РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ СТАКАН ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА ДЛЯ НАСОСОВ Российский патент 2022 года по МПК F04D7/00 

Изобретение касается разделительного стакана, расположенного в герметичном насосе между ведущей и ведомой частью магнитной муфты.

Часто при перекачивании различных жидкостей, особенно в химической промышленности, предъявляются жесткие требования к герметичности насоса. При этом коэффициент полезного действия насоса должен быть также высоким. Для полной герметизации насоса при перекачивании текучих сред используют магнитную муфту с разделительным стаканом. В такой конструкции передача крутящего момента от вала двигателя к ротору насоса осуществляется через магнитную муфту с постоянными магнитами. Разделительный стакан расположен в магнитном поле между наружной полумуфтой и внутренней полумуфтой, а магнитные силы передаются через разделительный стакан. Зазор между двумя магнитными полумуфтами выбирается минимальным, примерно 4-5 мм, при этом, соответственно, величина толщины стенки разделительного стакана должна быть менее данного значения, иначе произойдет истирание одной из полумуфт об стенку стакана. В зависимости от материала толщина стенки разделительного стакана обычно выбирается между 1,5-2 мм. Наименьший зазор между магнитными полумуфтами, а также минимальная расчетная толщина стенки разделительного стакана ведет к увеличению коэффициента полезного действия, но, в свою очередь, снижает запас прочности стакана, а также его срок его работы в химически активных средах. Чтобы реализовать наименьший зазор между полумуфтами, минимальную толщину стенки разделительного стакана, минимальные потери передаваемых магнитных сил от ведущей полумуфты ведомой, возникает необходимость изготовления данного стакана из материала, который обладает высокой прочностью, химической стойкостью, а также магнитной проницаемостью. На сегодняшний день для таких целей хорошо зарекомендовали себя полимерные композиционные материалы (ПКМ) на основе стеклянных, базальтовых или углеродных тканей.

Технической задачей данной разработки является создание разделительного стакана, имеющего хорошую химическую стойкость в различных кислотах и щелочах, высокую прочность при минимальной толщине стенки, минимизированные электромагнитные потери, ведущие к минимальному нагреву изделия, и уменьшению затрат на его изготовление.

Данная задача решается с помощью использования нового современного материала при производстве разделительного стакана. Предлагаемый изобретением разделительный стакан может использоваться в насосе с магнитной муфтой между ведущей и ведомой полумуфтой или в экранированном электронасосе.

На рисунке 1 изображен разделительный стакан в составе магнитной муфты.

Магнитная муфта состоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, расположенных соосно, с постоянными магнитами 3 и 4, разделенными разделительным стаканом 5. Разделительный стакан герметичен и расположен соосно с полумуфтами. Крутящий момент от ведущей полумуфты ведомой передается с помощью магнитного поля магнитов. Изготовление разделительного стакана из ПКМ приводит к полному отсутствию электромагнитных потерь.

Изготовленный разделительный стакан представляет собой комбинированное сочетание слоев стеклоткани, базальтовой ткани и углеродной ткани, имеющее квазиизотропное армирование и пропитанное полимерным связующим. Данный материал отличается более выгодным сочетанием "цена-прочность-вес" по сравнению с материалами на основе только одной углеткани или металла. Он не уступает им по прочности и жесткости, при меньшей цене. Оптимальное массовое отношение армирующего наполнителя и полимерного связующего – 70% технический текстиль и 30% полимерная матрица.

Также преимуществом разделительного стакана из данного материала является то, что на этапе его изготовления имеется возможность модернизации конструкции добавлением дополнительных закладных деталей. При этом необходимо учесть коррозионную стойкость материала закладной детали к углеродным материалам. Так же необходимо обратить внимание на разность коэффициентов линейного расширения.

Таким образом, разделительный стакан из полимерного композиционного материала обладает высокой коррозионной стойкостью, имеет высокую магнитную проницаемость, что приводит к отсутствию электромагнитных потерь, имеет меньший вес, обладает невысокой трудоемкостью, высокой прочностью при повышенных давлениях, что ведет к повышению КПД магнитной муфты.

Изобретение касается разделительного стакана, размещенного в зазоре между ведущей и ведомой частями магнитной муфты насоса. Зазор должен быть минимальным для обеспечения высокого КПД насоса, что может реализовываться только с тонкой боковой стенкой стакана. При этом стакан должен обладать достаточно высокой прочностью, выдерживать давление, создаваемое в насосе, а также при дополнительном входном давлении, и простым в изготовлении, сохранять устойчивую форму и иметь высокую коррозионную стойкость к различным щелочным и кислотным средам. Предлагается выполнить разделительный стакан из полимерного композиционного материала, где в качестве армирующего наполнителя возможно применение стеклянных, базальтовых или углеродных волокон, а связующим наполнителем служат различные полимеры. Данный стакан обладает хорошими коррозионно-стойкими свойствами, простотой изготовления, высокой прочностью и устойчивостью к высоким температурам. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Разделительный стакан для насоса с магнитной муфтой, характеризующийся тем, что он выполнен из полимерных композиционных материалов на основе армирующего наполнителя из стеклянных, базальтовых и углеродных тканей, пропитанных полимерным связующим с массовым отношением армирующего наполнителя и полимерного связующего - 70% армирующего наполнителя и 30% полимерного связующего.

2. Разделительный стакан по п.1, отличающийся тем, что выполнен монолитно литьевым способом и не имеет сварных швов, воспринимающих давление.

3. Разделительный стакан по п.1, отличающийся тем, что стакан выполнен с возможностью использования закладных деталей при его формировании.