Результат интеллектуальной деятельности: НАСОС ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ

Изобретение относится к устройству центробежных насосов, используемых для перекачки текучих сред, преимущественно в нефтехимической промышленности при перекачке нефтепродуктов.

Известен электронасос центробежного типа для перекачки агрессивных жидкостей, снабженный закрытым короткозамкнутым асинхронным двигателем для привода крыльчатки, расположенным внутри трубы, погружаемой в жидкость, и охлаждаемым перекачиваемой жидкостью, омывающей снаружи указанную трубу, при этом связь между крыльчаткой и валом двигателя осуществлена при помощи магнитной муфты, ведущая и ведомая части которой расположены по разным сторонам тонкой металлической (или армированной металлом) стенки, герметичено отделяющей полость корпуса двигателя от наружной среды (см. авторское свидетельство №81471, кл. F04D 13/08, 01.01.1949).

Данный насос имеет сравнительно низкий КПД и высокую металлоемкость, что связано с тем, что магнитная муфта содержит всего два магнита, каждый из которых образует одну из полумуфт, что приводит к необходимости использовать достаточно массивные магниты и повышать эффективность работы муфты путем повышения частоты тока подаваемого для привода во вращение электродвигателя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является насос центробежный, содержащий корпус, одну или несколько рабочих ступеней, рабочие колеса которых установлены на рабочем валу, расположенном на опорах в корпусе, входной канал и выходной канал, сообщенный с выполненной в корпусе за рабочими ступенями напорной полостью, приводной вал и магнитную муфту, связывающую приводной вал с рабочим валом и состоящую из двух полумуфт с постоянными магнитами и разделительной перегородкой, выполненной в виде стакана, охватывающего установленную на конце рабочего вала одну из полумуфт и охватываемого установленной на приводном валу другой полумуфтой (см. патент на полезную модель RU №26612, кл. F04D 29/10, 10.12.2002).

Данный насос дает возможность повысить эффективность работы магнитной муфты. Однако данный насос использует магнитную муфту, размер магнитов которой одинаков, что приводит к уменьшению передаваемой энергии вращения от приводного вала к рабочему валу насоса.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение передаваемого муфтой момента вращения от приводного вала к рабочему валу.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение надежности работы насоса центробежного и уменьшение габаритов и веса магнитной муфты.

Техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что насос центробежный содержит корпус, одну или несколько рабочих ступеней, рабочие колеса которых установлены на рабочем валу, расположенном на опорах в корпусе, входной канал и выходной канал, сообщенный с выполненной в корпусе за рабочими ступенями напорной полостью, приводной вал и магнитную муфту, связывающую приводной вал с рабочим валом и состоящую из двух полумуфт с постоянными магнитами и разделительной перегородкой, выполненной в виде стакана, охватывающего установленную на конце рабочего вала одну из полумуфт и охватываемого установленной на приводном валу другой полумуфтой, полумуфты содержат одинаковое количество постоянных магнитов, последние выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов и установлены по окружности вокруг оси рабочего вала и перпендикулярно одной из боковых граней радиусу окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты, причем в поперечном сечении магнитной муфты ширина постоянных магнитов полумуфты, установленной на приводном валу, в 1,1-1,6 раза больше ширины постоянных магнитов полумуфты, установленной на рабочем валу, диаметр окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на приводном валу, в 1,1-1,5 раза больше диаметра окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на рабочем валу, а диаметр окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на приводном валу, в 3,0-5,9 раза больше диаметра приводного вала.

В ходе проведенных исследований было установлено, что представляется возможность повысить эффективность передачи энергии вращения приводного вала рабочему валу насоса за счет изменения конструкции магнитной муфты. Для этого полумуфты содержат одинаковое количество постоянных магнитов, последние выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов и установлены по окружности вокруг оси рабочего вала и перпендикулярно одной из боковых граней радиусу окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты, причем в поперечном сечении магнитной муфты ширина постоянных магнитов полумуфты, установленной на приводном валу, 1,1-1,6 раза больше ширины постоянных магнитов полумуфты, установленной на рабочем валу, диаметр окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на приводном валу, в 1,1-1,5 раза больше диаметра окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на рабочем валу, а диаметр окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на рабочем валу, в 3,0-5,9 раза больше диаметра рабочего вала.

Выполнение магнитов полумуфты, охватывающей стакан, шириной менее 1,1 ширины магнитов полумуфты, установленной на рабочем валу, практически не оказывает влияния на величину передаваемого муфтой момента вращения. Выполнение магнитов полумуфты, охватывающей стакан, более 1,6 также нецелесообразно, поскольку приводит к тому, что число магнитов в полумуфте, охватывающей стакан, увеличивает расстояние между магнитами полумуфты, установленной на рабочем валу насоса, что также приводит к снижению момента вращения, который может передать магнитная муфта. Увеличение отношения диаметра окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на приводном валу к диаметру окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на рабочем валу, более чем в 1,5 раза, приводит к уменьшению сцепления полумуфт более чем в 1,4 раза, что недопустимо, так как приводит к значительному увеличению веса полумуфт, а уменьшение отношения диаметра окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на приводном валу к диаметру окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на рабочем валу менее чем в 1,1 раза, приводит к возможности повреждения установленного между полумуфтами стакана в результате биения полумуфт во время работы, что недопустимо.

Выполнение диаметра окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на рабочем валу в 3,0-5,9 раза больше диаметра рабочего вала в сочетании с выполнением постоянных магнитов в виде прямоугольных параллелепипедов и установкой их по окружности вокруг оси рабочего вала и перпендикулярно одной из боковых граней радиусу окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты позволяет, с одной стороны упростить технологию изготовления постоянных магнитов, а с другой стороны расположить постоянные магниты боковыми гранями образующими ширину магнита относительно друг другу в момент, когда они смещены относительно друг друга на половину ширины магнита полумуфты на приводном валу, что позволяет с одной стороны создать максимально возможную энергию притяжения магнитов друг к другу и, как следствие передать максимально возможный момент вращения от приводного вала к рабочему валу насоса, а с другой стороны максимально возможно уменьшить влияние массы полумуфты на ее работу.

На фиг.1 представлен продольный разрез насоса центробежного.

На фиг.2 представлен поперечный разрез А-А магнитной муфты на фиг.1.

Насос центробежный содержит корпус 1, одну или несколько рабочих ступеней 2, рабочие колеса 3 которых установлены на рабочем валу 4, расположенном на опорах 5, 6, 7 в корпусе 1, входной канал 8 и выходной канал 9, сообщенный с выполненной в корпусе 1 за рабочими ступенями напорной полостью 10, приводной вал 11 и магнитную муфту 12, связывающую приводной вал 11 с рабочим валом 4. Магнитная муфта 12 состоит из двух полумуфт 13 и 14 с постоянными магнитами 15 и 16 и разделительной перегородкой 17, выполненной в виде стакана, охватывающего установленную на конце рабочего вала 4 одну из полумуфт 13 и охватываемого установленной на приводном валу 11 другой полумуфтой 14, а опоры 5, 6 и 7 рабочего вала 4 выполнены в виде двух радиальных подшипников 5 и 6 скольжения, один из которых 5 расположен со стороны выхода из рабочих ступеней 2 ниже магнитной муфты 12, а другой 6 на конце рабочего вала 4 со стороны входа в рабочие ступени 2 насоса и установленного рядом с последним упорным подшипником 7 скольжения.

Полумуфты 13 и 14 содержат одинаковое количество постоянных магнитов, соответственно 15 и 16, которые выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов и установлены по окружности вокруг оси рабочего вала 4 и перпендикулярно одной из боковых граней радиусу окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты 15 и 16, причем в поперечном сечении магнитной муфты 12 ширина «Н» постоянных магнитов 16 полумуфты 14, установленной на приводном валу 11, в 1,1-1,6 раза больше ширины «h» постоянных магнитов 15 полумуфты 13, установленной на рабочем валу 4, диаметр «D» окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на приводном валу, в 1,1-1,5 раза больше диаметра «d» окружности (показана на чертеже штриховой линией), вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на рабочем валу, а диаметр «d» окружности, вдоль которой установлены постоянные магниты полумуфты, установленной на рабочем валу, в 3,0-5,9 раза больше диаметра «d₁» рабочего вала.

Насос центробежный работает следующим образом.

Внешний момент от приводного вала 11 за счет магнитного сцепления через немагнитный стакан 17 полумуфт 14 и 13 приводит во вращение рабочие колеса 3 ступеней 2 насоса, обеспечивая его работу и подачу перекачиваемой жидкой среды из входного канала 8 в напорную полость 10 и далее в выходной канал 9.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтяной, нефтегазовой и других отраслях промышленности при перекачке различных, в том числе и агрессивных, жидких сред.