НАСОСНОЕ УСТРОЙСТВО С СИСТЕМОЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ
PUMP DEVICE WITH SLIDING BEARING SYSTEM

Данное изобретение касается насосного устройства, в частности насосного устройства с электромагнитной муфтой, с внутренним пространством, образованным корпусом насоса указанного насосного устройства, с герметизирующим стаканом, который герметично уплотняет заключенную в нем камеру относительно образованного корпусом насоса внутреннего пространства, с валом рабочего колеса, установленного посредством системы подшипников скольжения и приводимого во вращение вокруг оси вращения, с рабочим колесом, установленным на одном конце указанного вала рабочего колеса, с первой втулкой подшипника, соединенной с валом рабочего колеса без возможности проворачивания, со второй втулкой подшипника, соединенной с валом рабочего колеса без возможности проворачивания, с первым вкладышем подшипника, взаимодействующим через опорную поверхность радиального подшипника с первой втулкой подшипника и соединенным без возможности проворачивания с корпусом насоса или с закрепленным на корпусе насоса конструктивным элементом, со вторым вкладышем подшипника, взаимодействующим через опорную поверхность радиального подшипника со второй втулкой подшипника и соединенным без возможности проворачивания с корпусом насоса или с закрепленным на корпусе насоса конструктивным элементом, и с установленным между первой и второй втулками подшипника удерживающим кольцом.
Из ЕР 0 771 956 А1 известен такого рода насос с электромагнитной муфтой и с подшипником скольжения, в котором стационарные элементы подшипника расположены в держателе опорного кольца, обозначенном как внешний корпус, а вращающиеся вокруг оси вращения элементы подшипника позиционируются на валу. Осевые подшипники расположены при этом снаружи и связаны с соответствующими стационарными элементами подшипника.
Недостатком такой конструкции является то, что рабочее колесо и расположенный наиболее близко к рабочему колесу вкладыш подшипника находятся на относительно большом расстоянии друг от друга и, тем самым, образуется относительно большое расстояние от этого вкладыша подшипника до возникающего на рабочем колесе радиального усилия. Кроме того, замена этих стационарных элементов подшипника возможна лишь с большими затратами и с помощью специальных инструментов.
Задача данного изобретения заключается в усовершенствовании насосного устройства, указанного вначале рода таким образом, чтобы дополнительно улучшить смазку осевого подшипника, снизить радиальные силы реакции подшипника при конкретных нагрузках и повысить удобство в техническом обслуживании.
Эта задача решается изобретением за счет того, что в удерживающем кольце на обращенной к первому вкладышу подшипника торцевой стороне выполнен первый кольцевой паз, вмещающий в себя первое кольцо осевого подшипника, а на обращенной к второму вкладышу подшипника торцевой стороне образован второй кольцевой паз, вмещающий в себя второе кольцо осевого подшипника.
За счет позиционирования колец осевого подшипника между первым и вторым вкладышами подшипника оптимизируются смазка и охлаждение выполненных таким образом систем осевых подшипников по сравнению с уровнем техники. Обе системы осевых подшипников находятся при этом как бы в позиции с минимальным прогибом вала, за счет чего уменьшается перекос осевого подшипника по сравнению с уровнем техники, и повышается доля воспринимаемой нагрузки.
В предпочтительном варианте выполнения первая втулка подшипника и первый вкладыш подшипника расположены в отверстии крышки корпуса.
Благодаря этому можно позиционировать первую втулку подшипника и первый вкладыш ближе в рабочем колесе, за счет чего могут быть снижены радиальные усилия в подшипнике, и реализуется незначительная вероятность выхода подшипника из строя в рабочих точках, критичных в отношении радиального импульса.
Для обеспечения надежной посадки колец осевого подшипника в одном предпочтительном варианте выполнения изобретения первое кольцо осевого подшипника затягивают посредством волнистой шайбы в первом кольцевом пазе, а второе кольцо осевого подшипника посредством волнистой шайбы затягивают во втором кольцевом пазе.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения для оптимальной смазки и охлаждения системы подшипников скольжения в удерживающем кольце выполнено по меньшей мере одно сверленое отверстие, которое соединяет первый кольцевой паз с еще одним кольцевым пазом, выполненным в обращенной к валу рабочего колеса области в удерживающем кольце.
По той же причине согласно изобретению в удерживающем кольце выполнено по меньшей мере одно сверленое отверстие, которое соединяет второй кольцевой паз с кольцевым пазом, выполненным в обращенной к валу рабочего колеса области в удерживающем кольце.
В плане простого и экономичного монтажа, в одной предпочтительной модификации данного изобретения отверстие в крышке корпуса насоса имеет область с увеличенным диаметром, в которой выполнен окружной паз, который принимает пригоночное кольцо и в котором размещен первый вкладыш подшипника, и посредством пригоночного кольца соединен с крышкой корпуса без возможности проворачивания. Кроме того, целесообразно, чтобы отверстие в держателе опорного кольца имело область с увеличенным диаметром, в которой выполнен окружной паз, в котором размещено пригоночное кольцо и в котором находится второй вкладыш подшипника и посредством пригоночного кольца без возможности проворачивания соединен с держателем опорного кольца. Расположение первого вкладыша подшипника в крышке корпуса, а второго вкладыша подшипника в держателе опорного кольца имеет то преимущество, что подшипник скольжения или его части могут быть заменены удобным для обслуживания образом без специального инструмента.
Примеры осуществления данного изобретения представлены на чертежах и ниже будут описаны подробнее. На чертежах показано следующее:
Фиг. 1 - продольное сечение насосного устройства с электромагнитной муфтой с системой подшипников скольжения согласно изобретению, и
Фиг. 2 - соответствующая Фиг. 1 система подшипников скольжения в увеличенном представлении.
На Фиг. 1 показано насосное устройство 1 в форме насосного устройства с электромагнитной муфтой. Насосное устройство 1 содержит состоящий из нескольких частей корпус 2 центробежного насоса, выполненный в виде улитки гидравлический корпус 3, крышку 4 корпуса, колпак 5 держателя подшипника, держатель 6 подшипника и крышку 7 подшипника.
Гидравлический корпус 3 имеет впускное отверстие 8 для всасывания транспортируемой среды и выпускное отверстие 9 для выталкивания транспортируемой среды. Крышка 4 корпуса расположена на противоположной впускному отверстию 8 стороне гидравлического корпуса 3. На обращенной от гидравлического корпуса 3 стороне крышки 4 корпуса закреплен колпак 5 держателя подшипника. Держатель 6 подшипника помещен на противоположной крышке 4 корпуса стороне колпака 5 держателя подшипника. Крышка 7 подшипника в свою очередь закреплена на обращенной от колпака 5 держателя подшипника стороне держателя 6 подшипника.
Герметизирующий стакан 10 закреплен на обращенной от гидравлического корпуса 3 стороне крышки 4 корпуса и проходит по меньшей мере частично через внутреннее пространство 11, ограниченное корпусом 2 насоса, в частности крышкой 4 корпуса, колпаком 5 держателя подшипника и держателем 6 подшипника. Герметизирующий стакан 10 герметично уплотняет ограниченную им камеру 12 относительно внутреннего пространства 11.
Вал 13 рабочего колеса, вращающийся вокруг оси А вращения, проходит от проточной камеры 14, ограниченной посредством гидравлического корпуса 3 и крышки 4 корпуса, через предусмотренное в крышке 4 отверстие 15 в камеру 12.
На лежащем внутри проточной камеры 14 конце вала 13 рабочего колеса закреплено рабочее колесо 16, на противоположном конце вала, имеющем два участка 13а, 13b вала с увеличивающимися диаметрами, расположен внутренний ротор 17, находящийся внутри камеры 12. Внутренний ротор 17 снабжен несколькими магнитами 18, которые расположены на обращенной к герметизирующему стакану 10 стороне внутреннего ротора 17.
Между рабочим колесом 16 и внутренним ротором 17 установлена система 19 подшипников скольжения, находящаяся в активном взаимодействии с валом 13 рабочего колеса, приводимым во вращение вокруг оси А вращения. Не показанный здесь приводной двигатель, предпочтительно электродвигатель, приводит во вращение приводной вал 20. Приводимый во вращение вокруг оси А вращения приводной вал 20 установлен по существу коаксиально с валом 13 рабочего колеса. Приводной вал 20 проходит через крышку 7 подшипника, а также держатель 6 подшипника и установлен в двух размещенных в держателе 6 подшипника шарикоподшипниках 21, 22. На свободном конце приводного вала 20 расположен несущий на себе несколько магнитов 23 внешний ротор 24. Магниты 23 расположены на обращенной к герметизирующему стакану 10 стороне внешнего ротора 24. Внешний ротор 24 проходит по меньшей мере частично по герметизирующему стакану 10 и взаимодействует с внутренним ротором 17 таким образом, что вращающийся внешний ротор 24 посредством магнитных сил приводит во вращательное движение внутренний ротор 17 и, тем самым, вал 13 рабочего колеса, а также и рабочее колесо 16.
Представленная на Фиг. 2 в увеличенном масштабе система 19 подшипников скольжения содержит первое удерживающее кольцо 25, расположенное на валу 13 рабочего колеса, и одной стороной прилегает к рабочему колесу 16. К противоположной рабочему колесу 16 стороне удерживающего кольца 25 прилегает первая втулка 26 подшипника, тоже надвинутая на вал 13 рабочего колеса. Эта первая втулка 26 подшипника окружена первым вкладышем 27 подшипника, который без возможности проворачивания соединен с крышкой 4 корпуса. Находящаяся вблизи рабочего колеса 13 первая втулка 26 подшипника и находящийся вблизи рабочего колеса 13 первый вкладыш 27 подшипника при этом полностью, по меньшей мере частью, соответственно, большей частью расположены в отверстии 15 крышки 4 корпуса. Отверстие 15 крышки 4 корпуса имеет область 28 отверстия с увеличенным диаметром, в которой образован окружной паз 30, вмещающий пригоночное кольцо 2 9, причем расположенный в области 28 отверстия вкладыш 27 подшипника посредством пригоночного кольца 2 9 надежно соединен без возможности проворачивания с крышкой 4 корпуса.
Надвинутое на вал 13 рабочего колеса второе удерживающее кольцо 31 прилегает к противоположной удерживающему кольцу 25 стороне втулки 26 подшипника. В удерживающем кольце 31 образован обращенный к первому вкладышу 27 подшипника первый кольцевой паз 32, в котором расположено первое кольцо 33 осевого подшипника. Первый вкладыш 27 подшипника и первое кольцо 33 осевого подшипника расположены таким образом, что они по существу противоположно друг другу. Удерживающее кольцо 31 на противоположной первому кольцевому пазу 32 стороне имеет второй кольцевой паз 34, в котором помещено второе кольцо 35 осевого подшипника. В показанном варианте осуществления удерживающее кольцо 31 выполнено в виде единой детали. В одном альтернативном варианте осуществления удерживающее кольцо 31 может быть выполнено из двух частей, причем обе части удерживающего кольца имеют лишь по одному кольцевому пазу 32, соответственно, 34. Первое кольцо 33 осевого подшипника посредством волнистой шайбы 36 затянуто в первом кольцевом пазе 32. Таким же образом второе кольцо 35 осевого подшипника посредством еще одной волнистой шайбы 37 затянуто во втором кольцевом пазе 34.
Расположенная на валу 13 рабочего колеса вторая втулка 38 подшипника прилегает к противоположной первой втулке 26 подшипника стороне удерживающего кольца 31 и окружена вторым вкладышем 39 подшипника. Второй вкладыш 39 подшипника и второе кольцо 35 осевого подшипника расположены таким образом, что они по существу противолежат друг другу. Надвинутое на вал 13 рабочего колеса третье удерживающее кольцо 40 прилегает к обращенной от удерживающего кольца 31 стороне на второй втулке 38 подшипника. Как можно видеть на Фиг. 1 и 2, пакет 41 тарельчатых пружин расположен между удерживающим кольцом 40 и участком 13а вала и нагружает зажимной узел, состоящий из рабочего колеса 16, гайки 43 рабочего колеса, закрепляющей рабочее колесо 16 через шайбу 42 на валу 13 рабочего колеса, удерживающего кольца 25, первой втулки 26 подшипника, удерживающего кольца 31, второй втулки 38 подшипника, удерживающего кольца 40 и внутреннего ротора 17, пружинным усилием таким образом, что этот зажимной узел, в частности через внутренний ротор 17 удерживается в известной степени упруго в прилегании к поверхности 44 прилегания, которая получается за счет различных диаметров участков 13а и 13b вала, причем диаметр участка 13b вала больше, чем диаметр участка 13а вала, а диаметр участка 13а вала больше, чем диаметр той части вала 13 рабочего колеса, который примыкает на обращенной от участка 13b вала стороне к участку 13а вала. Зажимной узел содержит по существу конструктивные элементы, вращающиеся с валом 13 рабочего колеса вокруг оси А вращения.
За счет действующих различно осевых смещающих усилий во время эксплуатации насосного устройства 1 либо первое кольцо 33 осевого подшипника прилегает к первому вкладышу 27 подшипника, причем первое кольцо 33 осевого подшипника и первый вкладыш 27 подшипника образуют первый узел 45 осевого подшипника, либо второе кольцо 35 осевого подшипника прилегает ко второму вкладышу 39 подшипника, причем второе кольцо 35 осевого подшипника и второй вкладыш 39 подшипника образуют второй узел 46 осевого подшипника.
Держатель 47 опорного кольца закреплен на крышке 4 корпуса коаксиально оси А вращения посредством не представленного резьбового соединения с фланцеобразной областью 48 и проходит в камеру 12. При этом он по существу окружает удерживающее кольцо 31 с кольцами 33, 35 осевого подшипника, вторую втулку 38 подшипника, второй вкладыш 39 подшипника и по меньшей мере частично удерживающее кольцо 40. Наружный диаметр держателя 47 опорного кольца уменьшается на отдельных участках от фланцеобразной области 48 до его свободного конца 49. Держатель 47 опорного кольца имеет внутреннюю область 50, внутри которой установлено удерживающее кольцо 31. На свободном конце 49 держатель 47 опорного кольца имеет отверстие 51, через которое проходит вал 13 рабочего колеса и которое имеет находящуюся рядом с внутренней областью 50 область 52 отверстия с увеличенным диаметром, в которой выполнен окружной паз 54 для размещения нем пригоночного кольца 53. Помещенный в область 52 отверстия второй вкладыш 39 подшипника посредством пригоночного кольца 53 без возможности проворачивания надежно соединен с держателем 47 опорного кольца.
За счет перехода от отверстия 15 к области 28 отверстия с увеличенным диаметром создается поверхность 55 прилегания, а за счет перехода от отверстия 51 к области 52 отверстия с увеличенным диаметром создается поверхность 56 прилегания, удерживающая систему 19 подшипников скольжения в ее предусмотренной позиции. В крышке 4 корпуса предусмотрены проходные отверстия 57, 58, а в держателе 47 опорного кольца предусмотрены проходные отверстия 59, 60. Проходные отверстия 57, 58 соединяют проточную камеру 14 с камерой 12, по существу по существу закрытой герметизирующим стаканом 10 и крышкой 4 корпуса, и проходные отверстия 59, 60 соединяют камеру 12 с внутренней областью 50 держателя 47 опорного кольца. В удерживающем кольце 31 выполнено по меньшей мере одно сверленое отверстие 61, соединяющее первый кольцевой паз 32 с еще одним кольцевым пазом 62, выполненным в обращенной к валу 13 рабочего колеса области в удерживающем кольце 31. По меньшей мере одно сверленое отверстие 63 соединяет второй кольцевой паз 34 тоже с кольцевым пазом 62. Дополнительно по меньшей мере один проходящий параллельно оси вращения осевой паз 64 в первом вкладыше 27 подшипника находится на взаимодействующей с первой втулкой 26 подшипника опорной поверхности радиального подшипника, а осевой паз 65 во втором вкладыше 39 подшипника находится на взаимодействующей со второй втулкой 38 подшипника опорной поверхности радиального подшипника. Тем самым, для охлаждения и смазки системы 19 подшипников скольжения из проточной камеры 14 может быть извлечена транспортируемая среда и через проходные отверстия 57, 58, 59, 60 подана на кольца 33, 35 осевых подшипников и на относящиеся друг к другу поверхности втулок 26, 38 подшипников и вкладышей 27, 39 подшипников. Через сверленые отверстия 61, 63 транспортируемая среда подается в кольцевой паз 62. Через по меньшей мере одно выполненное в вале 13 рабочего колеса радиальное сверленое отверстие 66 транспортируемая среда подается в не представленный, проходящий от одного конца к другому через весь вал 13 рабочего колеса осевой канал, а затем обратно в проточную камеру 14. При необходимости по меньшей мере еще одно радиальное сверленое отверстие 67 в вале рабочего колеса выполнено вблизи удерживающего кольца 40, соответственно, пакета 41 тарельчатых пружин, которое точно так же соединяется с проходящим через вал 13 рабочего колеса осевым каналом. Через по меньшей мере одно, не представленное на чертежах радиальное сверленое отверстие в удерживающем кольце 40 транспортируемая среда подается от внутренней области 50 держателя 48 опорного кольца к по меньшей мере одному радиальному сверленому отверстию 67. Благодаря тому, что радиальные сверленые отверстия 66, 67 расположены относительно далеко от рабочего колеса 16, обеспечивается высокая долговременная прочность вала 13 рабочего колеса.
Перечень ссылочных обозначений
1 насосное устройство
2 корпус насоса
3 гидравлический корпус
4 крышка корпуса
5 колпак держателя подшипника
6 держатель подшипника
7 крышка подшипника
8 впускное отверстие
9 выпускное отверстие
10 герметизирующий стакан
11 внутреннее пространство
12 камера
13 вал рабочего колеса
13а участок вала
13b участок вала
14 проточная камера
15 отверстие
16 рабочее колесо
17 внутренний ротор
18 магнит
19 система подшипников скольжения
20 приводной вал
21 шарикоподшипник
22 шарикоподшипник
23 магнит
24 внешний ротор
25 удерживающее кольцо
26 первая втулка подшипника
27 первый вкладыш подшипника
28 область отверстия
29 пригоночное кольцо
30 паз
31 удерживающее кольцо
32 первый кольцевой паз
33 первое кольцо осевого подшипника
34 второй кольцевой паз
35 второе кольцо осевого подшипника
36 волнистая шайба
37 волнистая шайба
38 вторая втулка подшипника
39 второй вкладыш подшипника
40 удерживающее кольцо
41 пакет тарельчатых пружин
42 шайба
43 гайка рабочего колеса
44 поверхность прилегания
45 первый осевой подшипник
46 второй осевой подшипник
47 держатель опорного кольца
48 фланцеобразная область
49 свободный конец
50 внутренняя область
51 отверстие
52 область отверстия
53 пригоночное кольцо
54 паз
55 поверхность прилегания
56 поверхность прилегания
57 проходное отверстие
58 проходное отверстие
59 проходное отверстие
60 проходное отверстие
61 сверленое отверстие
62 кольцевой паз
63 сверленое отверстие
64 осевой паз
65 осевой паз
66 радиальное сверленое отверстие
67 радиальное сверленое отверстие А ось вращения.