ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА (ВАРИАНТЫ)
VERTICAL ELECTRICALLY DRIVEN PUMP UNIT (VERSIONS)

Изобретение относится к насосостроению, а именно, к конструкциям пульповых электронасосных агрегатов вертикального типа, предназначенных для перекачивания различных абразивных жидкостей с твердыми включениями размером до 8 мм.
Известен насос, который содержит рабочее колесо открытого типа, снабженное ступицей, основным диском, рабочими лопатками и лопатками импеллерного уплотнения, закрепленное на валу. В основном диске рабочего колеса выполнены прорези, профиль которых соответствует профилю рабочих лопаток, и в которых размещены объединенные лопатки, ширина которых равна сумме ширины рабочей лопатки, ширины лопатки импеллерного уплотнения и толщины основного диска (RU 2097603 C1, опубл. 27.11.1997).
Известен центробежный насос, включающий корпус с всасывающим и напорным патрубками и рабочее колесо открытого типа. Рабочее колесо содержит диск с закрепленными на нем лопатками постоянной ширины, изогнутыми в плоскости вращения и установленными с возможностью изменения геометрических параметров при воздействии температурного фактора рабочей среды. Лопатки рабочего колеса выполнены в форме полосы из материала с эффектом памяти формы (RU 98500 U1, опубл. 20.10.2010).
Известен погружной центробежный насос для перекачивания агрессивных жидкостей, содержащий установленное в корпусе рабочее колесо, закрепленное на приводном валу электродвигателя винтовым соединением с защитным колпачком. Проточная часть насоса, включая рабочее колесо, выполнена из материала, стойкого в агрессивных средах. Рабочее колесо выполнено в виде диска с радиальными отверстиями и пазами импеллеров на нижней и верхней поверхности диска (RU 98498 U1, опубл. 20.10.2010).
Недостатками известных решений являются повышенные сложность конструкции, материалоемкость и относительно невысокая эффективность работы насоса вследствие повышенных энергозатрат, снижающих КПД перекачивания жидкой среды и неоптимальной диффузорности межлопаточных каналов рабочего колеса и отвода.
Задача настоящего изобретения заключается в вариантной разработке электронасосного агрегата вертикального типа с центробежным насосом, наделенным повышенными ресурсом, простотой конструкции и сборки, долговечностью, надежностью и эффективностью перекачивания жидких сред с высоким процентным содержанием твердых абразивных частиц и агрессивным динамическим воздействием последних на конструкции и материалы проточной части центробежного насоса, определяющим отраслевую конкурентоспособность электронасосного агрегата в целом.
-5
3
Поставленная задача в части электронасосного агрегата по первому варианту решается тем, что электронасосный агрегат вертикального типа, согласно изобретению, содержит электродвигатель с валом ротора, переходник с опорными фланцами, корпусом и заключенным в нем силовым узлом в виде муфты, а также вертикальный пульповый насос, выполненный центробежным, консольным, полупогружным, содержит ротор с валом, снабженным рабочим колесом открытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса ходовой части и корпуса проточной части насоса, причем корпус ходовой части состоит из основного блока, предназначенного для размещения в нем вала и встроенных корпусов подшипников для образования подшипниковых опор вала, а также из соединенного с ним корпуса удлиняющей вставки, при этом указанные составляющие корпуса ходовой части выполнены совместно охватывающими, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора, и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса, а корпус проточной части содержит проточную полость, в которой размещено рабочее колесо с расположенным по контуру спиральным отводом, и снабжен всасывающим осевым, а также выходным напорным, предпочтительно, тангенциальным патрубками, при этом напорный патрубок выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,07÷3,2 раза, причем вал ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консолями, выведенными за пределы подшипниковых опор, при этом длина нижней консоли вала выполнена превышающей не менее чем в 3,1 раза длину верхней консоли; кроме того рабочее колесо открытого типа содержит основной диск и оснащено системой жестко фиксировано прикрепленных к диску лопаток, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, при этом лопатки разделены межлопаточными каналами, активный объем динамического заполнения совокупности которых включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)×10 м/об перекачиваемой жидкой среды.
При этом корпус проточной части насоса может быть соединен с нижним торцом корпуса удлиняющей вставки, а вал ротора насоса выполнен удлиненным не менее чем на величину высоты корпуса указанной удлиняющей вставки.
Переходник между электродвигателем и насосом может быть снабжен корпусом со стенкой предпочтительно, цилиндрической конфигурации, не менее чем с одним технологическим проемом, а также содержит внешние ребра жесткости, прикрепленные в том числе к опорным фланцам, при этом, по меньшей мере, два из указанных ребра снабжены проемами для технологического крепления монтажной оснастки, причем нижний опорный фланец переходника выполнен с возможностью опирания электронасосного агрегата на конструкцию емкости с перекачиваемой жидкостью и имеет конфигурацию кольцевой или многогранной плиты.
Нижний опорный фланец переходника может быть выполнен в виде плиты с кольцевым проемом и внешним контуром постоянного или переменного радиуса, в том числе в виде окружности, овала или эллипса.
Вариантно нижний опорный фланец переходника может быть выполнен в виде многогранной плиты, в том числе, имеющей конфигурацию в плане в виде квадрата, прямоугольника, усеченного ромба, плоской трапеции или выполнен с составным контуром, включающем сочетания прямых и не менее одного криволинейного участка в плане и, как правило, снабжен кольцевым проемом и нарезными углублениями или сквозными отверстиями для разъемного крепления фланца к опорной конструкции.
Силовой узел, соединяющий консольный вал ротора электродвигателя и обращенную к нему верхнюю консоль вала насоса, может быть выполнен с возможностью передачи крутящего момента от первого ко второму с демпфированием взаимных угловых колебаний указанных валов, для чего содержит объединенные через упругие вкладыши полумуфты электродвигателя и насоса.
Корпус проточной части может включать объединенный с всасывающим патрубком корпус отвода и тыльную стенку и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального отвода, который, преимущественно, тангенциально сообщен с напорным патрубком, причем тыльная стенка выполнена в виде бронедиска, отделяющего объем проточной части от ходовой стойки и конструктивно объединяющего корпуса проточной и ходовой частей насоса, при этом всасывающий патрубок, проточная полость, отвод и выходной напорный патрубок размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором всасывающий патрубок, выполненный осевым, симметричным относительно оси вала, содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси.
Вал ротора насоса может быть оперт на корпус через подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно, нижняя содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно, верхняя содержит радиально-упорный подшипник, причем подшипниковые опоры снабжены системой смазки верхнего и нижнего подшипников, включающей, по меньшей мере, трубку подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику.
Рабочее колесо может быть выполнено в виде крыльчатки открытого типа, содержит ступицу, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консоли вала, выходящей в проточную полость, и содержит жестко закрепленную на основном диске многозаходную систему лопаток с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, при этом межлопаточные каналы выполнены диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала к периферии, а конфигурация угловой закрутки лопаток и медиальных осей расположенных между ними межлопаточных каналов рабочего колеса в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, определена градиентом угловой закрутки оси лопатки, и совпадающим с ним градиентом угловой закрутки медиальной оси межлопаточного канала, причем указанный градиент выражен отношением разности величин угла между радиусом, проведенным через точку касания к вершине заходного конца лопатки или медиальной оси канала, и касательной к любой точке любой из указанных осей лопатки, канала, отнесенной к разности радиальных расстояний рассматриваемых точек от оси рабочего колеса, при этом среднее значение градиента угловой закрутки соответственно лопатки и межлопаточного канала указанного рабочего колеса составляет 5÷50 рад/м.
Нижняя консоль вала ротора насоса в зоне, примыкающей к ступице рабочего колеса, может быть снабжена охватывающей вал упорной втулкой, и примыкающем к ней с внешней стороны кольцевым отбойником, выполненным в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможность сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса ходовой части.
Электронасосный агрегат может быть законструирован с распределением масс составных частей, обеспечивающем расположение центра масс в осевой зоне валов роторов электродвигателя и насоса в условном высотном диапазоне, соответствующем высотному диапазону толщины опорного фланца переходника ± 150 мм.
Электронасосный агрегат может быть предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м3, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.
3
Центробежный насос и комплектующий электродвигатель могут быть выполнены с возможностью подачи от 15 до 300 м/ч с напором от 10 до 60 м, при этом электродвигатель принят асинхронным мощностью от 15 до 75 кВт, с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, 1450 об/мин с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.
-5
3
Поставленная задача в части электронасосного агрегата по второму варианту решается тем, что электронасосный агрегат вертикального типа, согласно изобретению, содержит электродвигатель с валом ротора, переходник с опорными фланцами, корпусом и заключенным в нем силовым узлом в виде муфты, а также вертикальный пульповый насос, выполненный центробежным, консольным, полупогружным, содержит ротор с валом, снабженным рабочим колесом открытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса ходовой части и корпуса проточной части насоса, при этом корпус ходовой части выполнен с возможностью размещения в нем вала и встроенных корпусов подшипников для образования подшипниковых опор вала и конструктивно выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора, и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса, а корпус проточной части содержит проточную полость, в которой размещено рабочее колесо с расположенным по контуру спиральным отводом, и снабжен всасывающим осевым, а также выходным напорным, предпочтительно, тангенциальным патрубками, при этом напорный патрубок выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,07÷3,2 раза, причем вал ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консолями, выведенными за пределы подшипниковых опор, при этом длина нижней консоли вала выполнена превышающей не менее чем в 2,2 раза длину верхней консоли; кроме того рабочее колесо открытого типа содержит основной диск и оснащено системой жестко фиксировано прикрепленных к диску лопаток, криволинейных, по меньше мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, при этом лопатки разделены межлопаточными каналами, активный объем динамического заполнения совокупности которых включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)×10 м/об перекачиваемой жидкой среды.
Переходник между электродвигателем и насосом может быть снабжен корпусом со стенкой предпочтительно, цилиндрической конфигурации, не менее чем с одним технологическим проемом, а также содержит внешние ребра жесткости, прикрепленные в том числе к опорным фланцам, при этом, по меньшей мере, два из указанных ребра снабжены проемами для технологического крепления монтажной оснастки, причем нижний опорный фланец переходника выполнен с возможностью опирания электронасосного агрегата на конструкцию емкости с перекачиваемой жидкостью и имеет конфигурацию кольцевой или многогранной плиты.
Нижний опорный фланец переходника может быть выполнен в виде плиты с кольцевым проемом и внешним контуром постоянного или переменного радиуса, в том числе в виде окружности, овала или эллипса.
Вариантно нижний опорный фланец переходника может быть выполнен в виде многогранной плиты, в том числе, имеющей конфигурацию в плане в виде квадрата, прямоугольника, усеченного ромба, плоской трапеции или выполнен с составным контуром, включающем сочетания прямых и не менее одного криволинейного участка в плане и, как правило, снабжен кольцевым проемом и нарезными углублениями или сквозными отверстиями для разъемного крепления фланца к опорной конструкции.
Силовой узел, соединяющий консольный вал ротора электродвигателя и обращенную к нему верхнюю консоль вала насоса, может быть выполнен с возможностью передачи крутящего момента от первого ко второму с демпфированием взаимных угловых колебаний указанных валов, для чего содержит объединенные через упругие вкладыши полумуфты электродвигателя и насоса.
Корпус проточной части может включать объединенный с всасывающим патрубком корпус отвода и тыльную стенку и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса и спирального отвода, который, преимущественно, тангенциально сообщен с напорным патрубком, причем тыльная стенка выполнена в виде бронедиска, отделяющего объем проточной части от ходовой стойки и конструктивно объединяющего корпуса проточной и ходовой частей насоса, при этом всасывающий патрубок, проточная полость, отвод и выходной напорный патрубок размещены в корпусе проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды, в котором всасывающий патрубок, выполненный осевым, симметричным относительно оси вала, содержит заходную горловину с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток, обращенные к указанной оси.
Вал ротора насоса может быть оперт на корпус через подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно, нижняя содержит радиальный подшипник, а другая, предпочтительно, верхняя содержит радиально-упорный подшипник, причем подшипниковые опоры снабжены системой смазки верхнего и нижнего подшипников, включающей, по меньшей мере, трубку подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику.
Рабочее колесо может быть выполнено в виде крыльчатки открытого типа, содержит ступицу, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консоли вала, выходящей в проточную полость, и содержит жестко закрепленную на основном диске многозаходную систему лопаток с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, при этом межлопаточные каналы выполнены диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала к периферии, а конфигурация угловой закрутки лопаток и медиальных осей расположенных между ними межлопаточных каналов рабочего колеса в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, определена градиентом угловой закрутки оси лопатки, и совпадающим с ним градиентом угловой закрутки медиальной оси межлопаточного канала, причем указанный градиент выражен отношением разности величин угла а между радиусом, проведенным через точку касания к вершине заходного конца лопатки или медиальной оси канала, и касательной к любой точке любой из указанных осей лопатки, канала, отнесенной к разности радиальных расстояний рассматриваемых точек от оси рабочего колеса, при этом среднее значение градиента угловой закрутки соответственно лопатки и межлопаточного канала указанного рабочего колеса составляет 5÷50 рад/м.
Нижняя консоль вала ротора насоса в зоне, примыкающей к ступице рабочего колеса, может быть снабжена охватывающей вал упорной втулкой, и примыкающем к ней с внешней стороны кольцевым отбойником, выполненным в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможность сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса ходовой части.
Электронасосный агрегат может быть предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м3, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.
3
Центробежный насос и комплектующий электродвигатель могут быть выполнены с возможностью подачи от 15 до 300 м/ч с напором от 10 до 60 м, при этом электродвигатель принят асинхронным мощностью от 15 до 75 кВт, с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, 1450 об/мин с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.
Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью признаков, состоит в вариантной разработке электронасосного агрегата с центробежным насосом, наделенным повышенными ресурсом, надежностью и эффективностью перекачивания абразивных жидких сред и агрессивным динамическим воздействием последних на конструкции и материалы проточной части центробежного насоса. Это достигается совокупностью разработанных в изобретении конструктивных решений и технологических параметров основных узлов и элементов агрегата, в том числе конструкции переходника и заключенного в нем силового сопряжения валов роторов, передающего крутящий момент от электродвигателя к насосу с демпфированием вибраций, конструкции рабочего колеса открытого типа с системой лопаток и межлопаточных каналов, конструктивного решения и формы спирального отвода и напорного патрубка, обеспечивающих в совокупности достигаемые в изобретении повышенную производительность и КПД насоса. Технический результат выражается также в повышенной износостойкости наиболее изнашиваемых частей проточной части предлагаемой конструкции насоса, в частности, за счет выполнения тыльной стенки корпуса проточной части в виде бронедиска разработанной в изобретении полифункциональной конструкции, обеспечивающей кроме того силовое сопряжение примыкающих к нему конструктивных частей корпуса насоса.
Кроме того, в изобретении вариантно решена возможность работы электронасосного агрегата с погружением на различную глубину в емкость с перекачиваемой средой, что достигается за счет выполнения центробежного насоса с базовой или повышенной длиной ходовой стойки путем включения удлиняющей вставки корпуса без изменения параметров остальных частей корпуса.
Сущность изобретения, поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен электронасосный агрегат вертикального типа, вид спереди;
на фиг.2 - вид по A-A на фиг.1;
на фиг.3 - конструктивная схема центробежного насоса с переходником, продольный разрез;
на фиг.4 - конструктивная схема силовой муфты, соединяющей валы роторов электродвигателя и центробежного насоса, разрез;
на фиг.5 - конструктивная схема силовой муфты, соединяющей валы роторов электродвигателя и центробежного насоса, разрез;
на фиг.6 - конструктивная схема центробежного насоса по первому варианту исполнения корпуса ходовой части базовой длины, продольный разрез;
на фиг.7 - рабочее колесо центробежного насоса, в сборе.
По первому варианту электронасосный агрегат вертикального типа содержит электродвигатель 1 с валом 2 ротора, переходник 3 с опорными фланцами 4, 5, корпусом 6 и заключенным в нем силовым узлом в виде муфты 7, а также вертикальный пульповый насос 8. Насос 8 выполнен центробежным, консольным, полупогружным, содержит ротор с валом 9, снабженным рабочим колесом 10 открытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса 11 ходовой части и корпуса 12 проточной части насоса.
Корпус 11 ходовой части состоит из основного блока 13, предназначенного для размещения в нем вала 9 и встроенных корпусов 14 подшипников для образования подшипниковых опор вала, а также из соединенного с ним корпуса 15 удлиняющей вставки. Указанные составляющие 13, 15 корпуса 11 ходовой части выполнены совместно охватывающими, по меньшей мере, большую часть длины вала 9 ротора, и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса.
Корпус 12 проточной части содержит проточную полость 16, в которой размещено рабочее колесо 10 с расположенным по контуру спиральным отводом, и снабжен всасывающим осевым патрубком 17, а также выходным напорным, предпочтительно, тангенциальным патрубком 18. Напорный патрубок 18 выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,07÷3,2 раза.
Вал 9 ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консолями 19 и 20 соответственно, выведенными за пределы подшипниковых опор. Длина нижней консоли 20 вала 9 выполнена превышающей не менее чем в 3,1 раза длину верхней консоли 19.
-5
3
Рабочее колесо 10 открытого типа содержит основной диск 21 и оснащено системой жестко фиксировано прикрепленных к диску 21 лопаток 22, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала. Лопатки 22 разделены межлопаточными каналами 23, активный объем динамического заполнения совокупности которых включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)×10 м/об перекачиваемой жидкой среды.
Корпус 12 проточной части насоса соединен с нижним торцом корпуса 15 удлиняющей вставки, а вал 9 ротора насоса выполнен удлиненным не менее чем на величину высоты корпуса 15 удлиняющей вставки.
Переходник 3 между электродвигателем 1 и насосом 8 снабжен корпусом 6 со стенкой предпочтительно, цилиндрической конфигурации, не менее чем с одним технологическим проемом 24, а также содержит внешние ребра 25 жесткости, прикрепленные в том числе к опорным фланцам 4, 5. По меньшей мере, два из указанных ребра 25 снабжены проемами 26 для технологического крепления монтажной оснастки. Нижний опорный фланец 4 переходника 3 выполнен с возможностью опирания электронасосного агрегата на конструкцию емкости с перекачиваемой жидкостью и имеет конфигурацию кольцевой или многогранной плиты.
Нижний опорный фланец 4 переходника 3 выполнен в виде плиты с кольцевым проемом и внешним контуром постоянного или переменного радиуса, в том числе в виде окружности, овала или эллипса.
Вариантно нижний опорный фланец 4 переходника выполнен в виде многогранной плиты, в том числе, имеющей конфигурацию в плане в виде квадрата, прямоугольника, усеченного ромба, плоской трапеции или выполнен с составным контуром, включающем сочетания прямых и не менее одного криволинейного участка в плане и, как правило, снабжен кольцевым проемом 27 и нарезными углублениями или сквозными отверстиями 28 для разъемного крепления фланца к опорной конструкции.
Силовой узел, соединяющий консольный вал ротора электродвигателя и обращенную к нему верхнюю консоль 19 вала 9 насоса, выполнен с возможностью передачи крутящего момента от первого ко второму с демпфированием взаимных угловых колебаний указанных валов, для чего содержит объединенные через упругие вкладыши 29 полумуфты 30 и 31 соответственно электродвигателя 1 и насоса 8.
Корпус 12 проточной части включает объединенный с всасывающим патрубком 17 корпус 32 отвода и тыльную стенку 33 и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса 10 и спирального отвода, который, преимущественно, тангенциально сообщен с напорным патрубком 18. Тыльная стенка 33 выполнена в виде бронедиска, отделяющего объем проточной части от ходовой стойки и конструктивно объединяющего корпуса 11 и 12 соответственно ходовой и проточной насоса 8. Всасывающий патрубок 17, проточная полость 16, отвод и выходной напорный патрубок 18 размещены в корпусе 12 проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды. Всасывающий патрубок 17, выполненный осевым, симметричным относительно оси вала 9, содержит заходную горловину 34 с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток 22, обращенные к указанной оси.
Вал 9 ротора насоса 8 оперт на корпус через подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно, нижняя содержит радиальный подшипник 35, а другая, предпочтительно, верхняя содержит радиально-упорный подшипник 36. Подшипниковые опоры снабжены системой 37 смазки нижнего и верхнего подшипников 35 и 36, включающей, по меньшей мере, трубку 38 подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику 35.
Рабочее колесо 10 выполнено в виде крыльчатки открытого типа, содержит ступицу 39, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консоли 20 вала 9, выходящей в проточную полость 16. Рабочее колесо 10 содержит жестко закрепленную на основном диске 21 многозаходную систему лопаток 22 с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала. Межлопаточные каналы 23 выполнены диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала 9 к периферии. Конфигурация угловой закрутки лопаток 22 и медиальных осей расположенных между ними межлопаточных каналов 23 рабочего колеса 10 в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 9, определена градиентом угловой закрутки оси лопатки 22, и совпадающим с ним градиентом угловой закрутки медиальной оси межлопаточного канала 23. Указанный градиент выражен отношением разности величин угла между радиусом, проведенным через точку касания к вершине заходного конца лопатки или медиальной оси канала, и касательной к любой точке любой из указанных осей лопатки, канала, отнесенной к разности радиальных расстояний рассматриваемых точек от оси рабочего колеса. Среднее значение градиента угловой закрутки соответственно лопатки 22 и межлопаточного канала 23 указанного рабочего колеса составляет 5÷50 рад/м.
Нижняя консоль 20 вала 9 ротора насоса в зоне, примыкающей к ступице 39 рабочего колеса 10, снабжена охватывающей вал упорной втулкой 40, и примыкающем к ней с внешней стороны кольцевым отбойником 40. Отбойник 40 выполнен в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможность сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема 41, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса 11 ходовой части.
Электронасосный агрегат законструирован с распределением масс составных частей, обеспечивающем расположение центра 43 масс в осевой зоне валов 2 и 9 роторов соответственно электродвигателя 1 и насоса 8 в условном высотном диапазоне, соответствующем высотному диапазону толщины опорного фланца переходника ± 150 мм.
3
Электронасосный агрегат предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.
3
Центробежный насос и комплектующий электродвигатель выполнены с возможностью подачи от 15 до 300 м/ч с напором от 10 до 60 м, при этом электродвигатель принят асинхронным мощностью от 15 до 75 кВт, с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно,1450об/минсвозможностьюиспользования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.
По второму варианту электронасосный агрегат вертикального типа содержит электродвигатель 1 с валом 2 ротора, переходник 3 с опорными фланцами 4, 5, корпусом 6 и заключенным в нем силовым узлом в виде муфты 7, а также вертикальный пульповый насос 8. Насос 8 выполнен центробежным, консольным, полупогружным, содержит ротор с валом 9, снабженным рабочим колесом 10 открытого типа, а также корпус, состоящий из корпуса 11 ходовой части и корпуса 12 проточной части насоса.
Корпус 11 ходовой части выполнен с возможностью размещения в нем вала 9 и встроенных корпусов 14 подшипников для образования подшипниковых опор вала 9 и конструктивно выполнен охватывающим, по меньшей мере, большую часть длины вала ротора, и вместе с последним образуют ходовую стойку насоса.
Корпус 12 проточной части содержит проточную полость 16, в которой размещено рабочее колесо 10 с расположенным по контуру спиральным отводом, и снабжен всасывающим осевым патрубком 17, а также выходным напорным, предпочтительно, тангенциальным патрубком 18. Напорный патрубок 18 выполнен в виде диффузора с разностью площадей входного и выходного поперечных сечений, обеспечивающей снижение скорости нагнетаемого потока на выходе из диффузора в 1,07÷3,2 раза.
Вал 9 ротора насоса выполнен с возможностью опирания, по меньшей мере, на две подшипниковые опоры с образованием роторной части ходовой стойки насоса и снабжен верхней и нижней консолями 19 и 20 соответственно, выведенными за пределы подшипниковых опор. Длина нижней консоли 20 вала 9 выполнена превышающей не менее чем в 2,2 раза длину верхней консоли 19.
-5
3
Рабочее колесо 10 открытого типа содержит основной диск 21 и оснащено системой жестко фиксировано прикрепленных к диску 21 лопаток 22, криволинейных, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала. Лопатки 22 разделены межлопаточными каналами 23, активный объем динамического заполнения совокупности которых включает вариантную возможность выброса на проток за один оборот рабочего колеса (25÷210)×10 м/об перекачиваемой жидкой среды.
Переходник 3 между электродвигателем 1 и насосом 8 снабжен корпусом 6 со стенкой предпочтительно, цилиндрической конфигурации, не менее чем с одним технологическим проемом 24, а также содержит внешние ребра 25 жесткости, прикрепленные в том числе к опорным фланцам 4, 5. По меньшей мере, два из указанных ребра 25 снабжены проемами 26 для технологического крепления монтажной оснастки. Нижний опорный фланец 4 переходника 3 выполнен с возможностью опирания электронасосного агрегата на конструкцию емкости с перекачиваемой жидкостью и имеет конфигурацию кольцевой или многогранной плиты.
Нижний опорный фланец 4 переходника 3 выполнен в виде плиты с кольцевым проемом и внешним контуром постоянного или переменного радиуса, в том числе в виде окружности, овала или эллипса.
Вариантно нижний опорный фланец 4 переходника выполнен в виде многогранной плиты, в том числе, имеющей конфигурацию в плане в виде квадрата, прямоугольника, усеченного ромба, плоской трапеции или выполнен с составным контуром, включающем сочетания прямых и не менее одного криволинейного участка в плане и, как правило, снабжен кольцевым проемом 27 и нарезными углублениями или сквозными отверстиями 28 для разъемного крепления фланца к опорной конструкции.
Силовой узел, соединяющий консольный вал ротора электродвигателя и обращенную к нему верхнюю консоль 19 вала 9 насоса, выполнен с возможностью передачи крутящего момента от первого ко второму с демпфированием взаимных угловых колебаний указанных валов, для чего содержит объединенные через упругие вкладыши 29 полумуфты 30 и 31 соответственно электродвигателя 1 и насоса 8.
Корпус 12 проточной части включает объединенный с всасывающим патрубком 17 корпус 32 отвода и тыльную стенку 33 и содержит объем, достаточный для размещения рабочего колеса 10 и спирального отвода, который, преимущественно, тангенциально сообщен с напорным патрубком 18. Тыльная стенка 33 выполнена в виде бронедиска, отделяющего объем проточной части от ходовой стойки и конструктивно объединяющего корпуса 11 и 12 соответственно ходовой и проточной насоса 8. Всасывающий патрубок 17, проточная полость 16, отвод и выходной напорный патрубок 18 размещены в корпусе 12 проточной части насоса последовательно с образованием единого канала по потоку перекачиваемой среды. Всасывающий патрубок 17, выполненный осевым, симметричным относительно оси вала 9, содержит заходную горловину 34 с радиусом, частично перекрывающим в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала, оконечности лопаток 22, обращенные к указанной оси.
Вал 9 ротора насоса 8 оперт на корпус через подшипниковые опоры, одна из которых, предпочтительно, нижняя содержит радиальный подшипник 35, а другая, предпочтительно, верхняя содержит радиально-упорный подшипник 36. Подшипниковые опоры снабжены системой 37 смазки нижнего и верхнего подшипников 35 и 36, включающей, по меньшей мере, трубку 38 подвода консистентной смазки к нижнему подшипнику 35.
Рабочее колесо 10 выполнено в виде крыльчатки открытого типа, содержит ступицу 39, посредством которой жестко съемно установлено на нижней консоли 20 вала 9, выходящей в проточную полость 16. Рабочее колесо 10 содержит жестко закрепленную на основном диске 21 многозаходную систему лопаток 22 с угловой закруткой, выполненной с постоянным или переменным радиусом кривизны, по меньшей мере, в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала. Межлопаточные каналы 23 выполнены диффузорно расширяющимися в направлении от оси вала 9 к периферии. Конфигурация угловой закрутки лопаток 22 и медиальных осей расположенных между ними межлопаточных каналов 23 рабочего колеса 10 в проекции на условную плоскость, нормальную к оси вала 9, определена градиентом угловой закрутки оси лопатки 22, и совпадающим с ним градиентом угловой закрутки медиальной оси межлопаточного канала 23. Указанный градиент выражен отношением разности величин угла между радиусом, проведенным через точку касания к вершине заходного конца лопатки или медиальной оси канала, и касательной к любой точке любой из указанных осей лопатки, канала, отнесенной к разности радиальных расстояний рассматриваемых точек от оси рабочего колеса. Среднее значение градиента угловой закрутки соответственно лопатки 22 и межлопаточного канала 23 указанного рабочего колеса составляет 5÷50 рад/м.
Нижняя консоль 20 вала 9 ротора насоса в зоне, примыкающей к ступице 39 рабочего колеса 10, снабжена охватывающей вал упорной втулкой 40, и примыкающем к ней с внешней стороны кольцевым отбойником 40. Отбойник 40 выполнен в виде, по меньшей мере, одного кольцевого диска с возможность сообщения с перекачиваемой жидкой средой посредством дополнительно не менее одного проема 41, выполненного, по меньшей мере, в нижней части корпуса 11 ходовой части.
3
Электронасосный агрегат предназначен для перекачивания абразивных жидкостей - суспензий руд, пульпы, промышленных стоков, загрязненной технической воды, пластовой воды, с песком с плотностью до 2200 кг/м, с температурой от 3 до 80°C, водородным показателем до 10 pH и твердыми включениями в виде дискретных абразивных частиц до 8 мм, с микротвердостью до 9 ГПа и объемной концентрацией микрочастиц до 50% включительно.
3
Центробежный насос и комплектующий электродвигатель выполнены с возможностью подачи от 15 до 300 м/ч с напором от 10 до 60 м, при этом электродвигатель принят асинхронным мощностью от 15 до 75 кВт, с обеспечением частоты вращения вала, передаваемой рабочему колесу, предпочтительно, 1450 об/мин с возможностью использования электродвигателей с числом оборотов вала до 3000 об/мин.
Работа вариантно предлагаемого электронасосного агрегата осуществляется следующим образом.
Присоединяют напорный и всасывающий трубопроводы (на чертежах не показано). Подключают питание к электродвигателю 1. Пуск насоса 8 производят в следующей последовательности: обеспечивают заполнение проточной полости 16 насоса 8 перекачиваемой жидкостью, осуществляют пуск электродвигателя 1, открыв задвижку на напорном трубопроводе, устанавливают требуемый режим работы агрегата.
Перекачиваемая жидкая среда через всасывающий патрубок 17, попадая на вход во вращающееся центробежное рабочее колесо 10, перемещается от центра к периферии под действием центробежных сил и диффузного расширения в межлопаточных каналах 23 рабочего колеса 10, приобретая при этом кинетическую энергию и получая закрутку в направлении вращения рабочего колеса 10.
После выхода из рабочего колеса 10 поток переходит в диффузорный спиральный отвод, расширяющийся к напорному патрубку 18 в режиме соблюдения равенства скоростей потока на протяжении отвода. Из отвода перекачиваемая жидкая среда попадает в напорный патрубок 18, выполненный диффузорным со снижением скорости при прохождении в патрубке в 2,2 раза и одновременным переходом части кинетической энергии потока в потенциальную и поступает в трубопровод для транспортирования к следующему объекту. Дренаж перетечек осуществляется через проемы 42 в нижней части корпуса 11 ходовой части насоса в емкость, из которой происходит откачка жидкой среды.
Остановку агрегата производят в следующем порядке: закрывают задвижку на напорном трубопроводе, отключают электродвигатель 1, закрывают задвижку на всасывающем трубопроводе.
Таким образом, за счет разработанных в изобретении конструктивных решений и технологических параметров основных узлов и элементов агрегата, в том числе переходника, конструкции корпуса проточной части и рабочего колеса насоса, простота конструкции и сборки, а также вариантного выполнения центробежного насоса с базовой или повышенной длиной ходовой стойки путем включения удлиняющей вставки корпуса без изменения параметров остальных частей корпуса, достигается повышение долговечности, надежности и эффективности перекачивания абразивных жидких сред.