Экранированный электропривод для герметичного аппарата Советский патент 1992 года по МПК H02K9/19 B01F7/00 

Изобретение относится к герметичным аппаратам с экранированным электроприводом, предназначенным для проведения различных химико-технологических процессов, осуществляемых при высокой температуре и высоком давлении в пожаровзрывоопасных и токсичных средах.

Известен герметичный электропривод перемешивающего устройства со встроенным на валу насосом для смазки подшипников скольжения. Полость ротора электропривода заполнена одной из реакционных жидкостей. Полость реактора отделена от полости электропривода торцовым уплотнением с постоянно контактирующими трущимися поверхностями. Торцовое уплотнение содержит плавающий поршень с камеоой, соединенной с напорной линией встроенного насоса. При включении привода в камере создается давление жидкости. Под действием этого давления плавающий поршень перемещается вниз и контактирующие поверхности уплотнения размыкаются.

Это техническое решение не обеспечивает снижения износа контактирующих торцовых поверхностей уплотнения во время работы, так как в процессе эксплуатации такого электропривода имеет место заклинивание поршня и автоматическое разъединение не происходит.

Известен герметичный электронасос, содержащий отделенный прочноплот- ной перегородкой электродвигатель с короткозамкнутой обмоткой, стержни

xj У

КЭ

iS

которого размещены в пазах статора и в перегородке с образованием каналов для охлаждающей жидкости; каналы в перегородке и пазах статора сообщены с нагнетающим, а в зоне уплотни- тельных элементов - с нагнетающим и всасывающим трактами нагнетательного узла.

Однако такое техническое реше- ние невозможно использовать при проведении химико-технологических процессов с пожаровзрывоопасными и токсичными средами, так как оно не обеспечивает безопасную и надежную экспл атацию экранированного электропривода.

Известны герметичные электроприводы перемешивающего устройства, имеющие корпус с нижним и верхним подшипниками скольжения,статор и ротор с экранизирующими гильзами, центробежный насос для смазки подшипников, разделительное торцовое уплотнение, с различными материалами пар трения с сильфоном и без него.

Однако в этих электроприводах не достигается требуемая надежность ра- боты при температурах свыше 200°С.

Известен также экранированный электродвигатель для реакционного аппарата, содержащий ротор с подшипнками, имеющими осевые отверстия, статор, экранирующую гильзу, вентиляторное центробежное колесо и охлаждающую камеру; вентиляторное центробежное колесо расположено внутри охлаждающей камеры на одном валу с ротором, торцы входных кромок вентиляторного колеса обращены в сторону верхнего подшипника, имеющего сквозные отверстия, а на валу между торцом и нижним подшипником расположены радиальные прорези, сообщающиеся с осевым отверстием ротора.

Недостатком конструкции является незащищенность шарикоподшипников от вымывания консистентной смазки, в результате чего эксплуатационная надежность экранированного электродвигателя при повышенных температурах и давлениях существенно снижается.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности экранированного электропривода при высокой температуре среды в аппарате путем сни- жения тепловой нагрузки на пару трения торцового уплотнения за счет создания циркуляционного контура в

5

0

5

«

Q 5

5

0

5

0

зоне парь1 трения торцового уплотнения .

Поставленная цель достигается тем, что экранированный электропривод снабжен напорным узлом, состоящим из лабиринтного насоса, радиальных каналов, расположенных в торце вращающейся втулки лабиринтного насоса, продольных и радиальных пазов, выполненных на валу ротора. При этом неподвижная часть лабиринтного насоса является обоймой для закрепления неподвижного кольца пары трения торцового уплотнения, а вращающаяся часть насоса укреплена на валу ротора и соединена с подвижным кольцом пары трения торцового уплотнения.

На фиг.1 показан предлагаемый экранированный электропривод; на фиг.2 - напорное устройство.

Экранированный электропривод для герметичного аппарата имеет корпус 1 с теплообменнсй рубашкой 2, снабженной патрубками для входа и выхода теплоносителя, нижний 3 и верхний 4 подшипники скольжения, статор 5 с экранирующей гильзой, вращающееся опорное кольцо 6, ротор 7 с экранирующей гильзой, вал Ј, на котором крепится сверху винтовая мешалка 9 и снизу центробежный насос 10, трубу 11 подачи жидкости для смазки подшипников, трубы 12, направляющие поток жидкости в напорную систему. Напорная система включает в себя обойму 13, подвижную часть 1 лабиринтного насоса, создающего напор в системе для циркуляции жидкости, радиальные каналы в торце 15 втулки вращения подвижной части И лабиринтного насоса, радиальные 16 и продольные 17 пазы, выполненные на валу 8 ротора для осуществления циркуляции жидкости в зоне торцового уплотнения. Обойма 13 снабжена неподвижным уплотнительным кольцом 18, а вращающееся опорное кольцо - уплотнительным кольцом 19 пары трения торцового уплотнения.

Конструктивные параметры лабиринтного насоса определяются расчетом в зависимости от требуемой скорости потока, необходимой для обеспечения расчетной температуры нагрева пары трения торцового уплотнения, гарантирующей надежную эксплуатацию экранированного электропривода. Площадь поверхности радиальных каналов в

5 , 1 торце 15 и У основания втулки 16 подвижной части лабиринтного насоса, а также площадь проходных сечени продольных пазов 17 и радиальных пазов 16 устанавливаются расчетом с учетом выполнения их с минимально возможным гидравлическим сопротивлением. Проходное сечение труб 12 рассчитывается таким образом, чтобы

расход жидкости через них был намного больше расходной характеристики лабиринтного насоса для обеспечения его устойчивой работы.

Экранированный электропривод для герметичного аппарата работает следующим образом.

При его- включении начинает вращаться ротор 7 в подшипниках 3 и Ч, приводя в действие закрепленную на валу винтовую мешалку 9. вспомогательный центробежный насос 10 и подвижную часть лабиринтного насоса 14. Вспомогательный центробежный насос 10 через трубу 11 подает жидкость для смазки подшипников 3 и k и одновременно через трубу 12 направляет ее во входное сечение лабиринтного насоса, в котором создается дополнительный напор для преодоления гид- равлического сопротивления в радиальных каналах 15 в торце вращающейся втулки подвижной части лабиринтного насоса и в радиальных 16 и продольных 17 пазах, выполненных на валу 3 ротора 7 для осуществления циркуляции жидкости. При этом жидкость, выходящая из лабиринтного насоса, изнутри омывает поверхность уплотнительных колец 18 и 19 пары трения торцового уплотнения, что интенсифицирует процесс теплоотдачи от охлаждающей жидкости к кольцам пары трения, значительно уменьшая их температуру и охлаждая их до расчетного значения, что позволяет повысить надежную эксплуатацию экранированного электропривода.

Достоверность достижения цели предлагаемого технического решения

5

0

20

g

0 5 Q 5

0

5

подтверждена результатами испытании герметичного аппарата вместимостью 0,1 м3 с экранированным электроприводом.

Температура неподвижного кольца пары трения при частоте вращения 3000 об/мин экранированного электропривода с плавающим поршнем (по авт.св. К° 247737) 127°С, с термобарьером (по авт.св. № ) 90°С, с лабиринтным насосом (по изобретению) чЗ С.

Как видно из приведенных данных, температура неподвижного кольца пары трения ТОРЦОВОГО уплотнения предлагаемого электропривода уменьшается по меньшей мере в два раза, что позволяет гарантировать надежную эксплуатацию электропривода и герметичного аппарата з целом при высокой температуре среды.

Формула изобретения

Экранированный электропривод для герметичного аппарата, содержащий ротор и-статор, нижний и верхний подшипники и разделительное торцовое уплотнение, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при высокой температуре среды в аппарате путем снижения тепловой нагрузки на пару трения торцового уплотнения за счет создания циркуляционного контура в его зоне, он снабжен напорным узлом, состоящим из лабиринтного насоса, радиальных каналов, расположенных в торце вращающейся втулки лабиринтного насоса, продольных и радиальных пазов, расположенных на валу ротора, при этом неподвижная часть лабиринтного насоса выполнена в виде обоймы для закрепления неподвижного кольца пары трения торцового уплотнения, а вращающаяся часть насоса укреплена на валу ротора и соединена с подвижным кольцом пары трения торцового уплотнения.

Сущность изобретения: для снижения тепловой нагрузки на пару трения торцового уплотнения за счет создания циркуляционного контура в ее зоне экранированный электропривод для герметичного аппарата снабжен напорным устройством, состоящим из лабиринтного часоса и радиальных каналов в торие вращающейся втулки 15 лабиринтного насоса, а неподвижная часть лабиринтного насоса является обоймой 13 для закрепления нижнего кольца пары трения торцового уплотнения. Вращающаяся часть 14 насоса установлена на валу ротора и соединена с подвижным кольцом пары трения. 2 ил.

ери г 2