ГЕРМЕТИЧНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области насосостроения и может быть использована для перекачки загрязненных сред в нефтяной и газовой промышленности.
Известен герметичный насос, содержащий насосную рабочую камеру, герметичный экран и цилиндрический стержень, совершающий круговое движение по орбитальной траектории, обеспечивая возможность силового воздействия цилиндрического стержня на жидкость, с созданием потока жидкости в направлении от входного канала к выходному каналу насоса [US 4722660, 1988].
Недостатком известного технического решения является низкая надежность, обусловленная наличием герметичного экрана, испытывающего знакопеременные нагрузки с деформациями, что приводит к усталостному разрушению конструкции насоса и, соответственно, к снижению надежности.
Кроме того, в конструкции насоса содержится большое количество подвижных деталей, что негативно отражается на показателях надежности.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является герметичный насос с магнитной муфтой, содержащий проточные лопастные каналы, выполненные в насосной рабочей камере, оснащенной входным и выходным каналами, ведущую полумуфту с постоянными магнитами, выполненную в сборе с валом и установленную в опорах, ведомую полумуфту и неподвижный экран, установленный между ведущей и ведомой полумуфтами [US 4722661, 1988].
Недостатком указанного известного технического решения является его низкая надежность, обусловленная наличием дополнительных циркуляционных каналов, выполненных в виде узких щелевых кольцевых каналов в подшипниках и в зазоре между полумуфтой и неподвижным экраном (для охлаждения экрана и подшипников), где скапливаются твердые частицы, что приводит к износу деталей и к отказу насоса.
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее решение, является повышение надежности работы герметичных насосов при перекачке загрязненных сред.
Указанная проблема решается за счет того, что в герметичном насосе, содержащем насосную рабочую камеру с входным и выходным каналами, в которой выполнены проточные лопастные каналы, установленную на валу в опорах ведущую полумуфту с постоянными магнитами, ведомую полумуфту и неподвижный экран, установленный между ведущей и ведомой полумуфтами, согласно полезной модели, ведомая полумуфта выполнена в виде набора подвижных роликов, при этом неподвижный экран и подвижные ролики размещены в центральной части насосной рабочей камеры, проточные лопастные каналы образованы между подвижными роликами и сообщаются с входным и с выходным каналами рабочей камеры с обеспечением формирования потока жидкости в направлении от входного канала к выходному каналу, а в насосной рабочей камере выполнены кольцевые беговые дорожки концентрично оси вращения вала для обеспечения орбитальной траектории движения подвижных роликов.
Достигаемый технический результат заключается в оптимизации геометрии проточных каналов и формировании вектора направления потока жидкости от входного канала к выходному.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема предлагаемого насоса, на фиг. 2 показан разрез А-А по фиг. 1.
Предлагаемый герметичный насос содержит насосную рабочую камеру 1 с входным 2 и выходным 3 каналами и проточными лопастными каналами 4. На валу 5 в опорах 6 установлена ведущая полумуфта 7 с постоянными магнитами 8.
Ведомая полумуфта 9 выполнена в виде набора подвижных роликов 10 и между ней и ведущей полумуфтой 7 размещен неподвижный экран 11.
При этом неподвижный экран 11 и подвижные ролики 10 размещены в центральной части насосной рабочей камеры 1.
Проточные лопастные каналы 4 образованы между подвижными роликами 10 и сообщаются с входным 2 и с выходным 3 каналами рабочей камеры 1, что обеспечивает формирование потока жидкости в направлении от входного 2 канала к выходному 3 каналу.
В насосной рабочей камере 1 выполнены кольцевые беговые дорожки 12 концентрично оси вращения вала 5 для обеспечения орбитальной траектории движения подвижных роликов.
Подвижные ролики 10 могут иметь цилиндрическую рабочую поверхность или коническую рабочую поверхность, а также могут иметь несколько цилиндрических рабочих поверхностей разного диаметра или несколько конических поверхностей, в соответствии с кинематикой движения каждого подвижного ролика по опорной поверхности соответствующей формы, по подобию движения роликов в подшипниках качения или в роликовых насосах.
Предлагаемый герметичный насос работает следующим образом.
С использованием какого-либо приводного устройства (которое не показано на фигурах) приводится во вращение полумуфта 7, выполненная в сборе с валом 5 и установленная в опоре 6.
Полумуфта 7 оснащена постоянными магнитами 8, и при вращении постоянные магниты 8 формируют вращающееся магнитное поле. Неподвижный экран 11 выполнен из немагнитного материала, что позволяет замкнуть магнитный поток магнитов 8 через подвижные ролики 10, при этом за счет сил магнитного взаимодействия (за счет сил притяжения) ролики 10 вовлекаются во вращательное движение, вслед за магнитами 8. Ролики 10 могут быть выполнены из углеродистой стали или другого железосодержащего материала.
Подвижные ролики 10 движутся по орбитальной траектории по кольцевым беговым дорожкам 12, которые выполнены в насосной рабочей камере 1. Количество подвижных роликов 10 может варьироваться в зависимости от требуемого крутящего момента.
Каждый подвижный ролик 10 при своем движении оказывает силовое воздействие на жидкость, которая заполняет полость в насосной рабочей камере 1, и соответственно в проточных лопастных каналах 4 между соседними подвижными роликами 10. Жидкость под силовым воздействием со стороны подвижных роликов 10 увлекается во вращательное движение внутри насосной рабочей камеры 1. При вращательном движении жидкости в выходном канале 3 повышается давление, а во входном канале 2 понижается давление, при этом формируется поток жидкости в направлении от входного канала 2 к выходному каналу 3, в соответствии с известными законами гидродинамики.
Описанная конструктивная реализация насоса позволяет оптимизировать кинематическую схему насоса.
Механическая энергия от вращающегося в опорах 6 вала 5 передается к полумуфте 7. За счет магнитных сил в магнитной системе механическая энергия передается через неподвижный экран 11 от одной полумуфты 7 к подвижному ролику 10. Подвижный ролик 10 оказывает силовое воздействие на перекачиваемую жидкость, при этом механическая энергия преобразуется в гидравлическую энергию, с формированием потока жидкости, направленного от входного канала 2 к выходному каналу 3 насоса. В такой кинематической схеме нет необходимости использовать узкие щелевые кольцевые каналы, где обычно скапливаются твердые частицы, и что приводит к износу деталей и к отказу известных конструкций насосов. В заявляемом герметичном насосе твердые частицы при вращательном движении потока оттесняются к периферии рабочей камеры 1, а неподвижный экран 11 охлаждается непосредственно потоком жидкости из проточных лопастных каналов 4, без использования каких-либо дополнительных циркуляционных каналов.
Таким образом, усовершенствованная геометрия проточных каналов в заявляемом насосе позволяет повысить надежность насоса при перекачке загрязненных сред.
Как и в известных конструкциях насосов, заявляемое техническое решение может быть использовано при создании как одноступенчатых, так и многоступенчатых насосов, с последовательным и с параллельным соединением отдельных рабочих камер 1, в которых осуществляется силовое воздействие на перекачиваемую среду для формирования потока.
Как и в известных конструкциях насосов, заявляемое техническое решение может быть использовано при создании насосов различных типов, включая насосы динамического типа, насосы объемного типа и вихревые насосы, при перекачке жидкостей, газов и газожидкостных смесей, с обеспечением соответствующих условий для силового воздействия на перекачиваемую среду для формирования потока (с учетом известной обратимости гидравлических машин, когда насос может переводиться в режим работы гидравлического двигателя, без изменения конструкции самой гидравлической машины).