НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Данная полезная модель в целом относится к насосной установке, которая особенно пригодна для использования при перекачке шламов, например, в горнодобывающей промышленности, или с другими смесями твердых частиц и жидкостей.
В настоящее время шламовые насосы обычно приводятся от короткозамкнутых синхронных электродвигателей (см., например, WO 2006/097908). Как показано на фиг.1 указанного источника, известная насосная установка для перекачивания растворов твердых частиц, содержит насос, включающий в себя: корпус насоса, с противоположными сторонами, впускным отверстием с одной стороны корпуса и выпускным отверстием в периферийном участке корпуса насоса; насосное колесо, с возможностью вращения установленное в корпусе насоса; и вал насосного колеса, при работе соединенный с ведущим валом электродвигателя, например, посредством коробки передач, ременной и клиноременной передачи или подобного передаточного устройства. Однако передаточное устройство используемое в такой установке является достаточно сложным и создает значительные требования к техническому обслуживанию. Когда шламовый насос работает в условиях неустойчивых или переменных напора и расхода, то для изменения скорости короткозамкнутого синхронного электродвигателя обычно применяют частотные регуляторы. Частотные регуляторы электродвигателей имеют низкую эффективность при значительном снижении скорости электродвигателя при работе на синхронной скорости.
Следует отметить, что насосы для чистой жидкости, которые не качают жидкости, содержащие абразивные твердые частицы, обычно приводятся от короткозамкнутого синхронного электродвигателя с насосным колесом, установленным непосредственно на валу электродвигателя. Диаметр насосного колеса в насосе для чистой жидкости варьируют (урезают) с целью обеспечения требуемых напора и расхода при синхронной скорости короткозамкнутого синхронного электродвигателя. Однако непосредственная установка насосного колеса на валу электродвигателя обычно не практикуется в шламовых насосах, от которых требуется перекачивание смесей текучей среды с твердыми частицами, оказывающими сильное абразивное действие, так как колеса шламовых насосов обычно изготавливают из устойчивого к эрозии литьевого эластомера, очень твердого сплава или керамического материала, и данные материалы не подходят для изготовления урезанных насосных колес уменьшенного диаметра, подходящих для встречающихся требований переменного напора и расхода.
Таким образом, технической задачей настоящей полезной модели является создание усовершенствованной шламовой насосной установки, эффективно работающей в условиях неустойчивых или переменных напора и расхода.
Согласно одному из аспектов настоящей полезной модели, обеспечена насосная установка для перекачки растворов твердых частиц, содержащая насос в сборе, включающий в себя: корпус насоса с противоположными сторонами, впускным отверстием с одной стороны и выпускным отверстием в периферийном участке корпуса насоса, насосное колесо, с возможностью вращения, установленное
в корпусе насоса, и коммутируемый реактивной электродвигатель, содержащий корпус электродвигателя, а также статор и ротор, расположенные внутри корпуса; причем ведущий вал электродвигателя непосредственно связан с ротором и насосным колесом, и проходит через соответствующую другую сторону корпуса насоса.
Применение в насосной установке коммутируемого реактивного электродвигателя, в отличие от короткозамкнутого синхронного электродвигателя известного уровня техники, обеспечивает возможность управления скоростью вращения насосного колеса, а отсюда - расходом и напором. Максимальный крутящий момент возможен при пуске и при низких скоростях вращения. Применение коммутируемого реактивного электродвигателя также обеспечивает возможность программирования соотношения крутящего момента и скорости вращения для конкретного напора и расхода. Данная компоновка обеспечивает возможность применения прямой передачи между электродвигателем и насосным колесом и, следовательно, значительно уменьшает площадь основания установки. Данная компоновка также устраняет необходимость в урезанных насосных колесах с уменьшенным диаметром. Она также содействует дистанционному считыванию информации и управлению работой установки. Коммутируемый реактивный электродвигатель больше подходит для применения с прямой передачей в шламовых насосах, чем короткозамкнутые синхронные электродвигатели, так как диаметр вала может быть значительно больше, потому что ротор коммутируемого реактивного электродвигателя не содержит обмоток. Шламовые насосы, перекачивающие смеси текучей среды с твердыми
частицами, обладающими сильными абразивными свойствами, при неравномерном износе насосных колес подвергаются ударным нагрузкам и воздействию неуравновешенных сил. Следовательно, размеры вала и подшипников, применимые в обычных короткозамкнутых синхронных электродвигателях и пригодные для насосов с прямой передачей от электродвигателя к насосному колесу, перекачивающих чистую жидкость, недостаточны для сопротивления более высоким нагрузкам, характерным для шламовых насосов.
Применение коммутируемого реактивного электродвигателя в качестве приводного элемента с переменной скоростью для шламового насоса, вместо обычно используемого короткозамкнутого синхронного электродвигателя с частотным регулятором, обеспечивает экономию энергии в рамках широкого диапазона скоростей благодаря более высокому кпд привода с коммутируемым реактивным электродвигателем.
Характеристики крутящего момента привода с коммутируемым реактивным электродвигателем обеспечивают преимущество с точки зрения технического обслуживания шламового насоса. Обычно конструкция шламовых насосов такова, что присоединение насосного колеса к валу производят посредством резьбового соединения, в отличие от насосов для чистых жидкостей, в которых используют шпонку вала и гайку крепления насосного колеса. Это приводит к тому, что насосные колеса шламовых насосов очень трудно снять с вала, если они уже поработали какое-то время и подверглись затягивающему воздействию крутящего момента электродвигателя. Коммутируемый реактивный электродвигатель дает максимальный
крутящий момент при нулевой и низкой скорости. Это позволяет пустить электродвигатель в обратную сторону на очень низкой скорости при остановленном насосном колесе, чтобы отвинтить насосное колесо от вала.
Предпочтительно, чтобы насос и электродвигатель были расположены в непосредственной близости друг от друга. В одном из вариантов осуществления корпус насоса функционально соединен с корпусом электродвигателя. Ведущий вал может представлять собой единый элемент, хотя в некоторых случаях применения лучше, если он будет шарнирным. Корпус электродвигателя может включать в себя разнесенные торцевые стенки и периферийную боковую стенку между ними. Периферийная боковая стенка может иметь по существу цилиндрическую форму. Корпус электродвигателя может дополнительно содержать подставку, прикрепленную к боковой стенке или выполненную за одно целое с ней. Подставка может быть прикреплена к опорной поверхности болтами или другими крепежными элементами.
Статор и ротор могут быть установлены внутри корпуса электродвигателя и снабжены выступающими полюсами, причем на противолежащих полюсах статора имеются фазовые обмотки. Электродвигатель возбуждается последовательностью импульсов тока, действующих на каждую фазу, заставляя ротор вращаться. Принцип действия коммутируемого реактивного электродвигателя хорошо известен специалистам в данной области техники, поэтому здесь не приводится его подробное описание. Ведущий вал соединен с ротором для совместного вращения с ним. Подшипниковые узлы ведущего вала могут быть установлены в каждой торцевой стенке
корпуса электродвигателя. На одном конце ведущего вала может быть установлен охладительный вентилятор, окруженный защитным элементом, прикрепленным к корпусу электродвигателя. В другой компоновке может быть предусмотрен отдельный охладительный вентилятор, не установленный на ведущем валу. В еще одном варианте компоновки может быть предусмотрен другой способ охлаждения, например, с помощью отдельного теплообменника, который может включать в себя электрический вентилятор.
Корпус насоса может включать в себя главную корпусную деталь, содержащую впускное отверстие, или упорную горловину в торцевой стенке и тангенциальное выпускное отверстие. Противоположная дополнительная торцевая стенка закрывает корпус, при этом ведущий вал проходит через этот торец и прикреплен к насосному колесу, расположенному внутри корпуса насоса. Уплотнительное устройство может быть установлено в дополнительную торцевую стенку, через которую проходит ведущий вал. Уплотнительное устройство может представлять собой сальниковое уплотнение, центробежное уплотнение, механическое уплотнение и т.п.
Насосная установка может дополнительно содержать соединительный отсек, посредством которого корпус насоса прикрепляют к корпусу электродвигателя. Соединительный отсек может представлять собой корпусную деталь, включающую в себя боковую стенку, окружающую или охватывающую, ведущий вал на участке между корпусом насоса и корпусом электродвигателя. Боковая стенка может содержать одно или более входных отверстий, дающих доступ к внутренним компонентам, таким как уплотнительное
устройство.
Согласно другому аспекту полезной модели, обеспечен способ переоснащения компонента насосной установки, как описано выше, причем способ содержит следующие этапы: удаляют по меньшей мере один из компонентов - насосное колесо, корпус насоса или любой другой изношенный компонент, а затем устанавливают взамен неизношенный компонент - насосное колесо, корпус насоса и др.
Далее будут описаны предпочтительные варианты осуществления полезной модели со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
фиг.1 - вид в перспективе насосной установки согласно одному из вариантов осуществления настоящей полезной модели;
фиг.2 - вид в плане насосной установки, представленной на фиг.1;
фиг.3 - вид сбоку установки, представленной на фиг.1;
фиг.4 - вид с торца установки, представленной на фиг.1;
фиг.5 - местный вид в разрезе установки, представленной на фиг.1; и
фиг.6 - схематичный вид в разрезе насосной установки, представленной на фиг.1.
Насосная установка, в целом обозначенная позицией 10, включает в себя насос 20 в сборе и приводной электродвигатель 40. Насос 20 в сборе содержит корпус 21 насоса, включающий в себя главную корпусную деталь 22 с всасывающей секцией 23 и выпускной секцией 25. Корпус 21 насоса дополнительно включает в себя торцевую крышку 26, которая совместно с главной корпусной деталью 22 заключает насосное колесо 41 внутрь корпуса. Между торцевой крышкой 26 и главной корпусной деталью 22 обеспечено
уплотнение 27, а установочная планка 28 фиксирует крышку на месте с помощью болтов 29.
Кроме того, насос в сборе включает в себя сальниковое уплотнительное устройство 30 обычной разновидности, которое, как лучше всего видно на фиг.5, содержит сальник 31, втулку 32, кольцо 33 с выточкой, манжету 34, фонарное кольцо 35, уплотнение 36 и сальник 37. Сальник прикреплен к крышке посредством болтов 38. Также предусмотрено промывочное сопло 39. Ведущий вал 46 проходит через уплотнение и присоединен к насосному колесу 41.
Электродвигатель 40, лучше всего проиллюстрированный на фиг.6, представляет собой коммутируемый реактивный электродвигатель, содержащий корпус 42 со статором 43 и ротором 44, установленными внутри корпуса. Ведущий вал 46 функционально соединяет ротор 44 электродвигателя и насосное колесо 41 насоса в сборе. В торцевых стенках 55 и 56 корпуса электродвигателя установлены подшипники 51 и 52. На одном конце ведущего вала установлен охлаждающий вентилятор 57, окруженный кожухом 58, установленным на корпусе электродвигателя.
Корпус 42 электродвигателя соединен с корпусом 21 насоса посредством соединительного отсека 60. Соединительный отсек 60 представляет собой корпус, включающий в себя боковую стенку 62, в общем случае цилиндрическую, которая окружает ведущий вал, проходящий между электродвигателем и насосом. На каждом торце боковой стенки 62 имеются фланцы, посредством которых ее прикрепляют болтами к корпусу электродвигателя и корпусу насоса. Боковая стенка 62 содержит входные отверстия 64 для обеспечения доступа к сальниковому уплотнительному устройству, к насосу и к
подшипникам электродвигателя.
Электродвигатель установлен на подставке 66, при этом корпус электродвигателя обеспечивает опору для соединительного отсека и насоса в сборе благодаря тому, что последние присоединены к корпусу электродвигателя.
Сделанные в данном описании ссылки на любые предшествующие публикации (или взятая из них информация) или любые другие известные материалы ни в коей мере не являются признанием, допущением или каким-либо указанием на то, что данная предшествующая публикация (или взятая из нее информация) или известный материал являются общеизвестными в области техники, к которой относится данное описание, и не должны толковаться подобным образом.
На всем протяжении описания и последующей формулы полезной модели, если по контексту не требуется иное, слово «содержит», а также его производные, такие как «содержащий», следует понимать как подразумевающее включение указанной единицы, этапа или группы единиц или этапов, но не исключение указанной единицы, этапа или группы единиц или этапов.
Наконец, следует понимать, что в конструкцию и компоновку деталей могут быть внесены разнообразные изменения, модификации и/или дополнения без отступления от сущности и объема полезной модели.