ГЕРМЕТИЧНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС
TIGHT RADIAL-FLOW PUMP

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям центробежных насосов с подшипниками скольжения, работающих на перекачиваемой жидкости, и может быть использовано при создании герметичных насосов с приводом через магнитную муфту, в частности, для перекачивания нефти.
Известен центробежный насос, содержащий корпус, крышку с неподвижным кольцом, рабочие колеса, установленные на валу. За рабочим колесом последней ступени на валу установлен разгрузочный диск, образующий торцовый зазор с неподвижным кольцом. При работе насоса через торцовый зазор протекает часть перекачиваемой жидкости, давление которой дросселируется, в результате чего создается перепад давления на разгрузочном диске и возникает осевая сила, уравновешивающая осевую силу, действующую на ротор от рабочих колес. Уравновешивание осевой силы происходит автоматически на всех режимах работы насоса за счет изменения величины торцового зазора. Таким образом, разгрузочный диск с неподвижным кольцом образуют торцовый подшипник скольжения, зазор в котором составляет 0,08-0,15 мм, что в несколько раз меньше радиальных зазоров в уплотнениях между роторными и статорными деталями насоса, соприкасающимися с перекачиваемой жидкостью (Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. Москва-Ленинград, Машиностроение, 1966, с.209-212, рис.123 и с.332, 333, рис.215).
Недостатками известного устройства является то, что уравновешивание осевой силы происходит при работающем насосе. На нерасчетных, переходных режимах работы (при разгоне и выбеге) перепад давления на разгрузочном диске исчезает, так же как и торцевой зазор. Это приводит к надирам на торцовых поверхностях разгрузочного диска и неподвижного кольца и, в дальнейшем, заклиниванию в зазоре, поломке или снижению ресурса указанных деталей. Также приведенный насос нельзя использовать для перекачки агрессивных жидкостей.
Улучшает приработку и уменьшает перекосы контактирующих поверхностей погружной центробежный многоступенчатый насос, содержащий ступени, состоящие из направляющих аппаратов с торцевыми опорными поверхностями на буртах и на втулках и рабочих колес с ведущим и ведомым дисками, имеющими ответные торцевые опорные поверхности, контактирующие с торцевыми опорными поверхностями в направляющих аппаратах. Контактирующие поверхности на буртах направляющих аппаратов и на ведомых дисках рабочих колес выполнены с образованием между ними угла, расширяющегося в сторону оси направляющих аппаратов (RU 2303169 С1, 20.07.2007).
Отсутствие перекосов снижает износ, но не устраняет причину возникновения надиров на торцовых опорных поверхностях. Насос также нельзя использовать для перекачки агрессивных жидкостей.
Наиболее близким к изобретению является герметичный центробежный насос, содержащий электродвигатель с приводным валом, корпус с размещенным в нем рабочим колесом, приводимым во вращение цилиндрической магнитной муфтой, ведущая полумуфта которой соединена с приводным валом, а ведомая с рабочим колесом, причем полумуфты установлены коаксиально, герметично разделены закрепленным в корпусе цилиндрическим немагнитным экраном и выполнены многополюсными с чередованием полюсов, при этом опорный диск рабочего колеса опирается на неподвижное кольцо корпуса (RU 2088807 C1, 27.08.1997).
Недостатком известного устройства является то, что уравновешивание осевой силы происходит при работающем насосе.
Задачей изобретения является уменьшение возникновения надиров на торцовых опорных поверхностях герметичного насоса на нерасчетных, переходных режимах работы.
Технический результат достигается тем, что в герметичном центробежном насосе, содержащем электродвигатель с приводным валом, корпус с размещенным в нем рабочим колесом, приводимым во вращение цилиндрической магнитной муфтой, ведущая полумуфта которой соединена с приводным валом, а ведомая - с рабочим колесом, причем полумуфты установлены коаксиально, герметично разделены закрепленным в корпусе цилиндрическим немагнитным экраном и выполнены многополюсными с чередованием полюсов, при этом опорный диск рабочего колеса опирается на неподвижное кольцо корпуса, согласно изобретению магнитная система ведущей полумуфты смещена вдоль оси вращения относительно магнитной системы ведомой полумуфты в сторону, противоположную входу насоса на 0,5-10% длины магнитной системы.
Смещение магнитных систем создает осевую силу, действующую на ведомую магнитную полумуфту и на рабочее колесо насоса. Сила направлена в сторону, противоположную входу в насос.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез герметичного центробежного насоса.
Герметичный центробежный насос содержит электродвигатель 1, приводной вал 2, корпус 3 с рабочим колесом 4, приводимым во вращение цилиндрической магнитной муфтой 5. Ведущая полумуфта 6 муфты 5 соединена с приводным валом 2, ведомая полумуфта 7 - с рабочим колесом 4. Полумуфты 6, 7 установлены коаксиально, герметично разделены закрепленным в корпусе 3 цилиндрическим немагнитным экраном 8 и выполнены многополюсными с чередованием полюсов. Опорный диск 10 рабочего колеса 4 опирается на неподвижное кольцо 9 корпуса 3, снабженного страховочной пятой 11. Насос имеет шариковый подшипник 12.
В момент пуска осевая сила, созданная сдвигом полумуфт 6, 7, прижимает ротор к страховочной пяте 11. Создается зазор между опорным диском 10 и неподвижным кольцом 9.
В рабочем режиме эта сила уменьшает нагрузку на опорный диск 10, что также повышает надежность работы насоса. На ведущую полумуфту 6 действует та же сила, но в противоположном направлении. Эта сила воспринимается шариковым подшипником 12. При этом выбираются радиальные зазоры на нем, что улучшает условия работы и также повышает надежность.
Сдвиг между полумуфтами менее 0,5% длины не обеспечивает достаточного усилия сдвига. Сдвиг более 10% приводит к снижению КПД магнитной муфты 5 и падению мощности насоса. Испытания показали, что насос нарабатывает до 20000 часов без образования задиров.
Изобретение может быть выполнено на известном металлообрабатывающем оборудовании.