ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС С МАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ Российский патент 1995 года по МПК F04D13/06 F04D29/04 

Изобретение относится к центробежным насосам, которые приводятся во вращение с помощью электромагнитов.

Известны различные электромагнитные насосы для перекачивания электропроводных сред, например диэлектромагнитный индукционный насос, в котором есть индуктор вращающегося магнитного поля, канал для перекачиваемой среды, размещенный в торцовом зазоре индуктора, а также установленные в канале направляющие лопатки для перемещения среды.

Однако известный насос можно использовать только для перекачивания электропроводной среды, так как преобразование энергии электромагнитного поля в гидравлическую осуществляется в нем только за счет индуцированных в перекачиваемой среде электрических токов, что ограничивает технологические возможности насоса.

Известны насосы с приводом через магнитную муфту с постоянными магнитами, в которых вращающееся магнитное поле создают за счет механического вращения ведущей полумуфты с магнитами. В этом агрегате рабочее колесо центробежного насоса установлено на роторе, который снабжен ведомой полумуфтой с постоянными магнитами, магнитное поле которых взаимодействует с полем магнитов ведущей полумуфты через герметизирующую полость насоса (тонкостенный стакан). При этом насос перекачивает любые, в том числе агрессивные и токсичные жидкости, независимо от их электрических характеристик.

Но увеличенные габариты муфты и усложненная конструкция двух роторов насоса и ведущей полумуфты делает агрегат в некоторых системах недостаточно эффективным.

Наиболее близким к изобретению является центробежных насос с магнитным приводом, который содержит корпус патрубками всасывания и нагнетания, установленное в корпусе на подшипниках скольжения рабочее колесо двустороннего всасывания с лопатками, размещенными между симметричными дисками, втулочные части которых обработаны под подшипники, и расположенные в корпусе по торцам колеса электромагниты, герметично отделенные от полостей с перекачиваемой жидкостью и взаимодействующие с постоянными кольцевыми магнитами, закрепленными на радиальных частях дисков.

Однако при увеличенных подачах проявляется существенный недостаток известного насоса, заключающийся в том, что при этом передаваемая магнитным полем мощность оказывается недостаточной для обеспечения необходимого расхода жидкости, что снижает технологические возможности насоса. Кроме того, усложнена технология изготовления рабочего колеса этого насоса из-за установки магнитов в пазах.

Задачей изобретения является создание конструкции, обеспечивающей расширение технологических возможностей насоса и упрощение технологии его изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в центробежном насосе с магнитным приводом, содержащем корпус с патрубками всасывания и нагнетания, установленное в корпусе на подшипниках скольжения рабочее колесо двустороннего всасывания с лопатками, размещенными между симметричными дисками, втулочные части которых обработаны под подшипники, и расположенные в корпусе по торцам колеса электромагниты, герметично отделенные от полостей с перекачиваемой жидкостью и взаимодействующие с постоянными кольцевыми магнитами, закрепленными на радиальных частях дисков, лопатки рабочего колеса выполнены из магнитомягкого материала, а в дисках выполнены пазы, и лопатки установлены в пазах с возможностью взаимодействия с магнитами обоих дисков. Кроме того, рабочее колесо может быть выполнено из пластмассы, например, из стеклонаполненного полипропилена, а лопатки и постоянные магниты могут быть покрыты слоем пластмассы.

В результате решения этой задачи достигнут новый технический результат, заключающийся в разработке конструкции компактного герметичного насоса повышенной производительности для перекачивания агрессивных и особо чистых сред.

Отличительной особенностью изобретения является конструкция его рабочего колеса, в котором металлические детали образуют своеобразную несущую, армирующую конструкцию, что упрощает технологию изготовления рабочего колеса (кроме того, технологию изготовления насоса упрощает также симметричность конструкции рабочего колеса и возможность использовать материал дисков для ответной пары трения в подшипниках), а также образование теми же металлическими деталями магнитной системы ротора, причем установка в дисках пар постоянных магнитов и соединение этих пар рабочими лопатками из магнитомягкого материала позволяет сделать практически независимым передаваемую магнитной системой мощность от размера между постоянными магнитами обоих дисков, т.е. от ширины проточной части. Такая конструкция рабочего колеса позволяет удвоить мощность магнитной системы в сравнении с известным насосом, установив в корпусе электромагниты с обеих сторон рабочего колеса, и в то же время выполнить практически любой (определяемую лишь соотношением передаваемой потоку мощности) производительность насоса, т.е. использовать насос в широком диапазоне подач и для перемещения различных текучих сред, и таким образом, расширить технологические возможности насоса.

На фиг.1 схематически представлен центробежный насос с магнитным приводом, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Центробежный насос с магнитным приводом содержит корпус 1 с патрубками всасывания 2 и нагнетания 3, в котором по торцу рабочего колеса 4 установлены магниты 5, причем электромагниты 5 установлены с обоих торцов. Электромагниты 5 известным способом создают вращающееся магнитное поле, например, при питании переменным электрическим током (см. Бут Д.А. "Бесконтактные электрические машины", М. Высшая школа, 1990, 113-136) или с помощью электронной системы управления при питании обмоток электромагнитов постоянным током (см. там же, с.127, рис.5.23). Электромагниты 5 герметично отделены от полостей с перекачиваемой жидкостью перегородками 6, что позволяет перемещать насосом агрессивные, токсичные или особо чистые текучие среды.

Рабочее колесо 4 установлено в корпусе 1 на подшипниках скольжения 7, которые сопрягаются с рабочим колесом 4 по поверхностям, обработанным на втулочной части дисков 8, и смазываются перекачиваемой средой.

Диски 8 выполнены идентичными друг другу, что упрощает технологию изготовления, позволяет, например, легко выполнить рабочее колесо 4 составным. В радиальной части дисков 8 установлены постоянные магниты 9 (фиг.2), а в пазах дисков 8 установлены рабочие лопатки 10 из магнитомягкого материала таким образом, что они взаимодействуют с магнитами 9 обоих дисков, соединяясь с ними в одну конструкцию. При изготовлении рабочего колеса 4 составным магнитные силы при взаимодействии магнитов 9 и лопаток 10 могут быть использованы для соединения дисков 8 и остальных элементов рабочего колеса в единую конструкцию.

Рабочее колесо 4 может быть изготовлено отлитым из пластмассы, например из стеклонаполненного полипропилена, устойчивой к перекачиваемой среде. В этом случае магниты 9 и лопатки 10 устанавливают в литейную форму заранее и получают покрытие этих элементов слоем пластмассы. При высоких температурах расплава (выше точки Кюри для постоянных магнитов) намагничивание магнитов необходимо выполнять уже после получения отливок, что несколько усложняет технологию изготовления.

Предлагаемый центробежный насос работает следующим образом.

На обмотки электромагнитов 5 подают электрический ток и известным способом в зазоре между ними получают вращающееся магнитное поле. Так как в этом зазоре установлены постоянные магниты 9, соединенные лопатками 10 из магнитомягкого материала, магнитный поток замыкается через них. Магнитное поле постоянных магнитов 9 сцепляется с магнитным полем электромагнитов 5 через перегородку 6 и образованные между сердечником электромагнита 5 и постоянными магнитами 9 зазоры, что заставляет рабочее колесо 4 вращаться синхронно с вращающимся магнитным полем электромагнитов 5. Перекачиваемая среда поступает в насос через патрубок 2, разгоняется лопатками 10 и через нагнетательный патрубок 3 подается в систему к потребителям.

Описанная конструкция насоса благодаря тому, что электромагниты загерметизированы перегородками 6, позволяет расширить диапазон перекачиваемых сред, которые можно перекачивать с помощью насоса, а благодаря тому, что магнитное поле между постоянными магнитами 9 замыкается через лопатки 10 из магнитомягкого материала, расширяется диапазон подач, при которых может работать насос. С учетом того что передаваемая магнитом 5 мощность удваивается за счет установки их с обоих торцов рабочего колеса 4, предложенная конструкция центробежного насоса обеспечивает расширение технологических возможностей. Кроме того, предлагаемые особенности конструкции рабочего колеса позволяют получить дополнительный положительный эффект, заключающийся в повышении надежности работы: симметричные диски рабочего колеса и установка электромагнитов с обоих торцов полностью уравновешивает рабочее колесо, ротор насоса практически отсутствует, на повышение надежности сказывается также усиленный отвод тепла в перекачиваемую среду от элементов магнитной системы ротора.

Таким образом, предлагаемый центробежный насос обеспечивает расширение технологических возможностей по перекачиванию различных текучих сред при простой конструкции и повышенной надежности работы.

Сущность изобретения: в корпусе с патрубками всасывания и нагнетания установлено на подшипниках скольжения рабочее колесо двустороннего всасывания с лопатками, размещенными между симметричными дисками. Втулочные части дисков обработаны под подшипники. В корпусе по торцам колеса расположены электромагниты, герметично отделенные от полостей с перекачиваемой жидкостью и взаимодействующие с постоянными кольцевыми магнитами, закрепленными на радиальных частях дисков. Лопатки выполнены из магнитного материала. В дисках выполнены пазы, в которых установлены лопатки с возможностью взаимодействия с магнитами дисков. Колесо выполнено из пластмассы. Лопатки и постоянные магниты покрыты слоем пластмассы. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС С МАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ, содержащий корпус с патрубками всасывания и нагнетания, установленное в корпусе на подшипниках скольжения рабочее колесо двустороннего всасывания с лопатками, размещенными между симметричными дисками, втулочные части которых обработаны под подшипники, и расположенные в корпусе по торцам колеса электромагниты, герметично отделенные от полостей с перекачиваемой жидкостью и взаимодействующие с постоянными кольцевыми магнитами, закрепленными на радиальных частях дисков, отличающийся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены из магнитомягкого материала, а в дисках выполнены пазы и лопатки установлены в пазах с возможностью взаимодействия с магнитами обоих дисков. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что рабочее колесо выполнено из пластмассы, например стеклонаполненного полипропилена. 3. Насос по пп.1 и 2, отличающийся тем, что лопатки и постоянные магниты покрыты слоем пластмассы.