ПОГРУЖНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ

Предполагаемая полезная модель относится к гидромеханизации, в частности, к техническим средствам добычи полезных ископаемых из-под воды.
Известен грунтонасосный агрегат, содержащий погружной грунтовый насос, установленный на жесткой раме и связанный с приводом посредством вала, размещенного в герметичном кожухе и имеющего промежуточную опору, при этом промежуточная опора и корпус насоса снабжены штуцерами, а герметичный кожух выполнен в виде гибких оболочек, закрепленных на последних (авторское свидетельство СССР №688691 F 04 В 17/00, Е 02 F 3/88, 1978 г.). Недостатком известной конструкции является дороговизна и низкая надежность конструкции. Это вызвано тем, что в качестве валов используются дорогостоящие карданные валы, опирающиеся на промежуточную опору. При большой протяженности валов возможна их поломка. Гибкие оболочки при погружении на большую глубину могут прогнуться от внешнего статического давления и нарушить герметичность, а также вывести из строя валы.
Известен и принят за прототип погружной энергетический агрегат, содержащий погружное рабочее устройство, включающее грунтовый насос и механический рыхлитель грунта, установленное на жесткой раме и связанное с приводом валопроводом, выполненным в виде соединенных друг с другом валов, размещенных в жестких герметичных корпусах («Плавучая установка для очистки водоемов от илистых отложений», информационный листок №10-94, Нижегородский ЦНТИ, 1994 г.). В информационном листке приведена конструкция валопровода, состоящего из валов, установленных в жестких кожухах, и соединенных друг с другом муфтами. Данная конструкция отличается от предыдущей более высокой надежностью, так как валы размещены в жестких кожухах, которые могут выдержать большое статическое давление и надежно работать на большой глубине без нарушения герметичности. Однако надежность конструкции является недостаточно высокой из-за возможности нарушения герметичности уплотнения вращающегося вал. Недостатком данной конструкции также является потеря энергии на трение муфт о воду, что снижает КПД агрегата.
Цель предполагаемой полезной модели - повышение надежности работы и снижение потерь энергии на трение о воду.
Для достижения поставленной цели в известном погружном энергетическом агрегате, содержащем погружное рабочее устройство, установленное на жесткой раме и связанное с приводом валопроводом, выполненным в виде соединенных друг с другом валов, размещенных в жестких герметичных корпусах, согласно предлагаемой полезной модели корпуса валов соединены герметичными элементами.
Возможны дополнительные варианты конструкции погружного энергетического агрегата, в которых целесообразно, чтобы:
- соединительные герметичные элементы были выполнены в виде цилиндров, установленных на корпусах валов и рабочего устройства, и термоусаживающейся пластмассовой трубы, закрепленной поверх цилиндров;
- термоусаживающаяся пластмассовая труба была дополнительно снабжена термоусаживающимися втулками, установленными по ее концам;
- термоусаживающиеся втулки были выполнены в виде намотанных на цилиндры и трубу отрезков термоусаживающейся ленты;
- соединительные герметичные элементы были выполнены в виде цилиндров, установленных на корпусах валов и рабочего устройства, и пластмассовой или металлической трубы, установленной поверх цилиндров и соединенной с ними термоусаживающимися втулками или намотанными на цилиндры и трубу отрезками термоусаживающейся ленты;
- соединительные герметичные элементы были выполнены в виде цилиндров, установленных на корпусах валов и рабочего устройства, и металлической трубы, установленной поверх цилиндров и снабженной сальниковыми уплотнениями;
- труба была снабжена смотровыми окнами;
- труба была выполнена криволинейной;
- соединительные герметичные элементы были выполнены в виде патрубка со смотровыми окнами, установленного на корпусе вала и герметично соединенного с фланцем, установленном на корпусе другого вала или рабочего устройства;
- валы были соединены друг с другом соединительными муфтами или карданными валами;
- соединительные герметичные элементы были снабжены датчиками влажности.
Указанные преимущества, а также особенности предлагаемой полезной модели поясняются вариантами ее осуществления со ссылками на чертежи: на фиг.1 показана конструкция погружного энергетического агрегата; на фиг 2 - узел соединения I на фиг.1; на фиг 3 -узел соединения с термоусаживающимися втулками; на фиг.4 - узел соединения с пластмассовой трубой; на фиг.5 - узел соединения с сальниковыми уплотнениями; на фиг.6 - узел соединения с фланцем и смотровыми окнами; на фиг.7 - узел соединения с криволинейной трубой и карданным валом; на фиг.8 - узел соединения с металлической трубой со смотровым окном и термоусаживающимися втулками.
Погружной энергетический агрегат содержит погружное рабочее устройство 1 (на фиг.1 показан грунтовой насос, может быть также механический рыхлитель грунта, например, фреза и др.), установленное на жесткой раме 2 и связанное с приводом 3 (на фиг.1 показан электродвигатель, может быть также гидродвигатель и др.) валопроводом 4. Валопровод 4 выполнен в виде соединенных друг с другом валов 5, размещенных в жестких герметичных корпусах 6. Корпуса валов 6 и рабочего устройства 1 соединены между собой герметичными элементами 7. Герметичные элементы 7 могут быть выполнены в виде цилиндров 8 и 9 (фиг.2) и термоусаживающейся пластмассовой трубы 10 с клеяще-герметизирующим слоем 11 по ее концам. По концам трубы 10 могут быть дополнительно установлены термоусаживающиеся втулки 12 (фиг.3). Герметичные элементы 7 могут быть выполнены в виде стальной или пластмассовой трубы 13 (фиг.4), установленной поверх цилиндров 8 и 9, а также в виде стальной трубы 14 с сальниковыми уплотнениями 15 (фиг.5). Герметичные элементы 7 могут быть выполнены в виде патрубка 16 со смотровыми окнами 17, установленного на корпусе вала 6 и соединенного с фланцем 18, приваренным к корпусу другого вала, через герметичную прокладку 19 (фиг.6). Смотровые окна 17 снабжены крышками 20 и прокладками 21. Валы 5 могут быть соединены между собой муфтами, например, упругими втулочно-пальцевыми 22 (фиг.1-6) или шарнирными 23 (фиг.8), а также карданными валами 24 (фиг.7). Герметичные элементы 7 могут быть снабжены датчиками влажности 25 и контрольными пробками 26 (фиг.7). Вал 5 может быть установлен в подшипниках качения 27, изолированных сальниками 28 и 29 (фиг.2). Корпуса валов 6 крепятся к раме 2 стойками 30 на прокладках 31.
Устройство работает следующим образом. При погружении жесткой рамы 2 земснаряда в забой погружное рабочее устройство 1 и часть валопровода 4 оказывается под горизонтом воды. При включении привода 3 вращение рабочему устройству 1 передается посредством валов 5 и соединяющих их муфт 22 или 23, или карданных валов 24. Валы 5, изолированные от воды жесткими корпусами 6, и муфты 22, 23 и карданные валы 24 - герметичными элементами 7, вращаются в воздушной среде, что не приводит к потере мощности и снижению КПД агрегата. Такая конструкция обеспечивает высоконадежную работу агрегата на больших глубинах погружения, так как подшипники 27 изолированы от окружающей среды не только сальниками 29, но и герметичными элементами 7.
Выполнение соединительных герметичных элементов 7 в виде цилиндров 8 и 9, установленных на корпусах валов 6 и рабочего устройства 1, и термоусаживающейся трубы 10, закрепленной поверх цилиндров (фиг.2) повышает надежность работы агрегата, так как
обеспечивает герметичность соединения при погружении его под уровень воды. Надежность герметизации соединения такой конструкции доказана в процессе монтажа теплогидроизолированных теплопроводов в системе ЖКХ, где такой способ широко применяется: многими предприятиями изготавливаются термоусаживающиеся муфты с герметичными элементами, отработана технология монтажа. Монтаж соединения осуществляется следующим образом: перед соединением валов б на цилиндр 8 надевается отрезок термоусаживающеся трубы 10с герметизирующим слоем 11. Затем устанавливаются валы 5 с корпусами 6 на стойках 30 на раму 2. С помощью прокладок 31 осуществляется центровка полумуфт 22 и их соединение. После соединения муфты 22 осуществляется зачистка и обезжиривание концов цилиндров 8 и 9. Затем труба 10 сдвигается на цилиндр 9 таким образом, чтобы перекрытие ею цилиндров 8 и 9 было одинаково. После этого герметизирующий слой 11 освобождается от защитного покрытия (удаляется защитная пленка). Пропановой горелкой осуществляется равномерный прогрев концов трубы 10, благодаря чему осуществляется ее термоусадка: уменьшение диаметра трубы до плотного обжатия ею цилиндров 8 и 9. При нагреве концов трубы 10 осуществляется также расплавление герметизирующего слоя 11, который под действием давления усаживающейся трубы заполняет пространство между трубой и цилиндрами 8 и 9, обеспечивая герметизацию соединения и адгезию трубы и цилиндров, создавая их неподвижность. После остывания слой 11 принимает твердое состояние, а труба 10 плотно прилегает к цилиндрам 8 и 9. Проверка герметичности соединения осуществляется следующим образом. После установки трубы 10 на цилиндрах 8 и 9 выворачивается пробка 26 и через освободившееся отверстие подается воздух под давлением. В течение времени выдержки давление воздуха не должно падать, что означает герметичность соединения. Аналогично проверяется состояние соединения в процессе эксплуатации.
При погружении агрегата на большие глубины под уровень воды, а также при снижении герметизации соединения в процессе эксплуатации труба 10 дополнительно снабжается термоусаживающимися втулками 12, установленными на концах трубы (фиг.3). Втулки 12 при монтаже также нагреваются пропановыми горелками до их плотной усадки на герметизируемые поверхности. Термоусаживающиеся втулки изготавливаются и широко применяются при монтаже теплогидроизолированных труб в системе ЖКХ. В качестве термоусаживающихся втулок 12 может быть использована термоусаживающаяся лента путем намотки ее отрезков на цилиндры 8 и 9 и трубу 10 с последующим их нагревом до получения плотного соединения.
При погружении агрегата на небольшие глубины под уровень воды вместо термоусаживающейся трубы 10 возможно устанавливать пластмассовую или металлическую трубу 13 на цилиндры 8 и 9 с герметизацией ее концов термоусаживающимися муфтами или термоусаживающейся лентой 12 (фиг.4, 8). Это снизит стоимость устройства и расширит возможности герметизации соединения валопровода с обеспечением высокой надежности. Для сборки муфт 23 валов 5 труба 13 может быть снабжена смотровыми окнами 17 (фиг.8).
При работе агрегата в условиях больших вибраций и нагрузок на валопровод соединение 7 может быть выполнено из стальной трубы 14 с сальниковыми уплотнениями 15, которые обеспечат надежную герметичность соединения (фиг.5, 7). Для наблюдения за состоянием соединения валов и их сборки при монтаже труба 14 может быть снабжена смотровыми окнами 17 (фиг.7).
При соединении валов 5, находящихся на разных уровнях или при необходимости компенсации больших несоосностей соединяемых валов, применяются карданные валы 24, при этом соединяемая труба 14 может быть выполнена криволинейной (фиг.7). Это дает возможность надежного герметичного соединения несоосных валов.
При больших механических нагрузках на соединительные герметичные элементы 7 (например, при обвалах грунта), они могут быть выполнены в виде патрубка 16 со смотровыми окнами 17, который жестко соединяется с фланцем 18 через герметичную прокладку 19 (фиг.6). Данная конструкция благодаря своей жесткости обеспечит надежное герметичное соединение валов при различных условиях грунтозабора.
Соединительные элементы 7 могут быть снабжены датчиками влажности 25 (фиг.7). Это обеспечит наблюдение за состоянием соединения 7 в процессе эксплуатации, что повышает надежность работы агрегата.