Герметичный центробежный насос Советский патент 1992 года по МПК F04D29/04 

Изобретение относится к насосострое- нию, в частности к герметичным электронасосам.

Цель изобретения - повышение надежности путем автоматической разгрузки вала от неуравновешенной осевой силы.

На фиг. 1 изображена схема конструкций центробежного герметичного электронасоса; на фиг.2 (а и б) приведены расчетные схемы конструкции центробежного герметичного электронасоса.

Герметичный центробежный электронасос содержит корпус 1 с рабочей полостью 2 и полостью двигателя 3, разделенные стенкой 4 корпуса 1 с осевыми отверстиями 5, закрепленные на валу 6 в рабочей полости 2 рабочее колесо 7 с ведущим диском 8 и в полости двигателя 3 ротор 9 двигателя в герметичной гильзе 10. При этом полость двигателя 2 сообщена с входом в рабочее колесо через полый вал 6 или обводным трубопроводом. Герметичная гильза 10 ротора 9 установлена в полости двигателя с образованием со стенкой корпуса 4 торцовой щели 11, а осевые отверстия 5 стенки корпуса 4 расположены на радиусе, меньшем внешнего радиуса герметичной гильзы 10 ротора 9 двигателя.

Герметичный центробежный насос работает следующим образом.

После заполнения полостей 2 и 3 корпуса 1 насоса включается электродвигатель, приводящий во вращение полый вал 6 с рабочим колесом 7 и ведущим диском 8. Перекачиваемая жидкость поступает в напорную магистраль. Часть ее отводится в пространство между рабочим колесом 7, а именно между ведущим диском 8 и торцовой стенкой корпуса 4, которая через осевые отверстия 5 в торцовой стенке корпуса 4 попадает в торцовый зазор между стенкой корпуса 4 и торцом герметичной гильзы 10 ротора 9. Сила давления жидкости, действующая на торцовую поверхность гильзы 10 ротора 9 уравновешивает осевую силу, возникающую при работе насоса. Торец гильзы 10 служит таким образом разгрузочной поверхностью. После этого перекачиваемая жидел

С

vi о VJ го о

кость проходит через зазор между гильзой статора и гильзой ротора двигателя, охлаждая его, и далее возвращается на вход в рабочее колесо, например через отверстия в крышке корпуса и полый рабочий вал 6.

Во времй работы величина кольцевого зазора между стенкой корпуса 4 и торцом герметичной гильзы 10 принимает некоторое установившееся значение, соответствующее стационарному режиму, которое при изменении величины осевой силы самопроизвольно устанавливается на необходимую величину.

Расчет для определения основного конструктивного размера - диаметра торца гильзы ротора приведен ниже. Расчетная схема изображена на фиг.2 (а и б). На расчетной схеме обозначены конструктивные размеры:

dn - наружный диаметр полого вала, м; de - внутренний диаметр полого вала, м; di - диаметр входа отверстия в рабочее колесо, м;

dz - диаметр рабочего колеса, м; из - диаметр торца гильзы ротора, м; dr - диаметр цилиндра гильзы ротора, м.

На фиг.2,а dr d3.

Указательными линиями показаны зоны действия давлений, обозначенных бук- вами:

Pi - давление на входе в рабочее колесо. Па:

Рз - давление на выходе из рабочего колеса, Ла;.

Рз - давление на выходе из кольцевого зазора между торцовой стенкой корпуса электродвигателя и торцом гильзы ротора. Па.

При расчете приняты следующие допу- щения: на поверхность рабочего колеса, ограниченную окружностями диаметрами din dz со стороны входа действует давление Рт. давление в кольцевом зазоре между торцовой стенкой корпуса электродвигателя и торцом гильзы ротора в установившемся режиме равно Р2; давления на входе и выходе из зазора между гильзами статора и ротора, под кожухом крышки корпуса электродвигателя и внутри вала равны между собой и равняются Рз, причем Рз Рз Pi.

По условию равновесия сумма проекций сил на ось Ох (см.фиг.2,а)

--Рос + Рп-Рк-О, (1)

где Рос - модуль осевой неуравновешенной силы, возникающей при работе насоса, всегда направлена влево, Н:

Рп - модуль силы давления на торец гильзы ротора со стороны торцовой стенки корпуса электродвигателя, Н;

Рк - модуль силы давления, действующей со стороны кожуха крышки электродвигателя на торцовую поверхность гильзы ротора и на вал. Н.

Величина силы Р0с:

(dbd$)P2-f d1Pi

5()P2-dt2Pil; Величина силы Рп .

(2)

л

Рп д(бз -d/)P2:

(3)

Величина силы Рк:

ЗОЗ РЭ.

(4)

Из уравнения (1) с учетом равенств (2). (3), (4) после сокращения на д получаем

di2Pi-()P2 + -Kd32 - dH2)P2 - d32P3 0.

(5)

Отсюда получим выражение для определения искомой величины:

«.

(6)

0 5 0

5

Если наружный диаметр обмотки ротора электродвигателя превышает расчетный диаметр из гильзы ротора, то гильзу можно выполнить со ступенькой диаметром da и диаметром гильзы dr, как это показано на фиг.2,б.

Диаметр d3 в этом случае определим также по формуле (6). т.к. по одному из принятых допущений давления на входе и на выходе из зазора между гильзами статора и ротора равны, и силы от давления Рз на торцовые поверхности гильзы ротора, ограниченные окружностями диаметрами d3 и dr. будут уравновешены.

Предлагаемый герметичный центробежный электронасос позволит разгрузить вал насоса от осевой силы без установки дополнительных разгрузочных устройств, что упрощает конструкцию герметичного центробежного электронасоса, повышает его надежность, обеспечивает простоту изготовления.

Формула изобретения Герметичный центробежный электронасос, содержащий корпус с двумя полостями, разделенными стенкой корпуса с осевыми отверстиями, насаженные на вал рабочее колесо с ведущим диском и ротор двигателя в герметичной гильзе, расположенные в разных полостях, при этом полость двигателя сообщена с входом в

рабочее колесо и расположена со стороны ведущего диска, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности путем автоматической разгрузки вала от неуравновешенной осевой силы, герметичная гильза установлена в полости с образованием со стенкой корпуса торцовой щели, а осевые отверстия расположены на радиусе, меньшем внешнего радиуса последней.

Изобретение может быть использовано в герметичных электронасосах. Цель изобретения состоит в повышении надежности путем автоматической разгрузки вала от неуравновешенной осевой силы. Устройство содержит корпус 1 с рабочей полостью 2 и полостью двигателя 3, разделенными стенкой 4 корпуса 1 с осевыми отверстиями 5. Герметичная гильза 10 ротора 9 установлена в полости 3 с образованием со стенкой 4 торцовой щели 11. Сила давления жидкости, действующая на торцовую поверхность гильзы 10, уравновешивает осевую силу. 2 ил.

У/////////////// ////////////////

у////////////////У//л 7у//7///////////////////М

п

18 I 5 Л 6 9 V)

Фиг1

Фиг. 2