь 22 с всасывающей секцией 23 и выпускной секцией 25. Корпус 21 насоса дополнительно включает в себя торцевую крышку 26, которая совместно с главной корпусной деталью 22 заключает насосное колесо 41 внутрь корпуса. Между торцевой крышкой 26 и главной корпусной деталью 22 обеспечено The pump installation, generally indicated at 10, includes an assembled pump 20 and a drive motor 40. The assembled pump 20 comprises a pump housing 21 including a main housing 22 with a suction section 23 and an exhaust section 25. The pump housing 21 is further includes an end cap 26, which together with the main body part 22 encloses the pump wheel 41 inside the housing. Between the end cap 26 and the main body part 22 provided

уплотнение 27, а установочная планка 28 фиксирует крышку на месте с помощью болтов 29.the seal 27, and the mounting plate 28 fixes the cover in place using bolts 29.

Кроме того, насос в сборе включает в себя сальниковое уплотнительное устройство 30 обычной разновидности, которое, как лучше всего видно на фиг.5, содержит сальник 31, втулку 32, кольцо 33 с выточкой, манжету 34, фонарное кольцо 35, уплотнение 36 и сальник 37. Сальник прикреплен к крышке посредством болтов 38. Также предусмотрено промывочное сопло 39. Ведущий вал 46 проходит через уплотнение и присоединен к насосному колесу 41.In addition, the complete pump assembly includes a conventional packing gland 30, which, as best seen in FIG. 5, contains a gland 31, a sleeve 32, a grooved ring 33, a sleeve 34, a lantern ring 35, a seal 36, and an oil seal 37. The gland is attached to the cover by bolts 38. A flushing nozzle 39 is also provided. The drive shaft 46 passes through the seal and is attached to the pump wheel 41.

Электродвигатель 40, лучше всего проиллюстрированный на фиг.6, представляет собой коммутируемый реактивный электродвигатель, содержащий корпус 42 со статором 43 и ротором 44, установленными внутри корпуса. Ведущий вал 46 функционально соединяет ротор 44 электродвигателя и насосное колесо 41 насоса в сборе. В торцевых стенках 55 и 56 корпуса электродвигателя установлены подшипники 51 и 52. На одном конце ведущего вала установлен охлаждающий вентилятор 57, окруженный кожухом 58, установленным на корпусе электродвигателя.The electric motor 40, best illustrated in FIG. 6, is a switched jet electric motor comprising a housing 42 with a stator 43 and a rotor 44 mounted inside the housing. Drive shaft 46 is operatively connected to the rotor 44 of the electric motor and the pump impeller 41 of the pump assembly. Bearings 51 and 52 are installed in the end walls 55 and 56 of the motor housing. A cooling fan 57 is mounted at one end of the drive shaft, surrounded by a casing 58 mounted on the motor housing.

Корпус 42 электродвигателя соединен с корпусом 21 насоса посредством соединительного отсека 60. Соединительный отсек 60 представляет собой корпус, включающий в себя боковую стенку 62, в общем случае цилиндрическую, которая окружает ведущий вал, проходящий между электродвигателем и насосом. На каждом торце боковой стенки 62 имеются фланцы, посредством которых ее прикрепляют болтами к корпусу электродвигателя и корпусу насоса. Боковая стенка 62 содержит входные отверстия 64 для обеспечения доступа к сальниковому уплотнительному устройству, к насосу и к The motor housing 42 is connected to the pump housing 21 by means of a connection compartment 60. The connection compartment 60 is a housing including a side wall 62, generally cylindrical, that surrounds a drive shaft passing between the electric motor and the pump. At each end of the side wall 62 there are flanges whereby it is bolted to the motor housing and the pump housing. The side wall 62 includes inlets 64 to provide access to the stuffing box, to the pump, and to

подшипникам электродвигателя.motor bearings.

Электродвигатель установлен на подставке 66, при этом корпус электродвигателя обеспечивает опору для соединительного отсека и насоса в сборе благодаря тому, что последние присоединены к корпусу электродвигателя.The electric motor is mounted on the stand 66, while the motor housing provides support for the connecting compartment and the pump assembly due to the fact that the latter are connected to the motor housing.

Сделанные в данном описании ссылки на любые предшествующие публикации (или взятая из них информация) или любые другие известные материалы ни в коей мере не являются признанием, допущением или каким-либо указанием на то, что данная предшествующая публикация (или взятая из нее информация) или известный материал являются общеизвестными в области техники, к которой относится данное описание, и не должны толковаться подобным образом.References made in this description to any previous publications (or information taken from them) or any other well-known materials in no way constitute recognition, assumption or any indication that this previous publication (or information taken from it) or Known materials are well known in the art to which this description relates, and should not be construed in this way.

На всем протяжении описания и последующей формулы полезной модели, если по контексту не требуется иное, слово «содержит», а также его производные, такие как «содержащий», следует понимать как подразумевающее включение указанной единицы, этапа или группы единиц или этапов, но не исключение указанной единицы, этапа или группы единиц или этапов.Throughout the description and the following formula of the utility model, unless the context requires otherwise, the word “contains”, as well as its derivatives, such as “comprising”, should be understood as implying the inclusion of the indicated unit, step or group of units or steps, but not exclusion of a specified unit, step or group of units or steps.

Наконец, следует понимать, что в конструкцию и компоновку деталей могут быть внесены разнообразные изменения, модификации и/или дополнения без отступления от сущности и объема полезной модели.Finally, it should be understood that a variety of changes, modifications and / or additions can be made to the design and layout of parts without departing from the essence and scope of the utility model.

Claims

1. Pump installation for pumping solutions of solid particles, comprising a complete pump, including a pump casing with opposite sides, an inlet on one side of the casing and an outlet in the peripheral portion of the pump casing; a pump wheel rotatably mounted in a pump casing; and a switched jet electric motor comprising a motor housing, as well as a stator and a rotor located inside the housing; wherein the drive shaft of the engine is directly connected to the rotor and the pump wheel and passes through the corresponding other side of the pump housing.

2. The pump installation according to claim 1, characterized in that the connecting compartment functionally connects the motor housing and the pump housing, and this connecting compartment contains a side wall surrounding the drive shaft between the pump housing and the motor housing.

3. The pump installation according to claim 1 or 2, characterized in that the motor housing includes an end wall, while the installation further includes a bearing assembly mounted in the end wall to support the drive shaft passing through the end wall.

4. The pump installation according to claim 3, characterized in that the pump casing includes an end wall and an associated sealing device providing a seal for the drive shaft in places where it passes into the pump casing, said end wall of the connecting compartment having one or more inlets providing access to the bearing assembly and / or sealing device.

5. The pump installation according to claim 2 or 4, characterized in that the said side wall of the connecting compartment has a substantially cylindrical shape and is equipped at each end with mounting elements for attaching to the pump casing and the motor casing.

6. The pump installation according to claim 3, characterized in that said side wall of the connecting compartment has a substantially cylindrical shape and is provided at each end with mounting elements for attaching to the pump casing and the motor casing.