НАСОСНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК F04D13/02 F04D29/20 F04D29/44 F16D27/14 

Данное изобретение касается насосного устройства, в частности насосного устройства с электромагнитной муфтой, с внутренним пространством, образованным корпусом насоса указанного насосного устройства, с герметизирующим стаканом, который герметично уплотняет заключенную в нем камеру относительно образованного корпусом насоса внутреннего пространства, с валом рабочего колеса, приводимым во вращение вокруг оси вращения, с рабочим колесом, установленным на одном конце указанного вала рабочего колеса, с установленным на другом конце вала рабочего колеса внутренним ротором, с приводным двигателем, с приводным валом, приводимым указанным приводным двигателем во вращение вокруг оси вращения, и с установленным на приводном валу внешним ротором, взаимодействующим с внутренним ротором, причем внешний ротор имеет ступицу с образованной проходным отверстием внутренней поверхностью ступицы, в которой выполнен осевой паз, проходящий параллельно оси вращения и взаимодействующий с призматической шпонкой, вставленной в шпоночный паз приводного вала.

Из полезной модели DE 84 36638 U1 известно такого рода насосное устройство. Несмотря на точную плотную посадку держателя внешних магнитов на приводном валу, еще имеющийся зазор при посадке вызывает опрокидывание держателя внешних магнитов относительно приводного вала, вследствие чего при приведении приводного вала во вращательное движение держатель внешних магнитов совершает движение качания, которое может привести к повреждению герметизирующего стакана или иных частей внутри насосного устройства. Если посадка с допуском выбирается слишком точной, то монтаж будет возможен только при нагревании, а демонтаж - только с помощью специального инструмента.

Задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить насосное устройство, которое позволяет осуществлять не имеющий зазоров и выполняемый без специальных инструментов монтаж несущего на себе магниты внешнего ротора на приводном валу приводного двигателя.

Задача изобретения решается тем, что во внутренней поверхности ступицы выполнен по меньшей мере один радиально окружной первый паз и по меньшей мере один радиально окружной второй паз, причем по меньшей мере в двух из этих пазов расположено пригоночное кольцо. Предпочтительно по меньшей мере в одном или нескольких из первых пазов и в одном или нескольких из вторых пазов установлено пригоночное кольцо.

Целесообразно одно пригоночное кольцо установить в одном из первых пазов и одно пригоночное кольцо установить в одном из вторых пазов.

Согласно одному варианту осуществления данного изобретения предлагается выполнить указанное насосное устройство в виде блочной конструкции, т.е. так, чтобы корпус насоса был соединен с корпусом двигателя. Благодаря этому насосному устройству совсем не потребуется опорная плита или потребуется опорная плита относительно небольшого размера. Кроме того, можно отказаться от механического сцепного устройства. К тому же отпадает необходимость в затратах на подгонку, которые обычно неизбежны.

Неблагоприятных показателей стабильности частоты вращения внешнего ротора, приводимого во вращение через приводной вал, можно избежать, если по меньшей мере один первый паз выполнен в той области внутренней поверхности ступицы, которая находится в осевом направлении по существу между центром ступицы и первым несущим элементом, и/или по меньшей мере один второй паз выполнен в той области внутренней поверхности ступицы, которая по существу от центра ступицы доходит почти до конца ступицы, противоположного указанному первому несущему элементу.

Особенно благоприятным оказался вариант выполнения, согласно которому наружная боковая поверхность ступицы выполнена гладкой. За счет отказа от отверстий, разрывов или прорезей в наружной боковой поверхности ступицы или на ней становится возможным перемещение внешнего ротора по приводному валу, не повреждая при этом расположенные в этой области уплотнительные элементы. Для упрощения монтажа и демонтажа ступицы и приводного вала предусмотрено резьбовое отверстие, выполненное во внешнем роторе в области первого несущего элемента.

В плане простого монтажа и демонтажа ступицы и приводного вала указанное резьбовое отверстие имеет при этом больший диаметр, чем предусмотренное в приводном валу глухое резьбовое отверстие.

В другом предпочтительном варианте выполнения пригоночные кольца имеют такие размеры, что они не могут попасть внутрь шпоночного паза, принимающего призматическую шпонку.

Примеры выполнения данного изобретения представлены на чертежах и ниже будут рассмотрены более подробно. На чертежах показано следующее:

Фиг. 1 - продольное сечение насосного устройства с электромагнитной муфтой с соединением ступица-вал согласно изобретению,

Фиг. 2 - соединение ступица-вал по Фиг. 1 в увеличенном масштабе,

Фиг. 3 - сечение по линии III-III из Фиг. 2,

Фиг. 4 - монтаж ступицы на валу,

Фиг. 5 - демонтаж ступицы с вала.

На Фиг. 1 показано насосное устройство 1 в форме насосного устройства с магнитной муфтой, содержащее насосную часть и электрическую часть. Насосная часть насосного устройства 1 содержит выполненный из нескольких частей корпус 2 центробежного насоса, выполненный в виде улитки гидравлический корпус 3, крышку 4 корпуса, колпак 5 держателя подшипника и соединительный элемент 6. Гидравлический корпус 3 имеет впускное отверстие 7 для всасывания транспортируемой среды и выпускное отверстие 8 для выталкивания транспортируемой среды. Крышка 4 корпуса установлена на противоположной впускному отверстию 7 стороне гидравлического корпуса 3. На обращенной от гидравлического корпуса 3 стороне крышки 4 корпуса закреплен колпак 5 держателя подшипника. Соединительный элемент 6 помещен на противоположной крышке 4 корпуса стороне колпака 5 держателя подшипника. На соединительном элементе 6, на стороне, противоположной колпаку 5 держателя подшипника, расположен приводной двигатель 9, образующий электрическую часть. Насосное устройство 1 выполнено в виде блочной конструкции, т.е. так, что корпус 2 насоса и корпус приводного двигателя 9 соединены друг с другом, например, посредством соединительного элемента 6.

Герметизирующий стакан 10 закреплен на обращенной от гидравлического корпуса 3 стороне крышки 4 корпуса и проходит по меньшей мере частично через внутреннее пространство 11, ограниченное корпусом 2 насоса, в частности крышкой 4 корпуса, колпаком 5 держателя подшипника и указанным соединительным элементом 6. Герметизирующий стакан 10 герметично уплотняет ограниченную им камеру 12 относительно внутреннего пространства 11.

Вал 13 рабочего колеса, вращающийся вокруг оси А вращения, проходит от проточной камеры 14, ограниченной посредством гидравлического корпуса 3 и крышки 4 корпуса, через предусмотренное в крышке 4 отверстие 15 в камеру 12.

На лежащем внутри проточной камеры 14 конце вала 13 рабочего колеса закреплено рабочее колесо 16, на противоположном конце вала, имеющем два участка 13а, 13b вала с увеличивающимися диаметрами, расположен внутренний ротор 17, находящийся внутри камеры 12. Внутренний ротор 17 снабжен несколькими магнитами 18, которые расположены на обращенной к герметизирующему стакану 10 стороне внутреннего ротора 17.

Между рабочим колесом 16 и внутренним ротором 17 расположена система 19 подшипников, находящаяся в активном взаимодействии с валом 13 рабочего колеса, приводимым во вращение вокруг оси А вращения.

Приводной двигатель 9 приводит во вращение приводной вал 20. Приводной вал 20, приводимый во вращение вокруг оси А вращения, расположен по существу коаксиально валу 13 рабочего колеса. Приводной вал 20 проходит в соединительный элемент 6 и при необходимости по меньшей мере частично в колпак 5 держателя подшипника. На свободном конце приводного вала 20 расположен внешний ротор 22, несущий на себе несколько магнитов 21. Эти магниты 21 установлены на обращенной к герметизирующему стакану 10 стороне внешнего ротора 22. Внешний ротор 22 проходит по меньшей мере частично через герметизирующий стакан 10 и взаимодействует с внутренним ротором 17 таким образом, что вращающийся внешний ротор 22 посредством магнитных сил приводит также во вращательное движение внутренний ротор 17 и тем самым вал 3 рабочего колеса и рабочее колесо 6.

Представленный на Фиг. 2 в увеличенном масштабе внешний ротор 22 содержит ступицу 23 с гладкой наружной боковой поверхностью 24, образованный или установленный на обращенной к герметизирующему стакану 10 стороне ступицы 23 фланцеобразный первый несущий элемент 25 и образованный или установленный на этом первом несущем элементе 25 второй несущий элемент 26, который выполнен по типу полого цилиндра, по меньшей мере частично окружает герметизирующий стакан 10 и на котором расположены магниты 21. Первый и второй несущие элементы 25, 26 показаны в виде двух соединяемых друг с другом деталей, однако они могут быть выполнены и в виде одной детали.

В ступице 23 выполнено проходное отверстие 27, которое образует внутреннюю поверхность 28 ступицы. Во внутренней поверхности 28 ступицы выполнен осевой паз 29, проходящий параллельно оси А вращения. Кроме того, на расположенной вблизи первого несущего элемента 25 стороне выполнен по меньшей мере один радиально окружной первый паз 30 на внутренней поверхности 28 ступицы, а на удаленной от первого несущего элемента 25 стороне выполнен по меньшей мере один радиально окружной второй паз 31 на внутренней поверхности 28 ступицы. На показанном изображении первый и второй пазы 30, 31 имеют одинаковые размеры. При необходимости эти размеры могут быть выбраны различными. По меньшей мере один первый паз 30 образован в той области внутренней поверхности 28 ступицы, которая в осевом направлении располагается по существу между центром ступицы 23 и первым несущим элементом 25. По меньшей мере один второй паз 31 образован в той области внутренней поверхности 28 ступицы, которая проходит по существу от центра ступицы 23 и доходит близко к концу ступицы 23, противоположному первому несущему элементу 25. В приводном валу 20 образован направленный к осевому пазу 29 шпоночный паз 32, в который вставлена призматическая шпонка 33 для передачи вращающего момента двигателя на ступицу 23 внешнего ротора 22.

На Фиг. 2 в первом пазу 30 находится пригоночное кольцо 34, а во втором пазу 31 - пригоночное кольцо 35. При использовании нескольких первых, соответственно, вторых пазов 30, 31 по меньшей мере в одном или нескольких первых пазах 30 и в одном или нескольких вторых пазах 31 расположено одно пригоночное кольцо 34, 35. В частности, только в одном из первых пазов 30 расположено пригоночное кольцо 34 и только в одном из вторых пазов 31 расположено пригоночное кольцо 35.

Как можно видеть на Фиг. 3, расположенное в первом пазу 30 пригоночное кольцо 34 имеет такие размеры, чтобы оно не входило в принимающий призматическую шпонку 33 шпоночный паз 32. Тоже относится и к расположенному во втором пазу 31 пригоночному кольцу 35. В зависимости от размера шпоночного паза 32 пригоночное кольцо 34 охватывает угол от около 300° до 320°. Тоже относится и к пригоночному кольцу 35. В остальном эти пригоночные кольца 34, 35 имеют такие размеры, что предотвращается опрокидывание внешнего ротора 22 внутри еще имеющегося зазора при посадке между ступицей 23 и приводным валом 20. Пружинное усилие пригоночных колец 34, 35 по меньшей мере соответствует весу консольного внешнего ротора 22 и центробежной силе, которая возникает вследствие дисбаланса внешнего ротора 22. Эти силы находятся в зависимости от расстояния между пригоночными кольцами 34, 35 и плеч силы веса и центробежной силы.

На Фиг. 4 показан возможный вариант монтажа ступицы 23 на приводном валу 20. Можно видеть, что на свободном конце приводного вала 20 предусмотрено глухое резьбовое отверстие 36, концентричное оси А вращения. Во внешнем роторе 22 в области первого несущего элемента 25 предусмотрено резьбовое отверстие 37, тоже концентричное оси А вращения. Резьбовое отверстие 37 имеет при этом больший диаметр, чем глухое резьбовое отверстие 36. Для монтажа внешнего ротора 22 на приводной вал 20 сначала ввинчивают резьбовую шпильку 38 в глухое резьбовое отверстие 36. Затем ступица 23 внешнего ротора 22 насаживается на приводной вал 20, причем резьбовая шпилька 38 проходит через резьбовое отверстие 37. Подкладная шайба 39 вдвигается по резьбовой шпильке 38 до прилегания к внешнему ротору 22. Посредством навинченной на резьбовую шпильку 38 резьбовой гайки 40 ступица 23 внешнего ротора 22 надвигается на приводной вал 20. Поскольку отверстия, разрывы или прорези в наружной боковой поверхности 24 ступицы 23 или на ней не предусмотрены, то она выполнена гладкой, т.е. равномерной или правильной, и можно надвигать внешний ротор 22 на приводной вал 20, не повреждая при этом расположенные в этой области, но непоказанные уплотнительные элементы, например, кольцевые уплотнения вала.

Как видно на Фиг. 5, для стягивания внешнего ротора 22 ввинчивают винт 41 в резьбовое отверстие 37 до прилегания к приводному валу 20. Путем дальнейшего ввинчивания винта 41 в резьбовое отверстие 37 внешний ротор 22 со своей ступицей 23 стягивается с приводного вала 20.

Перечень ссылочных обозначений

1 насосное устройство

2 корпус

3 гидравлический корпус

4 крышка корпуса

5 колпак держателя подшипника

6 соединительный элемент

7 впускное отверстие

8 выпускное отверстие

9 приводной двигатель

10 герметизирующий стакан

11 внутреннее пространство

12 камера

13 вал рабочего колеса

13а участок вала

13b участок вала

14 проточная камера

15 отверстие

16 Рабочее колесо

17 внутренний ротор

18 магнит

19 система подшипников

20 приводной вал

21 магнит

22 внешний ротор

23 ступица

24 наружная боковая поверхность

25 первый несущий элемент

26 второй несущий элемент

27 проходное отверстие

28 внутренняя поверхность ступицы

29 осевой паз

30 первый паз

31 второй паз

32 шпоночный паз

33 призматическая шпонка

34 пригоночное кольцо

35 пригоночное кольцо

36 глухое резьбовое отверстие

37 резьбовое отверстие

38 резьбовая шпилька

39 подкладная шайба

40 резьбовая гайка

41 винт

А ось вращения

Изобретение касается насосного устройства (1) с магнитной муфтой. Устройство содержит внутреннее пространство (11), образованное корпусом (2) насоса устройства (1), герметизирующий стакан (10), уплотняющий заключенную в нем камеру (12) относительно пространства (11), вал (13) рабочего колеса, приводимый во вращение вокруг оси (А) вращения, рабочее колесо (16), установленное на одном конце вала (13), внутренний ротор (17), установленный на другом конце вала (13), приводной двигатель (9), приводящий во вращение вокруг оси (А) вращения приводной вал (20), и внешний ротор (22), расположенный на валу (20) и взаимодействующий с ротором (17). Ротор (22) имеет ступицу (23) с образованием проходным отверстием (27) внутренней поверхности (28) ступицы, в которой образован осевой паз (29), проходящий параллельно оси (А) и взаимодействующий с призматической шпонкой (33), вставленной в паз (32) вала (20). Во внутренней поверхности (28) ступицы (23) выполнен по меньшей мере один радиально окружной первый паз (30) и по меньшей мере один радиально окружной второй паз (31), причем по меньшей мере в двух из пазов (30, 31) установлено пригоночное кольцо (34, 35). Изобретение направлено на осуществление беззазорного монтажа внешнего ротора на валу двигателя без специальных инструментов. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Насосное устройство, в частности насосное устройство с магнитной муфтой, содержащее внутреннее пространство, образованное корпусом насоса указанного насосного устройства, герметизирующий стакан, герметично уплотняющий заключенную в нем камеру относительно внутреннего пространства, образованного корпусом насоса, вал рабочего колеса, приводимый во вращение вокруг оси вращения, рабочее колесо, установленное на одном конце вала рабочего колеса, внутренний ротор, расположенный на другом конце вала рабочего колеса, приводной двигатель, приводной вал, приводимый приводным двигателем во вращение вокруг оси А вращения, и внешний ротор, установленный на приводном валу и взаимодействующий с внутренним ротором, причем внешний ротор имеет ступицу с образованной проходным отверстием внутренней поверхностью ступицы, в которой выполнен осевой паз, проходящий параллельно оси вращения и взаимодействующий с вставленной в шпоночный паз приводного вала призматической шпонкой, отличающееся тем, что во внутренней поверхности (28) ступицы выполнены по меньшей мере один радиально окружной первый паз (30) и по меньшей мере один радиально окружной второй паз (31), причем по меньшей мере в двух из этих пазов (30, 31) установлено пригоночное кольцо (34, 35).

2. Насосное устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере в одном или нескольких из первых пазов (30) и в одном или нескольких из вторых пазов (31) установлено пригоночное кольцо (34, 35).

3. Насосное устройство по п. 2, отличающееся тем, что в одном из первых пазов (30) установлено одно пригоночное кольцо (34) и в одном из вторых пазов (31) установлено одно пригоночное кольцо (35).

4. Насосное устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что это насосное устройство (1) выполнено в виде блочной конструкции.

5. Насосное устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что по меньшей мере один первый паз (30) выполнен в той области внутренней поверхности (28) ступицы, которая в осевом направлении находится по существу между центром ступицы (23) и первым несущим элементом (25), и по меньшей мере один второй паз (31) выполнен в той области внутренней поверхности (28) ступицы, которая проходит по существу от центра ступицы (23) и подходит близко к концу ступицы (23), противоположному первому несущему элементу (25).

6. Насосное устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что наружная боковая поверхность (24) ступицы (23) выполнена гладкой.

7. Насосное устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что во внешнем роторе (22) предусмотрено резьбовое отверстие (37), выполненное в области первого несущего элемента (25).

8. Насосное устройство по п. 7, отличающееся тем, что резьбовое отверстие (37) имеет больший диаметр, чем предусмотренное в приводном вале (20) глухое резьбовое отверстие (36).

9. Насосное устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что пригоночные кольца (34, 35) имеют такие размеры, что они не могут войти в шпоночный паз (32), вмещающий призматическую шпонку (33).