МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОПОРНАЯ ПЛИТА ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ, В ОСОБЕННОСТИ ДЛЯ НАСОСОВ ДЛЯ КОТЛОВ С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ Российский патент 2014 года по МПК F04D29/40 F04D13/06 

Область техники

Настоящее изобретение относится к многофункциональному закрывающему нижнему колпаку центробежного электрического насоса, в частности, циркуляционного центробежного насоса для принудительной циркуляции текучей среды, используемого в котловых отопительных системах. Электрические насосы этого типа обычно имеют коробчатый или трубчатый корпус, вмещающий электромеханические элементы и присоединенный к головной части, которая образует камеру насоса. Нижний колпак представляет собой конструктивный элемент, который закрывает конец коробчатого корпуса, являющийся противоположным по отношению к головной части.

Уровень техники

Насосы названного типа хорошо известны, а также широко используются в схожих технических областях, даже таких, которые не имеют никакого отношения к названной области.

Нижний колпак, который закрывает коробчатый корпус, как правило, герметично прикреплен к этому корпусу с тем чтобы предотвратить опасность проникновения текучей среды внутрь чувствительных электромеханических компонентов.

Однако температурный градиент, обусловленный разностью рабочей температуры электрического насоса и атмосферной температуры, может приводить к образованию на внутренних стенках корпуса водного конденсата.

Такое нежелательное явление особенно опасно в случае, если схемы, осуществляющие управление двигателями, являются местными, поскольку присутствие влаги может привести к их повреждению, в том числе необратимому.

Для устранения этого недостатка в итальянской заявке PD2001A000277 на патент, автором которой является автор настоящей заявки, предлагается нижний колпак с внутренней полостью, в котором канал, образованный концентрическими кольцами, обеспечивает выведение - за счет конвекции - горячего воздуха, содержащегося в корпусе, и, в то же время, защищает двигатель и управляющую схему от брызг текучей среды, поступающих извне.

Предлагаемое в PD2001A000277 изобретение решает поставленную задачу по снижению внутренней влажности, но имеет недостаток - относительно высокую стоимость изготовления. Фактически, для получения внутренней полости необходимо присоединить к нижнему колпаку двойное дно ультразвуковой сваркой или клеем. К тому же, эта дополнительная операция должна быть выполнена с высокой точностью.

Кроме того, входящий воздух и выходящий воздух перемещаются по одному и тому же каналу, из-за чего внутренняя циркуляция не однородна по всему объему колпака, а происходит главным образом в областях вблизи перепускных отверстий.

Таким образом, главной задачей настоящего изобретения является создание нижнего колпака с низкой стоимостью изготовления и более эффективной системой предотвращения конденсации воды в корпусе электрического насоса.

Краткое описание изобретения

Для решения поставленной выше задачи предлагается нижний колпак согласно п.1 формулы.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого нижнего колпака станут понятны из нижеследующего описания предпочтительного варианта реализации, которое носит пояснительный, а не ограничительный характер и приведено со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - перспективный вид нижнего колпака согласно настоящему изобретению, прикрепленного к циркуляционному электрическому насосу для отопительных систем;

фиг.2 - перспективный вид нижнего колпака согласно настоящему изобретению;

фиг.3 - вид сбоку нижнего колпака, показанного на фиг.1;

фиг.4 - вид нижнего колпака в разрезе по линии А-А на фиг.3;

фиг.5 - увеличенный вид части нижнего колпака, показанного на фиг.4;

фиг.6 - вид нижнего колпака в разрезе по линии F-F на фиг.4;

фиг.7 - перспективный вид элемента нижнего колпака, показанного на фиг.1;

фиг.8 - вид нижнего колпака в разрезе по линии G-G на фиг.3;

фиг.9 - увеличенный вид части нижнего колпака, показанного на фиг.8.

Подробное описание

На чертежах представлен многофункциональный закрывающий нижний колпак 1 (который далее называется просто нижним колпаком), предназначенный, как видно из фиг.1, для его прикрепления к электрическому насосу 100, в частности, к центробежному циркуляционному электрическому насосу 100, наподобие используемого в циркуляторах котловых отопительных систем.

Насос 100 предпочтительно представляет собой синхронный насос с постоянным магнитом, но это условие не является ограничением.

Насос 100 содержит коробчатый корпус 101, внутри которого находятся как обмотки статора, которые окружают двигатель, так и возможные электронные компоненты (например, местная управляющая схема) для управления данным устройством. Перечисленные элементы не показаны на чертежах.

Одним концом корпус 101 присоединен к головной части 102, которая образует камеру центробежного насоса, а противоположный конец корпуса 101 закрыт колпаком 1. Корпус 101 проходит вдоль продольной оси х-х, показанной на фиг.1; в условиях нормальной работы насоса 100 ось х-х горизонтальна, так что нижний колпак расположен в вертикальной плоскости.

Колпак 1 согласно настоящему изобретению содержит два компонента: крышку 2 двигателя, которая имеет чашеобразную форму и приспособлена для ее присоединения к концу корпуса 101, противоположному по отношению к части 102, с закрытием этого конца корпуса; и удерживающую крышку 3, которая предназначена для удержания по меньшей мере одного электрического разъема 300 и для этого содержит фиксирующие средства 30.

Разъемы 300 известного типа предпочтительно два, как в вариантах реализации, показанных на прилагаемых чертежах. Электрические разъемы расположены на концах электрических кабелей 301 и предназначены для их присоединения к насосу 100, соответственно, с целью его электроснабжения и с целью управления им.

Необходимо отметить, что под присоединением разъемов 300 к насосу 100 может подразумеваться, в зависимости от исполнения управляемого устройства, как прямое соединение с обмотками статора электродвигателя, так и, предпочтительно, присоединение к местной схеме, предназначенной для управления двигателем.

Для того чтобы обеспечить возможность такого присоединения, крышка 2 имеет соединительное отверстие 21, к которому крышка 3 в собранном состоянии (как показано на фиг.2-5, 8-9) может быть присоединена. В указанном собранном состоянии средства 30 удерживают разъемы 300 в заданном положении для присоединения к насосу 100.

Кроме того, колпак 1 имеет внутренний вентиляционный канал 4, который, как сказано выше, обеспечивает - за счет естественной конвекции - циркуляцию воздуха, нагреваемого во время работы насоса 100, предотвращая образование конденсата внутри колпака 1.

Канал 4 проходит по меньшей мере между входным отверстием 22, расположенным на крышке 2, и выходным отверстием 36, а между отверстием 22 и отверстием 36 последовательно проходит через внутренний объем крышки 2, отверстие 21 и лабиринт (канал) 32, образованный крышкой 3, а затем выходит через отверстие 36. Необходимо отметить, что в условиях нормальной работы насоса 100 отверстие 22 находится в нижней части канала 4, т.е. ниже отверстия 36, с тем чтобы обеспечить естественную конвекцию через этот канал.

Лабиринт 32 выполнен таким образом, что обеспечивает возможность выхода конвективного воздуха, но, в то же время, препятствует входу жидкости, например, брызг и т.п., извне. Ниже приведено более подробное описание вентиляционного канала и принципов его образования.

Наличие канала 4, таким образом, обеспечивает циркуляцию воздуха через весь объем колпака 1 за счет естественного конвективного движения текучей среды, нагреваемой при работе электрического насоса. Такое нагревание возникает благодаря присутствию внутри колпака 1 работающих электронных компонентов или, в других случаях, из-за близости колпака 1 к работающему электродвигателю. Конвективное движение нагретого воздуха, которое препятствует образованию конденсата внутри электромеханического устройства, схематично показано непрерывными стрелками на фиг.5 и 6.

Ниже приведено подробное описание показанного варианта реализации предлагаемого устройства.

Крышка 2 содержит плоскую нижнюю стенку 24, от краев которой по всему ее периметру отходят четыре боковые стенки 25, 25′, 25″, образующие открытый конец 26, предназначенный для его присоединения к корпусу 101.

Отверстие 22 и отверстие 21 предпочтительно расположены на двух противоположных боковых стенках таким образом, что воздушный поток, который проходит по каналу 4, охватывает весь внутренний объем колпака 1.

Смежные стенки 25, 25′, 25″ присоединены друг к другу волнистыми секциями, имеющими форму двойной буквы S, вблизи которых имеются четыре отверстия для винтов, обеспечивающих крепление к корпусу 101.

Для прикрепления колпака 1 к корпусу 101 вместе с соединительными винтами или вместо соединительных винтов может быть использована ультразвуковая сварка.

В центре стенки 24 может иметься смотровое отверстие 27, выполненное с возможностью его закрытия специальной заглушкой. Отверстие 27 обеспечивает доступ к внутренним частям устройства с целью их обслуживания в тех случаях, когда крышка 2 присоединена к насосу 100 без возможности отделения.

Необходимо отметить, что в условиях нормальной работы насоса 100 стенка 24 расположена в вертикальной плоскости; стенка 25′, которая содержит отверстия 22, предпочтительно обращена вниз, а расположенная напротив нее стенка 25″, которая содержит соединительное отверстие, следовательно, обращена вверх. Таким образом, конвективный поток, который переносит горячий воздух вверх, обеспечивает вывод горячего воздуха через лабиринт 32.

Отверстия 22 предпочтительно представляют собой, как показано на фиг.1, 6 и 8, параллельные пазы в стенке 25′ крышки 2.

Крышка 2 также содержит выступающую панель 23, направленную внутрь колпака 1 и проходящую вдоль внешней границы отверстия 22.

Панель 23, которая имеет форму параллелепипеда, предназначена для соединения с разъемами 300, находящимися в крышке 3. Кроме того, когда крышка 3 установлена, панель 23 введена внутрь нее.

Однако крышка 3 и панель 23 не находятся в прямом контакте, а полость между ними образует часть лабиринта 32, расположенного на конце канала 4, как видно из фиг.5 и 6.

В собранном состоянии лабиринт 32, таким образом, включает первую часть, которая образована зазорами и полостями между установленными разъемами 300 и панелью 23, и вторую часть, которая проходит между крышкой 3 и панелью 23 и сообщается с внешней средой через круговое отверстие между крышкой 2 и крышкой 3, т.е. через отверстие 36.

Крышка 3 имеет главную дугообразную часть, форма которой в продольном направлении точно соответствует форме стенки 25″, для монтажа на которую она предназначена. Главная дугообразная часть - это та часть, что вмещает разъемы 300, а в собранном состоянии поддерживает панель 23.

Для обеспечения возможности защелкивания на стенке 25″ указанная главная часть крышки 3 имеет два выступа 31, расположенных на ее внутренней поверхности, по одному на каждом из ее продольных концов. Как видно из фиг.8 и 9, один выступ 31 сопряжен с упругим зубом 28, отходящим от стенки 25″ крышки 2; а второй выступ сопряжен с имеющим соответствующую конфигурацию концевой частью 23′ панели 23.

Средства 30, предусмотренные в крышке 3, содержат упругие соединительные зубья 33, расположенные на внутренней поверхности этой крышки, которые вместе с жесткой опорой 32, отходящей от той же поверхности, образуют установочное место для разъемов 300. Подобное исполнение этих конструктивных элементов, хорошо видных на перспективном виде фиг.7, обеспечивает возможность защелкивания разъемов 300.

Кроме того, для защиты по меньшей мере концов кабелей 301, присоединенных к указанным разъемам 300, от брызг и износа крышка 3 имеет защитный и удерживающий жесткий кожух 35, который отходит от главной дугообразной части. Внутренние объемы кожуха 35 и главной дугообразной части разделены перегородкой, в которой имеются канавки, расположенные таким образом, чтобы через них могли проходить кабели 301.

Кожух 35 образует канал для приема кабелей 301, при этом кабели 301 удерживаются в положении двумя держателями 35′, которые проходят противоположно друг другу, смещены друг относительно друга и параллельны продольному направлению кожуха 35.

Крышка 2 также содержит цилиндрическое наружное посадочное место 29, предназначенное для вмещения фазирующего конденсатора 200, выполненного с возможностью присоединения посредством кабелей 301 к одному из разъемов 300, удерживаемых крышкой 3.

Главным преимуществом описанного колпака является эффективное предотвращение образования конденсата внутри всего его внутреннего объема.

Еще одним очевидным преимуществом предлагаемого колпака является простота получения воздуховыпускного лабиринта, который образован геометрическим взаимодействием простых форм двух крышек, соединяемых друг с другом вручную.

Еще одним преимуществом является внешнее расположение фазирующего конденсатора, что существенно снижает риск перегрева электрического насоса.

Еще одним преимуществом является защита всех электрических и электронных элементов от брызг или случайного контакта с водой либо другими жидкостями или парами, что обеспечено лабиринтом и разнообразными кожухами и крышками, выполненными из водонепроницаемого материала.

Для специалиста очевидно, что описанный нижний стакан-колпак с целью удовлетворения дополнительных и особых требований может быть модифицирован различными способами без выхода за рамки объема защиты настоящего изобретения, определенного приведенной ниже формулой.

Закрывающий нижний колпак 1 для электрического насоса 100, в частности центробежного циркуляционного насоса для принудительной циркуляции в котле, имеющий интегрированную систему удаления внутреннего конденсата, чрезвычайно простой в изготовлении и сборке и содержащий: крышку 2 двигателя, которая имеет чашеобразную форму, имеет соединительное отверстие 21 и приспособлена для ее присоединения к концу коробчатого корпуса электрического насоса с закрытием этого конца корпуса; и удерживающую крышку 3 для вмещения электрических разъемов, которая выполнена с возможностью присоединения в собранном состоянии к соединительному отверстию 21 и содержит фиксирующие средства 30, предназначенные для удержания по меньшей мере одного электрического разъема 300 в заданном положении для присоединения к электрическому насосу 100. Колпак 1 имеет внутренний вентиляционный канал 4, который предназначен для обеспечения - благодаря естественной конвекции - циркуляции воздуха, нагреваемого при работе насоса 100, и предотвращает образование конденсата внутри колпака 1. Канал 4 проходит между по меньшей мере одним входным отверстием 22, расположенным на крышке 2, и выходным отверстием 36, последовательно пересекая внутренний объем крышки 2, отверстие 21 и лабиринт 32, образованный удерживающей крышкой 3. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Закрывающий нижний колпак (1) центробежного электрического насоса (100), имеющего коробчатый корпус (101), который присоединен к головной части (102), содержащий:
крышку (2) двигателя, которая имеет чашеобразную форму и приспособлена для ее присоединения к коробчатому корпусу на его конце, противоположном головной части (102), с закрытием этого конца корпуса, причем в крышке (2) имеется соединительное отверстие (21); и
удерживающую крышку (3) для удержания электрических разъемов, которая выполнена с возможностью присоединения в собранном состоянии к соединительному отверстию (21) и содержит фиксирующие средства (30), предназначенные для удержания в указанном собранном состоянии по меньшей мере одного электрического разъема (300) в заданном положении для присоединения к электрическому насосу (100);
отличающийся тем, что он имеет внутренний вентиляционный канал (4), который предназначен для обеспечения циркуляции воздуха, нагреваемого при работе насоса (100), благодаря естественной конвекции и, таким образом, предотвращает образование конденсата внутри закрывающего нижнего колпака, причем указанный канал (4) проходит между по меньшей мере одним входным отверстием (22), расположенным на крышке (2) двигателя, и выходным отверстием (36) и последовательно пересекает внутренний объем крышки (2) двигателя, отверстие (21) и лабиринт (32), образованный удерживающей крышкой (3).

2. Колпак по п.1, в котором указанное отверстие (36) образовано круговой полостью между крышкой (2) двигателя и установленной на нее удерживающей крышкой (3).

3. Колпак по п.2, в котором крышка (2) двигателя содержит выступающую панель (23), которая проходит вдоль внешней границы соединительного отверстия и входит внутрь удерживающей крышки (3), при этом полость между удерживающей крышкой (3) и панелью (23) образует по меньшей мере часть лабиринта.

4. Колпак по п.3, в котором удерживающая крышка (3) на ее внутренней поверхности содержит два выступа (31), предназначенных для взаимодействия с упругим зубом (28) крышки (2) двигателя и имеющей соответствующую конфигурацию частью выступающей панели, что позволяет защелкивать удерживающую крышку (3) на крышке (2) двигателя.

5. Колпак по любому из пп.1-4, в котором средства (30) содержат упругие соединительные зубья (33), расположенные на внутренней поверхности удерживающей крышки (3).

6. Колпак по любому из пп.1-4, в котором удерживающая крышка (3) содержит жесткий кожух (35) для защиты и удержания электрических кабелей (301), присоединенных к электрическим разъемам (300).

7. Колпак (1) по любому из пп.1-4, в котором в условиях нормальной работы насоса (100) входное отверстие (22) канала (4) расположено ниже отверстия (36).

8. Колпак по п.7, в котором крышка (2) двигателя содержит нижнюю стенку (24), расположенную в вертикальной плоскости, и боковые стенки (25, 25′, 25″), которые соединяют указанную стенку (24) с корпусом (101); а входные отверстия (22) и соединительное отверстие (21) расположены на двух противоположных боковых стенках (25, 25′, 25″), а именно соответственно на нижней стенке (25′) и на верхней стенке (25″).

9. Колпак по п.8, в котором входные отверстия (22) представляют собой параллельные щели в стенке (25′) крышки (2) двигателя.

10. Колпак по любому из пп.1-4, 8, 9, в котором крышка двигателя содержит наружное посадочное место (29), предназначенное для вмещения фазирующего конденсатора (200), выполненного с возможностью присоединения к одному из разъемов (300), удерживаемых удерживающей крышкой (3).