ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС С МАГНИТНОЙ МУФТОЙ

Полезная модель относится к насосостроению, в частности, к конструкциям центробежных насосов с рабочим колесом закрытого типа и магнитной муфтой в качестве привода.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является центробежный насос, содержащий корпус с крышкой с осевым впускным и радиальным выпускным каналами, размещенной в корпусе осью с установленным на ней рабочим колесом, состоящим из ведущего, покрывного дисков и лопастей крыльчатки, и связанным с приводным валом посредством магнитной муфты, которая состоит из отдельных призматических разнополюсных магнитов, причем лопасти рабочего колеса выполнены за одно целое с покрывным диском, а его ведущий диск снабжен пазами, соответствующими конфигурации лопастей, а внутренняя центральная часть крышки корпуса снабжена кольцевой канавкой, соответствующей горловине покрывного диска. При этом разнополюсные магниты муфты предпочтительно изготовлены из редкоземельных материалов с высокой коэрцитивной силой (свидетельство РФ №16861 на полезную модель, кл. F04D 7/02, опубл. 20.02.2001 - прототип).
Недостатками известного центробежного насоса являются:
- трудоемкость в изготовлении и высокие требования к точности изготовления магнитной муфты и деталей насоса из-за необходимости обеспечения минимального радиального зазора между магнитами внешней ведущей и внутренней ведомой полумуфт магнитной муфты, что необходимо для обеспечения требуемого момента сцепления полумуфт;
- неустойчивость в работе насоса из-за призматической формы магнитов, так как нарастание и срыв момента сцепления полумуфт происходит скачкообразно при малых углах рассогласования полумуфт;
- дисбаланс полумуфт относительно оси вращения, приводящий к недопустимой вибрации и шуму насоса при работе, из-за отклонений фактических размеров и массы магнитов, установленных по поверхности ведущей и ведомой полумуфт.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание центробежного насоса с магнитной муфтой, обеспечивающего снижение трудоемкости в изготовлении магнитной муфты и деталей насоса, а также повышение его технико-эксплуатационных характеристик.
Технический результат достигается в центробежном насосе с магнитной муфтой, содержащем корпус с осевым впускным и радиальным выпускным каналами, крышку, размещенную в корпусе ось с установленным на ней рабочим колесом, состоящим из крыльчатки с лопастями и покрывного диска, при этом рабочее колесо связано с приводным валом посредством магнитной муфты, состоящей из внешней ведущей полумуфты, установленной на приводном валу, и внутренней ведомой полумуфты, установленной на ступице крыльчатки, причем полумуфты содержат отдельные разнополюсные магниты, изготовленные из редкоземельных материалов с высокой коэрцетивной силой, согласно полезной модели, дополнительно содержащем внутренний герметичный корпус, служащий защитным экраном между ведущей и ведомой полумуфтами и выполненный из магнитопроницаемого материала, при этом внутренняя ведомая полумуфта и крыльчатка рабочего колеса выполнены равного диаметра, а радиальный зазор между магнитами внешней ведущей полумуфты и магнитами внутренней ведомой полумуфты составляет не менее 4,5 мм.
В таком центробежном насосе с магнитной муфтой предпочтительно:
- на внешней ведущей и внутренней ведомой полумуфтах установлено равное количество магнитов;
магниты, установленные на полумуфтах, выполнены трапецеидальной формы;
i
i
- размещение магнитов на полумуфтах соответствует соотношениям: , , где m - фактическая масса каждого i-го магнита, φ - угол положения i-го магнита на полумуфте, n - общее количество магнитов на каждой полумуфте.
Выполнение внутренней ведомой полумуфты и крыльчатки рабочего колеса равного диаметра позволяет максимально увеличить диаметр ведомой полумуфты и обеспечить создание необходимого момента сцепления полумуфт при достаточно большом зазоре между магнитами ведущей и ведомой полумуфт (не менее 4,5 мм), что снижает трудоемкость и требования к точности изготовления самих полумуфт, крыльчатки и внутреннего герметичного корпуса, являющегося защитным экраном и обеспечивающего герметичность насоса, и повышает технико-эксплуатационные характеристики насоса, в частности позволяет снизить требования к степени очистки перекачиваемой жидкости.
Установка на внешних поверхностях ведущей и ведомой полумуфт равного количества магнитов обеспечивает создание необходимого момента сцепления полумуфт при большом зазоре (не менее 4,5 мм) между ними за счет суммирования моментов взаимодействия разнополюсных пар магнитов.
Трапецеидальная форма магнитов обеспечивает плавное изменение момента сцепления полумуфт за счет наклонного расположения стыков разнополюсных магнитов относительно оси вращения муфты, которое происходит при больших углах рассогласования полумуфт, что приводит к более устойчивой работе насоса без срыва магнитной муфты.
Размещение магнитов на поверхностях полумуфт, исходя из предложенных соотношений величин фактических масс магнитов, обеспечивает сортировку массива исходных данных по фактическим массам магнитов и выбор рационального их размещения для обеспечения минимальной величины дисбаланса собранных полумуфт, тем самым уменьшается трудоемкость окончательной динамической балансировки полумуфт.
Перечисленные существенные признаки заявляемой полезной модели выгодно отличают ее от прототипа.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется следующими чертежами:
фиг.1 - общий вид центробежного насоса с магнитной муфтой в продольном разрезе,
фиг.2 - общий вид центробежного насоса с магнитной муфтой в поперечном разрезе;
фиг.3 - развертка внешней поверхности магнитов муфты.
Центробежный насос с магнитной муфтой содержит корпус 1 с осевым впускным 2 и радиальным выпускным 3 каналами, крышку 4, размещенную в корпусе 1 ось 5 с установленным на ней рабочим колесом, состоящим из крыльчатки 6 с лопастями 7 и покрывного диска 8, при этом рабочее колесо связано с приводным валом 9 посредством магнитной муфты, состоящей из внешней ведущей полумуфты 10, установленной на приводном валу 9, и внутренней ведомой полумуфты 11, установленной на ступице крыльчатки 6, причем полумуфты 10, 11 содержат отдельные разнополюсные магниты 12, 13, изготовленные из редкоземельных материалов с высокой коэрцетивной силой, при этом дополнительно содержит внутренний герметичный корпус 14, служащий защитным экраном между ведущей и ведомой полумуфтами и выполненный из магнитопроницаемого материала, а внутренняя ведомая полумуфта 11 и крыльчатка 6 рабочего колеса выполнены равного диаметра, причем радиальный зазор между магнитами 12 внешней ведущей полумуфты 10 и магнитами 13 внутренней ведомой полумуфты 11 составляет не менее 4,5 мм.
В таком центробежном насосе с магнитной муфтой предпочтительно:
- на внешней ведущей 10 и внутренней ведомой 11 полумуфтах установлено равное количество магнитов 12, 13;
- магниты 12, 13, установленные на полумуфтах 10, 11, выполнены трапецеидальной формы;
- размещение магнитов 12, 13 на полумуфтах 10, 11 соответствует соотношениям , .
Центробежный насос с магнитной муфтой работает следующим образом.
Вращение приводного вала 9 с установленной на нем ведущей полумуфтой 10 за счет магнитных сил взаимодействия магнитов 12 ведущей полумуфты 10 с магнитами 13 ведомой полумуфты 11, действующих через магнитопроницаемую стенку внутреннего герметичного корпуса 14, передается на рабочее колесо, состоящее из крыльчатки 6 с лопастями 7 и покрывного диска 8.
При вращении рабочего колеса жидкость движется по межлопастным каналам от центра насоса к его периферии, создавая разряжение во впускном канале 2 и избыточное давление в выпускном канале 3 и обеспечивая тем самым перекачивание жидкости между полостями, соединенными с этими каналами.
Сопоставительный анализ предлагаемой полезной модели и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемой конструкции центробежного насоса с магнитной муфтой по сравнению с наиболее близким аналогом, что обеспечивает ей соответствие критерию «новизна».
Наличие отличительных признаков заявляемой полезной модели позволяет получить положительный эффект, выражающийся в снижении трудоемкости в изготовлении магнитной муфты и деталей насоса, а также в повышении технико-эксплуатационных характеристик центробежного насоса с магнитной муфтой.
Использование заявляемого центробежного насоса с магнитной муфтой в области насосостроения обеспечивает ему соответствие критерию «промышленная применимость».