Центробежный насос Российский патент 2023 года по МПК F04D1/00 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным насосным установкам, предназначенным для перекачивания жидкостей.

Из уровня техники (интернет-ссылка https://www.youtube.com/watch?v=EmNyPOMqF9g, дата публикации 13.05.2021) известен центробежный насос, содержащий электрический кабель, верхнюю крышку, крышку подшипника, корпус двигателя, корпус спиралевидной формы, полуоткрытое рабочее колесо с импеллером с пятью спиралевидными лопатками, не сходящимися к центру колеса, крышку торцевого уплотнения, торцевое уплотнение, корпус подшипника, подшипники, двигатель.

Данный центробежный насос является ближайшим аналогом заявленного насоса.

При этом недостатком указанного центробежного насоса является низкая надежность и производительность, обусловленные отсутствием возможности преобразования загрязненной рабочей среды в гомогенное состояние, что приводит к быстрому налипанию на конструктивных элементах содержания рабочей среды, что уменьшает пропускную способность насоса и быстрому износу указанных элементов, а также отсутствие охлаждения двигателя и низкая степень увеличения потока жидкости пятью спиралевидными лопатками.

Задачей настоящего изобретения является устранение описанных выше недостатков.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности и производительности центробежного насоса.

Такие задача и технический результат достигаются благодаря центробежному насосу, содержащему входной патрубок, электрический кабель, верхнюю крышку, крышку подшипника, корпус двигателя, корпус спиралевидной формы, полуоткрытое рабочее колесо с импеллером со спиралевидными лопатками, не сходящимися к центру колеса, крышку торцевого уплотнения, торцевое уплотнение, корпус подшипника, подшипники, двигатель, при этом данный насос дополнительно содержит сальник, крышку сальника, рубашку водяного охлаждения, вход охлаждающей воды, стационарный резак, три подшипника, монтажную плату для электрического кабеля, при этом входной патрубок содержит паз для установки стационарного резака, стационарный резак содержит кольцевой элемент с плоской поверхностью, включающий двенадцать равномерно расположенных отверстий для винтового соединения, полый цилиндр, находящийся в центре кольцевого элемента, три лопасти, образующие между собой равные углы и своими концами соединенные с кольцевым элементом и полым цилиндром, одни торцевые части кольцевого элемента, полого цилиндра и лопастей находятся в одной плоскости, полый цилиндр имеет длину, большую, чем ширина кольцевого элемента, лопасти выполнены в виде плоских пластин и расположены под острым углом к указанной плоскости, на рабочем колесе расположен импеллер с шестью спиралевидными лопатками, соединенный с ножом, выполненным в виде двух прямоугольных пластин, образующих между собой равные углы, два подшипника установлены в средней части вала, а один подшипник на одном из концов вала, в плане рубашка водяного охлаждения выходит за торцы двигателя, вход и выход охлаждающей воды расположены асимметрично относительно оси вращения вала, монтажная плата для электрического кабеля расположена на торце крышки подшипника.

Под острым углом понимается, что один из смежных углов является острым.

Благодаря выполнению входного патрубка с пазом для установки стационарного резака, кольцевого элемента стационарного с двенадцатью равномерно расположенными отверстиями для винтового соединения, происходит крепление резака с корпусом насоса при помощи установки кольцевого элемента в паз входного патрубка с последующей фиксацией винтами. Эмпирические испытания показали (при скорости вращении вала центробежного насоса 1450 об/мин), что количество, равное двенадцати равномерно расположенных отверстий для винтового соединения, является оптимальным для распределения силовых нагрузок на винты и жесткостных показателей резака, т.к. при количестве меньше двенадцати силовые нагрузки приводили к расшатыванию и саморазвинчиванию винтов, а при количестве больше двенадцати силовые нагрузки приводили к разрушению кольцевого элемента резака, т.к. жесткость кольцевого элемента была низкой из-за снижения количества материала.

Благодаря выполнению в стационарном резаке с кольцевым элементом с плоской поверхностью, полого цилиндра длиной большей, чем ширина кольцевого элемента, соединению концов лопастей с кольцевым элементом и полым цилиндром, количеству лопастей равным трем, образующих между собой равные углы, гидродинамическое сопротивление во входном патрубке не увеличилось по сравнению с аналогом за счет того, что полый цилиндр и лопасти с другого торца образуют наклонную обтекаемую поверхность.

Благодаря выполнению в стационарном резаке лопастей в виде плоских пластин, расположенных под острым углом к плоскости, в которой находятся одни торцевые части кольцевого элемента, полого цилиндра и лопастей, появилась возможность измельчения предметов или сред с иной плотностью, находящихся в рабочей среде, для приведения ее в гомогенное состояние.

Благодаря выполнению импеллера с шестью спиралевидными лопатками, не сходящимися к центру колеса, повышается скорость вращения импеллера, что приводит к повышению степени увеличения потока жидкости по сравнению с аналогом.

Благодаря соединению ножа, выполненного в виде двух прямоугольных пластин, образующих между собой равные углы, со спиралевидными лопатками импеллера, происходит измельчение предметов или сред с иной плотностью, находящихся в рабочей среде, которые не были в достаточной степени обработаны стационарным резаком, для приведения ее в гомогенное состояние.

Благодаря тому, что два подшипника установлены в средней части вала, а один подшипник на одном из концов вала, удалось снизить вероятность появления эксцентриситета и разрушающих колебательных процессов по сравнению с аналогом.

Благодаря тому, что в плане рубашка водяного охлаждения выходит за торцы двигателя, большая часть тепловой энергии от двигателя переходит на рубашку и тем самым снижается вероятность перегрева двигателя.

Благодаря тому, что вход и выход охлаждающей воды расположены асимметрично относительно оси вращения вала, удалось достичь близкой к равномерной теплопередачи между двигателем и рубашкой охлаждения. Это позволило избежать перегрева отдельных частей двигателя.

Благодаря наличию сальника и крышки сальника исключается просачивание рабочей среды внутрь насоса через зазоры.

Благодаря расположению монтажной платы для электрического кабеля на торце крышки подшипника кабель жестко фиксируется и не контактирует с другими конструктивными элементами насоса.

Вся изложенная информация наглядно демонстрирует повышение надежности и производительности заявленного центробежного насоса по сравнению с аналогом, что говорит о достижении вышеуказанных технических результатов.

На фиг. 1-5 подробно отражен пример конструктивных особенностей центробежного насоса и его составных элементов.

Фиг. 1 - общий вид центробежного насоса, где:

- поз. 1 - электрический кабель;

- поз. 2 - сальник;

- поз. 3 - крышка сальника;

- поз. 4 - верхняя крышка;

- поз. 5 - крышка подшипника;

- поз. 6 - корпус двигателя;

- поз. 7 - рубашка водяного охлаждения;

- поз. 8 - вход охлаждающей воды;

- поз. 9 - корпус спиралевидной формы;

- поз. 10 - входной патрубок;

- поз. 11 - стационарный резак;

- поз. 12 - рабочее колесо с ножом и импеллером;

- поз. 13 - крышка торцевого уплотнения;

- поз. 14 - торцевое уплотнение;

- поз. 15 - корпус подшипника;

- поз. 16 - два подшипника;

- поз. 17 - двигатель;

- поз. 18 - выход охлаждающей воды;

- поз. 19 - один подшипник;

- поз. 20 - монтажная плата для электрического кабеля.

Фиг. 2 - общий вид стационарного резака, где:

- поз. 21 - круговой элемент в виде кольца с плоской поверхностью;

- поз. 22 - полый цилиндр, находящийся в центре кольцевого элемента;

- поз. 23 - три лопасти в виде плоских пластин, образующие между собой равные углы и своими концами соединенные с кольцевым элементом и полым цилиндром.

Фиг. 3 - вид сбоку стационарного резака, где:

- поз. 24 - плоскость, в которой находятся одни торцевые части кольцевого элемента, полого цилиндра и лопастей;

- поз. 25 - длина полого цилиндра, которая больше ширины (поз. 26) кольцевого элемента;

- поз. 27 - обтекаемость, получаемая тем, что полый цилиндр и лопасти с другого торца образуют наклонную поверхность.

Фиг. 4 - вид спереди стационарного резака, где:

- поз. 28 - двенадцать равномерно расположенных на кольцевом элементе (поз. 21) отверстий для винтового соединения.

Фиг. 5 - общий вид импеллера, где:

- поз. 29 - рабочее колесо;

- поз. 30 - спиралевидные лопатки, не сходящиеся к центру колеса

Фиг. 6 - общий вид рабочего колеса, где:

- поз. 31 - нож в виде двух прямоугольных пластин, образующих между собой равные углы, соединенный со спиралевидными лопатками импеллера.

Конструктивные элементы центробежного насоса изготавливаются из следующих материалов:

- корпус из чугуна;

- рабочее колесо, резак и нож из нержавеющей стали;

- вал насоса из углеродистой стали;

- уплотнения из карбида кремния.

Составные части центробежного насоса соединяются между собой сборочными операциями.

Центробежный насос работает следующим образом.

Центробежный насос устанавливается на опорную поверхность, рабочая среда попадает на входной патрубок, включается электродвигатель и рабочая среда перекачивается, а содержащиеся в ней предметы и/или среды с иной плотностью, находящиеся в рабочей среде, измельчаются до гомогенного вместе с рабочей средой состояния.

Эти сведения показывают, что заявленный центробежный насос описан в полной степени, позволяющей специалисту в данной области техники его осуществить, а также промышленно применить.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным насосным установкам, предназначенным для перекачивания жидкостей. Центробежный насос содержит входной патрубок с пазом для стационарного резака, электрический кабель, верхнюю крышку, крышку подшипника, корпус двигателя, корпус спиралевидной формы, полуоткрытое рабочее колесо с ножом в виде двух прямоугольных пластин и импеллером с шестью спиралевидными лопатками, крышку торцевого уплотнения, торцевое уплотнение, корпус подшипника, подшипники, двигатель, сальник, крышку сальника, рубашку водяного охлаждения, вход охлаждающей воды, три подшипника, монтажную плату для электрического кабеля, стационарный резак включает кольцевой элемент с плоской поверхностью и двенадцатью равномерно расположенных отверстий для винтового соединения, полый цилиндр, три лопасти в виде плоских пластин. Изобретение позволяет увеличить надежность и производительность. 6 ил.

Центробежный насос содержит входной патрубок, электрический кабель, верхнюю крышку, крышку подшипника, корпус двигателя, корпус спиралевидной формы, полуоткрытое рабочее колесо с импеллером со спиралевидными лопатками, не сходящимися к центру колеса, крышку торцевого уплотнения, торцевое уплотнение, корпус подшипника, подшипники, двигатель, отличающийся тем, что дополнительно содержит сальник, крышку сальника, рубашку водяного охлаждения, вход охлаждающей воды, стационарный резак, три подшипника, монтажную плату для электрического кабеля, при этом входной патрубок содержит паз для установки стационарного резака, стационарный резак содержит кольцевой элемент с плоской поверхностью, включающий двенадцать равномерно расположенных отверстий для винтового соединения, полый цилиндр, находящийся в центре кольцевого элемента, три лопасти, образующие между собой равные углы и своими концами соединенные с кольцевым элементом и полым цилиндром, одни торцевые части кольцевого элемента, полого цилиндра и лопастей находятся в одной плоскости, полый цилиндр имеет длину, большую, чем ширина кольцевого элемента, лопасти выполнены в виде плоских пластин и расположены под острым углом к указанной плоскости, на рабочем колесе расположен импеллер с шестью спиралевидными лопатками, соединенный с ножом, выполненным в виде двух прямоугольных пластин, образующих между собой равные углы, два подшипника установлены в средней части вала, а один подшипник на одном из концов вала, в плане рубашка водяного охлаждения выходит за торцы двигателя, вход и выход охлаждающей воды расположены асимметрично относительно оси вращения вала, монтажная плата для электрического кабеля расположена на торце крышки подшипника.