SU1763721A1 - Способ уравновешивани ротора насоса и герметичный насосный агрегат дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : измен ют силу прит жени  магниты ведущей и ведомой полумуфт привода и ротора насоса путем смещени  магнитов относительно друг друга. Смещение магнитов производ т вдоль оси насоса. Полумуфты устанавливают с осевым смещением, величину к-рого определ ют по формуле. Центробежный насос св зан с приводом через цилиндрическую магнитную муфту, его ротор установлен в подшипниках , смазываемых перекачиваемой средой. Ведуща  полумуфта установлена в подшипниках, размещенных в промежуточном корпусе и смазываемых специальной смазкой. Муфта снабжена герметизирующим стаканом, расположенным между полумуфтами . Посто нные магниты полумуфт установлены с чередованием полюсов. В промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещени  установлена втулка, в к-рой закреплены подшипники ведущей полумуфты . Блок управлени  св зан с гидравлической частью насоса и устр-вом перемещени , выполненным в виде гидроцилиндра . 2 с. и 1 з.п, ф-лы , 1 ил. СО

Description

Изобретение относитс  к области насо- coci роени  и может быть использовано при создании герметичных насосов с приводом через магнитную муфту дл  перекачивани  агрессивных, взрывоопасных и других жидкостей с особыми свойствами.

Герметичные насосы с приводом через магнитную муфту получили широкое распространение в химической, медицинской, пищевой промышленности, а также в установках , длительное врем  работающих в автономном режиме. В этих насосах ротор представл ет собой единый блок вала, рабочего колеса и ведомой полумуфты, опирающийс  на подшипники, работающие в перекачиваемой жидкости. Насосы данного

типа, потенциально способные иметь значительный ресурс за счет бесконтактной передачи крут щего момента, иногда имеют ограниченную работоспособность в случае неблагопри тных характеристик перекачиваемой среды. На снижение ресурса наиболее вли ет неуравновешенна  осева  сила, обусловленна  рабочим процессом насоса, а также взаимодействием полумуфт. При этом величина магнитной несимметрии между полумуфтами теоретическому расчету не поддаетс  и св зана с многими технологическими факторами.

Известны конструкции герметичных насосов с приводом через магнитную муфту, в которых осева  гидравлическа  сила частичVI

о

;СО VI ГО

но уравновешиваетс  с помощью осевой магнитной силы, что позвол ет разгрузить подшипники, работающие в перекачиваемой среде, например, центробежный насос сторцевой магнитной муфтой по пат ФРГ № 2924394.F 04 D 13/02 , 1980.В этом насосе рабочее колесо установлено на оси с помощью пластмассового подшипника, а основное осевое усилие передаетс  на корпус с помощью шариковых упорных подшипни- ков ведущей магнитной полумуфты.

Однако при увеличении гидравлической мощности возможности воспри ти  осевой силы магнитами уменьшаетс , растут потери из-за развитых поверхностей вращаю- щихс  деталей, что ограничивает возможности использовани  этого технического решени .

Известны также решени , в которых ротор насоса полностью вывешиваетс  за счет использовани  магнитных, гидростатических и гидродинамических сил, например, конструкци  насоса (патент США № 3846050, кл. F 04 В 17/00 , опублик. 1974), в котором использована сферическа  маг- нитна  муфта. На поверхности сферической ведомой полумуфты этого насоса выполнены канавки дл  создани  гидростатических и гидродинамических сил. Имеютс  специальные опоры дл  фиксации ротора во вре- м  остановки.

Однако эта конструкци  сложна в технологическом исполнении,требует специальных исследований И расчетов дл  обеспечени  работоспособности. Качест- венный анализ не дает возможности достаточно полно и объективно сравнить различные методы использовани  магнитных сил дл  воспри ти  осевой нагрузки в насосах, в то же врем , из-за отсутстви  ограничений по передаваемой мощности и более высокой технологичности наибольшее распространение в герметичных насосах получили цилиндрические магнитные муфты, осева  остаточна  несимметри  у которых не поддаетс  точному расчету.

Из известных технических решений наиболее близким объектом к за вл емому по назначению и совокупности существенных признаков  вл етс  способ уравновешивани  ротора насоса, по авт.свид. СССР № 981703, F 04 D 29/66, 1981, прин тый авторами за прототип за вл емого способа, и устройство герметичного насосного агрегата фирмы Леберле-Херметик ФРГ - Герметичный стандартный насос химического назначени  на ДИН 24256/ИСО 2858 с муфтой посто нного магнита типа MCN(F).

Способ уравновешивани  ротора насоса , прин тый за прототип, заключаетс  в

изменении силы прит жени  магнитов ведущей и ведомой полумуфт привода и ротора насоса путем смещени  магнитов ведущей и ведомой полумуфт относительно друг друга, что позвол ет измен ть величину осевой силы и тем самым уравновешивать изменение осевых сил, возникающее в проточной части насоса.

Однако при передаче увеличенной мощности на ротор насоса, когда муфту с посто нными магнитами приходитс  выполн ть цилиндрической, способ, прин тый за прототип не может быть использован, так как при его осуществлении магниты перемещают в плоскости, перпендикул рной оси насоса .

Устройство, прин тое за прототип, представл ет собой герметичный насосный агрегат, содержащий св занный с приводом через цилиндрическую магнитную муфту центробежный насос, ротор которого установлен в подшипниках, смазываемых перекачиваемой средой, а ведуща  полумуфта - в подшипниках, установленных в промежуточном корпусе и смазываемых специальной смазкой, причем магнитна  муфта снабжена герметизирующим стаканом, расположенным между полумуфтами, а посто нные магниты полумуфт установлены с чередованием полюсов. Однако прин тый за прототип объект имеет существенный недостаток , заключающийс  в том, что при перекачивании малов зких, несмазывающих жидкостей, а также других жидкостей, работа в которых понижает несущую способность подшипников ротора насоса, понижаетс  надежность работы из-за неуравновешенности ротора.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности уравновешивани  путем перераспределени  нагрузки между подшипниками насоса и подшипниками ведущей полумуфты при выполнении муфты цилиндрической.

Дл  достижени  поставленной цели при осуществлении способа уравновешивани  ротора насоса, заключающегос  в изменении силы прит жени  магнитов ведущей и ведомой полумуфт привода и ротора насоса путем смещени  магнитов ведущей и ведомой полумуфт относительно друг друга, смещение магнитов производ т вдоль оси насоса, причем полумуфты устанавливают с осевым смещением, величина которого опQ Q

редел етс  по формуле А -- , где

Он - осевое усилие от гидравлических сил, действующих на ротор насоса; Оп - осевое усилие воспринимаемое подшипниками насоca; q - осева  жесткость магнитной муфты, определ ема  экспериментально, при изготовлении последней.

Дл  осуществлени  способа в устройстве , содержащем герметичный центробежный насосный агрегат, св занный с приводом через цилиндрическую магнитную муфту, при этом ротор насоса установ- лен в подшипниках, смазываемых перекачиваемой средой, а ведуща  полумуфта привода - в подшипниках, установленных в промежуточном корпусе и смазываемых специальной смазкой, причем магнитна  муфта снабжена герметизирующим стаканом, установленным между полумуфтами, и посто нные магниты полумуфт установлены с чередованием полюсов, промежуточный корпус снабжен подвижной в осевом направлении втулкой, в которой закреплен упорный подшипник ведущей полумуфты привода, а втулка снабжена сдвигающим устройством, например гидроцилиндром, подключенным через блок управлени  к гидравлической части насоса .

Отличительной особенностью за вл емого способа  вл етс  то, что осевые силы, действующие на ротор насоса, компенсируют с помощью магнитной муфты, служащей одновременно дл  передачи вращени  в герметизированный обьем насоса, при этом величина компенсации пропорциональна величине усили  от гидравлических сил, Так как полумуфты магнитной муфты устанавливают с осевым смещением А (QH - Qn )/q это позвол ет в широком диапазоне условий эксплуатации оставл ть практически посто нной величину Qn - нагрузку на подшипники насоса, измен   Д в зависимости от QH. При этом нагрузку на подшипниках Qn можно удерживать в диапазоне, обеспечивающем длительную надежную работу при перекачивании малов зких, агрессивных , плохо смазывающих жидкостей. Разница Он - Qn обеспечиваетс  посредством магнитного пол  муфты, а нескомпенсированное осевое усилие передаетс  на подшипники ведущей полумуфты, которые работают в более благопри тных услови х, вне герметизированного объема и смазываютс  специальной смазкой В св зи с тем, что осевое смещение цилиндрических полумуфт может быть изменено в достаточно широком диапазоне, неопределенность осевой жесткости q магнитной муфты не сказываетс  на работоспособности, так как эту величину измер ют экспериментально при изготовлении муфты и известными средствами учитывают при настройке блока

управлени  гидроцилиндром, осуществл ющим перемещение элементов конструкции на величину А.

В устройстве дл  осуществлени  спосо- ба отличительной особенностью  вл етс  то, что упом нутое осевое смещение полумуфт достигаетс  сдвигом невращающихс  элементов конструкции, дл  чего корпус подшипников ведущей полумуфты снабжен

подвижным в осевом направлении стаканом , в котором закреплен упорный подшипник и к которому подключен гидроцилиндр. Дл  обеспечени  пропорциональности величины осевого смещени  полумуфт величине гидравлических сил (QH), гидроцилиндр подключен к напорному и всасывающему патрубкам насоса через блок управлени , в котором учитываетс  зависимость осевого усили  на роторе насоса

от величины напора, а также осуществл етс  подрегулировка, учитывающа  измеренную экспериментально величину осевой жесткости магнитной муфты.

Таким образом, в отличие от прототипа,

происходит перераспределение осевой нагрузки от подшипников насоса на подшипники ведущей полумуфты, что повышает надежность работы, так как подшипники ведущей полумуфты работают в наиболее благопри тных услови х.

На чертеже изображен схематичный рисунок герметичного насоса с приводом через магнитную муфту, по сн ющий выполн емый способ.

Рабочее колесо 1 насоса установлено в корпусе 2, оборудованном всасывающим 3 и напорным 4 патрубками, корпус герметизирован стаканом 5, в котором на подшипниках 6 и 7 установлен ротор насоса 8. На

роторе закреплены посто нные магниты 9, которые установлены с чередованием полюсов как по окружности ротора, так и вдоль оси и образуют ведомую полумуфту.

Ведуща  полумуфта 10 также снабжена

посто нными магнитами 11, установленными с чередованием полюсов в двух координатах: по окружности и вдоль оси.

Ведуща  полумуфта 10 установлена на шариковых подшипниках 12, смазываемых

специальным минеральным маслом, в промежуточном корпусе 13 вне объема, герметизированного стаканом 5,

Подшипники 12 закреплены во втулке

14,котора  установлена с возможностью смещени  в осевом направлении относительно промежуточного корпуса 13. Дл  сдвига втулки 14 установлен гидроцилиндр

15,который подключен через блок управлени  16 к всасывающему 3 и напорному 4

патрубкам насоса. При работе насоса за счет напора, создаваемого в его гидравлической части, гидроцилиндр создает соответствующее усилие, и устанавливаетс  осевое смещение Д между магнитами 9 и

11.

За вл емый способ уравновешивани  ротора насоса осуществл ют следующим образом. С помощью привода привод т во вращение полумуфту 10, В пусковой период величина А 0, магниты 9 и 11 наход тс  в положении оппозитного размещени  полюсов и передают максимальный крут щий момент , что позвол ет раскрутить ротор насоса 8 с минимальным запасом напр женности магнитного пол ,

При наборе числа оборотов рабочее колесо 1 создает напор, в корпусе 2 возникает давление, создающее осевую силу, действующую на ротор 8. В то же врем  перепад давлений между напорным 4 и всасывающим 3 патрубками поступает через блок уп- равлени  16 на гидроцилиндр 15, в результате сдвигаетс  втулка 14 на величину А.

Смещение в осевом направлении магнитов 9 и 11 на величину приводит к возник- новению осевой магнитной силы, воспринимаемой ротором 8 и ведущей полумуфтой 10. Величина этой магнитной силы F Др пропорциональна q - осевой жесткости магнитной муфты, которую можно измерить экспериментально при изготовлении муфты. Силу F, действующую на ведущую полумуфту 10, воспринимают подшипники 12, а действующую на ротор 8 - уравновешивает осева  сила QH от гидравлических сил, действующих на рабочее колесо 1, а также возникающих от давлени  в корпусе 2 и перетечек через подшипники 6, 7 и зазор между стаканом 5 и магнитами 9 ведомой полумуфты. Разница между этими силами: гидравлической и магнитной - воспринимаетс  упорным подшипником 6 насоса и составл ет величину Qn.

Таким образом, установив в регул торе 16 коэффициент пропорциональности, учитывающий зависимость создаваемого гидроцилиндром 15 усили  от подаваемого на вход в регул тор 16 значени  напора, получают величину осевого смещени  Д (Он - Qn)/q и тем самым уменьшают на величину F QH - Qn силу, действующую на подшипник 6, передав ее с помощью магнитной муфты на подшипники 10. Таким

образом, нагрузка на подшипники, смазываемые перекачиваемой средой, уменьшаетс , что повышает надежность работы при перекачивании малоз зких, агрессивных, легкокип щих и других плохосмазывающих жидкостей в сравнении с объектом, прин тым за прототип.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1,Способ уравновешивани  ротора на- coca, заключающийс  в изменении силы

   прит жени  магнитов ведущей и ведомой полумуфт привода и ротора насоса путем смещени  магнитов ведущей и ведомой полумуфт относительно друг друга, о т л и ч аю щ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности уравновешивани  путем перераспределени  нагрузки между подшипниками насоса и подшипниками ведущей полумуфты при выполнении муфты цилиндрическсй , смещение магнитов производ т вдоль оси насоса, причем полумуфты устанавливают с осевым смещением, величина которого определ етс  по формуле A(QH-Qn)/q,

   где Он - осевое усилие от гидравлических сил, действующих на ротор насоса;

   Qn - осевое усилие, воспринимаемое подшипниками насоса;

   q - осева  жесткость магнитной муфты,

   определ ема  экспериментально при изготовлении последней.

   2,Герметичный насосный агрегат дл  уравновешивани  ротора насоса, содержащий св занный с приводом через цилиндрическую магнитную муфты центробежный насос, ротор которого установлен в подшипниках , смазываемых перекачиваемой средой , а ведуща  полумуфта - в подшипниках, установленных в промежуточном корпусе и

   смазываемых специальной смазкой, причем магнитна  муфта снабжена герметизирующим стаканом, расположенным между полумуфтами , а посто нные магниты полумуфт установлены с чередованием полюсов , от л и ч а ю щ и и с   тем, что агрегат снабжен установленной в промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещени  втулкой, в которой закреплены подшипники ведущей полумуфты, устройством

   перемещени  втулки и блоком управлени , св занным с гидравлической частью насоса и устройством перемещени .

   3,Агрегат по п, 2, отличающийс  тем, что устройство перемещени  втулки выполнено в виде гидроцилиндра,

   +™-j ч i Ч-« I fCK.,

   / S S S S S л i x Ч iri i -f V

   -H

   и tiy. XSSX.4 ч чХ VT5n3 ИГ

   VX S

   JS №Ј&&Ј

   Mi

   ти

   .

   .

   л; крщ§1 Й

   ; . SSbsiSsliss

   /ЛШ / ///

   ти

   .