ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкциям вертикальных насосов, и может быть использована для перекачки расплавленного металла, например, для подачи цинка на разлив в изложницы на цинкоплавильных производствах.
Известен магнитогидродинамический (МГД) насос для перекачки расплавленного металла, принцип работы которого основан на взаимодействии перекачиваемого расплава со специально организованным переменным электромагнитным полем [Кирко И.М. Жидкий металл в электромагнитном поле. М.: Энергия, 1964]. Основными недостатками известного МГД насоса являются его высокая стоимость и энергоемкость.
Известен также насос для подачи жидкометаллического теплоносителя, содержащий корпус с размещенным в нем центробежным рабочим колесом, соединенным с приводом [пат. РФ №2233998, кл. F04D 7/06, опубл. 10.08.2004 г.].
Недостатком известного насоса является низкий ресурс работы проточной части в условиях температурного и коррозионного воздействия со стороны расплавленного металла.
В качестве прототипа выбран насос для перекачки жидкометаллического теплоносителя, содержащий корпус с установленным в нем электроприводом, кинематически соединенным с насосом необъемного вытеснения с металлическим центробежным колесом [пат. РФ №2284425, кл. F04D 7/08, опубл. 27.09.2006 г.].
Основным недостатком известного насоса является низкий ресурс работы из-за того, что в нем использовано центробежное рабочее колесо с высокой частотой вращения, жестко соединенное с валом электропривода, что приводит к повышенному износу подшипниковых опор и поломке вала в случае включения электропривода в момент кристаллизации расплавленного металла в проточной части насоса. Другим его недостатком является невозможность применения в ряде металлургических производств, например цинкоплавильном, из-за того, что проточная часть насоса (рабочее колесо, всасывающий и нагнетательный участок корпуса, вал рабочего колеса) выполнена металлической, что вызывает неизбежное загрязнение расплава вследствие его взаимодействия с материалами проточной части насоса и недопустимо при производстве особо чистого металла.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание вертикального насоса для перекачки расплавленного металла, лишенного указанных недостатков.
Поставленная цель достигается тем, что в вертикальном электронасосном агрегате для перекачки расплавленного металла, содержащем раму с электроприводом и насосом, согласно полезной модели, детали насоса, контактирующие с расплавленным металлом, выполнены из боросилицированного графита, не реагирующего с расплавом цинка, а рабочее колесо выполнено в виде шнека и соединено с
валом электропривода через трансмиссию и предохранительную муфту, при этом нижняя подшипниковая опора, расположенная выше сливного отверстия, выполнена из конструкционной керамики, устойчивой к температурному и коррозионному воздействию расплавленного металла.
В качестве материала шнека насоса и нижней подшипниковой опоры могут быть использованы, например, самосвязанный карбид или нитрид кремния, оксидная керамика на основе электрокорунда.
С целью улучшения напорно-расходных характеристик электронасосного агрегата рабочее колесо насоса выполнено в виде винтового двухзаходного шнека.
Для обеспечения устойчивости ротора насоса зазор рабочего колеса с напорной трубой выбирается в диапазоне 0,05-2 мм. Оптимальная величина зазора зависит от физических характеристик перекачиваемого металла и обеспечивает работу пары в режиме подшипника жидкостного трения.
Повышение ресурса электронасосного агрегата обеспечено тем, что нижняя подшипниковая опора выполнена с воздушным охлаждением.
Сопоставительный анализ заявляемого вертикального электронасосного агрегата с прототипом и с другими решениями в данной области техники показывает, что изложенная в патентной формуле совокупность признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели "новизна".
Соответствие предлагаемого решения критерию "промышленная применимость" видно из ниже приведенного примера конкретного выполнения вертикального электронасосного агрегата для перекачки расплавленного металла.
Полезная модель иллюстрирована чертежом, на котором схематично представлен общий вид вертикального электронасосного агрегата для перекачки расплавленного металла.
Перечень обозначений на чертеже.
1 - рама;
2 - электропривод;
3 - насос;
4 - расплавленный металл;
5 - напорная труба;
6 - рабочее колесо насоса;
7 - трансмиссия;
8 - шнек;
9 - вал электропривода;
10 - предохранительная муфта;
11 - подшипниковые опоры трансмиссии;
12 - сливное отверстие;
13 - крыльчатка.
Вертикальный электронасосный агрегат для перекачки расплавленного металла содержит раму 1, на которой установлены электропривод 2 и насос 3, погружаемый в расплавленный металл 4. Контактирующие с расплавленным металлом 4 детали насоса 3: напорная труба 5, рабочее колесо 6 и трансмиссия 7 выполнены из боросилицированного графита, стойкого к температурному и коррозионному воздействию расплавленного металла 4 и не вызывают его загрязнения. При этом рабочее колесо 6 выполнено в виде шнека 8 и соединено с валом 9 электропривода 2 через трансмиссию 7 и предохранительную муфту 10. Трансмиссия 7 установлена на двух подшипниковых опорах 11. Нижняя подшипниковая опора 11, расположенная выше сливного отверстия 12 напорной трубы 5, выполнена из конструкционной керамики, устойчивой к температурному и коррозионному воздействию расплавленного металла, например, из оксидной керамики на основе электрокорунда, карбида или нитрида кремния. Для повышения ресурса работы и предотвращения выброса паров
металла наружу нижняя подшипниковая опора 11 выполнена с воздушным охлаждением, для чего над ней установлена крыльчатка 13, закрепленная на трансмиссии 7.
Работа электронасосного агрегата происходит следующим образом.
Напорную трубу 5, рабочее колесо 6 и часть трансмиссии 7 электронасосного агрегата погружают в расплавленный металл 4 и выдерживают до выравнивания температуры.
При включении электропривода 2 начинает вращаться вал 9, вращение от которого через трансмиссию 7 передается шнеку 8. При вращении шнека 8 происходит забор расплавленного металла 4 в напорную трубу 5, дальнейшее нагнетание и слив через сливное отверстие 12 в сторону потребителя.
Вращение трансмиссии 7 осуществляется в подшипниковых опорах 11, при этом нижняя, выполненная из конструкционной керамики, охлаждается воздухом благодаря вращению крыльчатки 13.
Предохранительная муфта исключает поломку насоса при случайном заклинивании ротора.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет создать надежный и долговечный вертикальный электронасосный агрегат для перекачки расплавленного металла.