ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОС

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, а именно к центробежным многоступенчатым электрическим насосам, которые могут использоваться как магистральные насосы или как погружные насосы. Магистральное исполнение насоса «Водомет» предназначен для повышения давления в водоподающей магистрали. Погружное исполнение насоса «Водомет» предназначено для подачи воды из скважин, колодцев, резервуаров и открытых водоемов в системах водоснабжения дома, орошения сада и огорода.
Известен погружной центробежный электронасос, который содержит выполненный в виде гильзы корпус с крышкой и с осевыми входным и выходным патрубками, насос, включающий рабочие ступени и вал, и электродвигатель, включающий ротор, закрепленный на полом валу, статор, закрепленный на внутренней поверхности гильзы, подшипниковые щиты, в расточках которых на подшипниках установлен полый вал, служащий для прохода перекачиваемой среды и имеющий с одной стороны открытый торец, а с другой - радиальные отверстия, при этом подшипниковые щиты снабжены уплотнениями, и электрокабель, уплотнение ввода которого включает обжимную втулку. При этом электронасос снабжен дистанционной втулкой, установленной между статором и подшипниковым щитом, размещенным со стороны рабочих ступеней насоса, и упругими кольцами круглого сечения. Подшипниковые щиты прижаты к дистанционной втулке и гильзе парой винт-гайка, при этом винт выполнен на полом валу, а гайка - с возможностью воздействия на торец одного из подшипников. Подшипники на полом валу и в расточках щитов установлены с возможностью осевого перемещения до упора в ограничительный элемент. В расточках подшипниковых щитов со сторон, обращенных к статору, выполнены уступы для ограничения перемещения подшипников, а между подшипником и уступом расточки одного из подшипниковых щитов установлено упругое кольцо. Крышка выполнена с резьбовым отверстием и внешней конической поверхностью и закреплена на гильзе упругим кольцом круглого сечения (RU 2198321).
Известен погружной многоступенчатый насос, содержащий ступени с направляющими аппаратами, в которые вмонтированы основные осевые опоры из износостойкого материала, крышками и рабочими колесами, каждое из которых имеет собственную дополнительную осевую опору, являющуюся также уплотнением, разделяющим полости всасывания и нагнетания, и выполненную в виде выступающего на торце рабочего колеса бурта, опирающегося на поверхность крышки; вал некруглого сечения, на котором по посадке с зазором установлена ступица рабочего колеса, посадочное отверстие которой соответствует некруглому сечению вала, и разделительные шайбы из антифрикционного материала, а ступица рабочего колеса выполнена выступающей над торцем последнего со стороны входа, разделительные шайбы установлены на валу с возможностью осевого перемещения по обе стороны ступицы рабочего колеса, каждая из шайб имеет отверстие, соответствующее некруглому сечению вала, и толщину, меньшую осевого зазора, образованного торцем ступицы и торцем основной опоры, перед первым рабочим колесом установлен направляющий аппарат с основной осевой опорой, торец которой, обращенный в сторону рабочего колеса, образует с разделительной шайбой осевой зазор, размер которого меньше высоты бурта дополнительной опоры рабочего колеса (RU 2234620).
Известен скважинный центробежный электронасос, содержащий насос, включающий цилиндрический корпус с кольцевым входом и цилиндрическим входным фильтром, крышку с выходным патрубком, рабочие ступени и вал, и электродвигатель, включающий ротор, статор, корпус в виде гильзы с уплотненными подшипниковыми щитами, в расточках которых на подшипниках установлен вал, и герметичный ввод электрокабеля через подшипниковый щит посредством установочной втулки, подшипниковые щиты прижаты к гильзе электродвигателя парой винт-гайка, при этом гайка выполнена как резьбовое осевое отверстие в валу, а винт - с возможностью воздействия на торец одного из подшипников, подшипники на валу и в расточках щитов установлены с возможностью осевого перемещения до упора в ограничительный элемент, при этом в расточках подшипниковых щитов со сторон, обращенных к статору, выполнены уступы для ограничения перемещения подшипников, а между подшипником и уступом расточки одного из подшипниковых щитов установлено упругое кольцо, кроме того, на периферии одного подшипникового щита выполнена канавка, а кольцевой вход насоса образован посредством выполнения в корпусе входных окон и концевых перемычек, последние вогнуты в упомянутую канавку и установлены в контакте с ее торцом, выполненным в виде конической поверхности, обращенной вершиной к оси насоса, корпус соединен с крышкой посредством резьбового соединения, причем крышка установлена в контакте с торцом последней ступени насоса, а фильтр - внутри корпуса с упором в торцы подшипникового щита и первой рабочей ступени, как опора ступеней насоса, для уплотнения ввода электрокабеля в подшипниковом щите выполнено ступенчатое отверстие, а в установочной втулке - коническое отверстие, при этом в ступенчатое отверстие установлено упругое кольцо, зажатое поверхностями конического отверстия установочной втулки, ступенчатого отверстия подшипникового щита и электрокабеля (RU 2208708).
Недостатки известных электронасосов состоят в сложности конструкции, недостаточных долговечности и надежности работы насоса из-за повышенных внутренних утечек, наличия нагрузки корпуса электродвигателя и разделительной мембраны от воздействия давления, развиваемого насосными ступенями и подаваемого насосом.
Известен центробежный многоступенчатый электронасос, содержащий установленные в корпусах электродвигатель и насосные ступени, включающие направляющие аппараты, в которые вмонтированы осевые опоры из износостойкого материала, крышки ступеней и рабочие колеса, каждое из которых имеет уплотнение, разделяющее полости всасывания и нагнетания и выполненное в виде выступающего на торце рабочего колеса бурта, опирающегося на закрепленный на крышке ступени уплотнительный элемент, вал некруглого сечения, на котором по посадке, допускающей осевое перемещение, установлены ступицы рабочих колес, антифрикционные шайбы, взаимодействующие с осевыми опорами, и кабель, причем электронасос снабжен общим кожухом с передней и задней крышками, встроенной конденсаторной коробкой, в которой размещены конденсатор и разъемы для соединения кабеля с обмотками электродвигателя, и опорой вала насосной части, выполненной в виде антифрикционной втулки, закрепленной в передней крышке, при этом электродвигатель размещен со стороны выхода из насосных ступеней, его корпус установлен в кожухе с образованием кольцевого канала и промежуточной опоры, передний подшипниковый щит электродвигателя герметизирован упругой мембраной, а закрепленный на крышке ступени уплотнительный элемент выполнен в виде тонкостенной кольцевой вставки. При выполнении электронасоса погружным вход в насос (со стороны всасывания) выполняется в виде сетчатых всасывающих окон в передней крышке, а при выполнении электронасоса магистральным вход в насос выполняется в виде штуцера в передней крышке (RU 77652, прототип).
Недостатки известных электронасосов состоят в недостаточных долговечности и надежности работы насоса из-за наличия внутренних утечек, наличия нагрузки корпуса электродвигателя и разделительной мембраны от воздействия давления, развиваемого насосными ступенями и подаваемого насосом.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного центробежного многоступенчатого электронасоса и расширение арсенала центробежных многоступенчатых электронасосов.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи заключается в повышении долговечности и надежности работы насоса за счет снижения внутренних утечек и обеспечения разгрузки корпуса электродвигателя и разделительной мембраны от воздействия давления нагнетания, развиваемого насосными ступенями, благодаря конструктивному выполнению промежуточного корпуса, а также за счет расположения термовыключателя вне маслозаполненного объема электродвигателя. Выполнение подшипника вала электродвигателя выполнен залитым в подшипниковый щит при отливке также направлено на повышение долговечности и надежности работы насоса.
Сущность полезной модели состоит в том, что центробежный многоступенчатый электронасос содержит кожух, в котором размещены последовательно установленные в корпусах и соединенные валами электродвигатель и насосные ступени с рабочими колесами, причем электродвигатель размещен со стороны нагнетания насосных ступеней, и установлен в кожухе с образованием кольцевого канала для перекачиваемой среды, при этом электродвигатель снабжен промежуточной опорой и передним подшипниковым щитом, герметизированным упругой мембраной, а на валу электродвигателя последовательно установлены на двух уплотнениях ступенчатая передняя крышка электродвигателя и ступенчатый промежуточный корпус, выполненные с каналами для соединения наружной поверхности мембраны со стороной всасывания насосных ступеней, и с каналами для соединения кольцевого канала кожуха со стороной нагнетания насосных ступеней.
Предпочтительно, передняя крышка электродвигателя и промежуточный корпус последовательно размещены между подшипниковым щитом электродвигателя и муфтой, причем передняя крышка электродвигателя выполнена со сквозными отверстиями, оперта с одной стороны на мембрану с образованием кольцевой полости, и выполнена уплотненной относительно вала электродвигателя, внутренней стенки кожуха и промежуточного корпуса, который выполнен в виде втулки с коническим центральным выступом, опертым на переднюю крышку электродвигателя и уплотненного относительно вала последнего, и, соединенного перемычкой, с коническим центральным выступом периферийной кольцевой гильзы, уплотненной относительно промежуточной опоры и опоры пакета насосных ступеней, и выполненного с осевыми и радиальными непересекающимися отверстиями, причем осевые отверстия связаны с кольцевым каналом кожуха и со стороной нагнетания пакета ступеней, а радиальные отверстия связаны со стороной всасывания последних и с кольцевой полостью, образованной между мембраной подшипникового щита и передней крышкой электродвигателя.
Кроме того, насосные ступени снабжены направляющими аппаратами и осевыми опорами, рабочие колеса имеют уплотнения, разделяющее полости всасывания и нагнетания, и антифрикционные шайбы, взаимодействующие с осевыми опорам, при этом вал насосных ступеней выполнен некруглого сечения с возможностью осевого перемещения установленных на нем рабочих колес, и снабжен со стороны, противоположной электродвигателю, опорой в виде антифрикционной втулки, а подшипник вала электродвигателя выполнен залитым в подшипниковый щит при отливке последнего.
При этом уплотнения насосных ступеней выполнены в виде тонкостенных кольцевых вставок, электронасос снабжен встроенной конденсаторной коробкой, в которой размещены термовыключатель, конденсатор и разъемы для соединения кабеля с обмотками электродвигателя, осевые опоры насосных ступеней выполнены из износостойкого материала, кожух выполнен с передней и задней крышками, а антифрикционная втулка закреплена в передней крышке, электронасос снабжен штуцером в задней крышке, а электродвигатель выполнен с короткозамкнутым ротором и маслонаполненным корпусом.
На фиг.1 изображен погружной центробежный многоступенчатый электронасос «Водомет-Про» с поплавковым выключателем, продольный разрез, на фиг.2 - узел А по фиг.1, на фиг.3 - увеличенный фрагмент в зоне уплотнений вала электродвигателя, на фиг.4 - ступенчатый промежуточный корпус в объемной проекции, на фиг.5 - ступенчатый промежуточный корпус вид спереди, на фиг.6 - разрез А-А по фиг.5, на фиг.7 - разрез В-В по фиг.5.
Центробежный многоступенчатый электронасос «Водомет» содержит установленные в корпусах электродвигатель 1, встроенную конденсаторную коробку 2 и насосные ступени 3 (пакет насосных ступеней), размещенные в едином кожухе 4 и центрируемые передней и задней крышками 5, 6 и промежуточной опорой 7. Электродвигатель 1 - маслозаполненный асинхронный с короткозамкнутым ротором 8, установленным на подшипниках качения 9. Передний подшипниковый щит 10 электродвигателя 1 герметизирован упругой мембраной 11. Подшипник 9 залит в щит 10 в момент отливки его на термопластавтомате. Таким образом, наружное кольцо подшипника 9 облито пластиком, что обеспечивает надежную его фиксацию в подшипниковом щите 10.
Встроенная конденсаторная коробка 2 представляет собой герметичную полость, служащую для размещения конденсатора 13 и разъемов 14 для соединения кабеля 15 с обмотками электродвигателя 1. Также в конденсаторной коробке располагается термовыключатель 30, смонтированный на тепловом контакторе 29. Вал 16 насосных ступеней 3 выполнен некруглого сечения, например, шестигранный, соединен с валом 17 электродвигателя 1 посредством муфты 18. Насосные ступени 3 включают рабочие колеса 19 и антифрикционные шайбы 20. Рабочие колеса 19 установлены на шестигранном валу 16 по посадке, допускающей осевое перемещение при монтаже, для чего ступицы рабочих колес 19 имеют посадочные отверстия, соответствующие некруглому сечению вала 16.
Антифрикционные шайбы 20 взаимодействуют с осевыми опорами из износостойкого материала, выполненными в виде керамических вставок 21, которые вмонтированы в направляющие аппараты 22. Насосные ступени 3 включают также направляющие аппараты 22, между которыми устанавливаются крышки 23 с имеющимися на них уплотнительными кольцевыми элементами, контактирующими с рабочими колесами 19. Вставки 21 опираются на бурты, выступающие на торцах рабочих колес 19, и образуют уплотнения, разделяющие полости (не обозначены) всасывания и нагнетания. Направляющие аппараты 22 герметизируются радиальными уплотнениями и образуют с насосными ступенями 3 герметичный пакет. Пакет насосных ступеней 3 в свою очередь опирается на опору 28, сопряженную с промежуточным ступенчатым корпусом 26 в котором установлено уплотнение 27 насосной части. Корпус 26 и передняя крышка 25 электродвигателя 1 в совокупности образуют систему каналов 32,37,38. Каналы 32 выполнены передней крышке 25 вдоль ее оси. Каналы 37,38 не пересекаются друг с другом и выполнены в корпусе 26, причем продольные каналы 37 вдоль его оси, а каналы 38 - радиально. В задней крышке 6 насоса расположены проушины (не изображены) для закрепления троса, а также герметичные вводы (гермовводы) кабеля 15 поплавкового выключателя 31 и сетевого кабеля 15. При исполнении насоса без поплавкового выключателя 31, задней крышке 6 выполняется гермоввод только для сетевого кабеля 15. В передней крышке 5 электронасоса установлена антифрикционная втулка 24, служащая опорой вала 16 пакета насосных ступеней 3. В передней крышке 5 выполнены сетчатые всасывающие окна (не изображены), препятствующие проникновению в электронасос крупных частиц, а также каналы (не изображены) для сообщения полости 33 мембраны 11 с окружающей электронасос средой.
Передняя крышка 25 электродвигателя 1 и промежуточный корпус 26 последовательно размещены между подшипниковым щитом 10 электродвигателя 1 и муфтой 18, причем передняя крышка 25 электродвигателя 1 выполнена со сквозными отверстиями 32, оперта с одной стороны на мембрану 11 с образованием кольцевой полости 33, и выполнена уплотненной относительно вала 17 электродвигателя 1, а также внутренней стенки кожуха 4 и промежуточного корпуса 26. Корпус 26 выполнен в виде втулки с коническим центральным выступом 34, опертым на переднюю крышку 25 и уплотненным относительно вала 17. Выступ 34 соединен перемычкой 35 с периферийной кольцевой гильзой 36 корпуса 26, уплотненной относительно промежуточной опоры 7 и опоры 28 пакета насосных ступеней 3. Корпус 26 выполнен с непересекающимися отверстиями 37,38. Отверстия 37 выполнены продольными (направленными параллельно оси корпуса 26), а отверстия 38 (на фиг.3 изображены пунктиром) выполнены радиальными относительно оси корпуса 26. Отверстия 37 связаны с кольцевым каналом кожуха 4 и со стороной нагнетания пакета ступеней 3, а радиальные отверстия 38 связаны со стороной всасывания последних и с кольцевой полостью 33, образованной между мембраной 11 подшипникового щита 10 и передней крышкой 25 электродвигателя 1. Существенной особенностью насоса «Водомет-Про» является наличие передней крышки 25 и промежуточного корпуса 26 с уплотнениями 12,27, размещенными в коническом выступе 34, и имеющими разное назначение. Уплотнение 27 насосной части изолирует электродвигатель 1 от воздействия избыточного давления, создаваемого насосными ступенями 3, в то время, как уплотнение 12 электродвигателя 1 герметизирует непосредственно электродвигатель 1 и разделяет с одной стороны его внутренний объем, заполненный маслом, а с другой лишь среду, в которую погружен электронасос.
Электронасос работает следующим образом. Перекачиваемая среда поступает в сетчатые отверстия крышки 5. Далее за счет вращения рабочих колес 19 насосных ступеней 3 перекачиваемая среда получает приращение кинетической энергии, которая в направляющих аппаратах 22 преобразуется в энергию давления. Под давлением через внутреннюю полость опоры 28, систему каналов 37 промежуточного корпуса 26 и его зазор с передней крышкой 25 электродвигателя 1, перекачиваемая среда поступает в кольцевой канал между кожухом 4 и корпусами электродвигателя 1 и далее - корпусом конденсаторной коробки 2, охлаждая электродвигатель 1, и через, присоединяемый снаружи шланг, направляется потребителю. Радиальные и осевые силы, возникающие при работе насоса, дополнительно к подшипникам 9 электродвигателя 1 воспринимаются антифрикционной втулкой 24. Образование контактных уплотнений между буртами рабочих колес 19 насосных ступеней 3 и уплотнительными кольцевыми элементами крышек 23, предотвращает утечки перекачиваемой среды. Упругая мембрана 11 позволяет обеспечить уравновешивание давления внутри и снаружи электродвигателя 1 и разгрузить уплотнение 12 электродвигателя 1 от давления нагнетания. Система каналов 32, 37, 38 позволяет изолировать подшипниковый щит 10 с подшипником 9, уплотнение 12 электродвигателя 1 и мембрану 11 от давления, развиваемого насосом, сообщая их полость 33 со средой, в которую погружен электронасос.
При этом движение перекачиваемой среды от нагнетания насосных ступеней 3 в кольцевой канал кожуха 4 происходит через отверстия 37, а сообщение полости 33 мембраны 11 с окружающей средой (всасыванием ступеней 3) - через отверстия 38, 32. Тепловой контактор 29 предотвращает работу электродвигателя 1 при превышении температуры масла в нем более 75°C. Это позволяет исключить воздействие высокого давления на элементы электродвигателя 1, находящегося в одном кожухе 4 с насосной частью (ступенями 3), в частности на уплотнение 12 и мембрану 11, что обеспечивает повышение надежности и долговечности электронасоса. Кроме того, поскольку направляющий аппарат 22 имеет свое радиальное уплотнение, это исключает утечки перекачиваемой среды и позволяет обеспечить абсолютную герметичность пакета насосных ступеней 3. Расположение термовыключателя 29, вынесенного из маслозаполненного объема электродвигателя 1 в конденсаторную коробку 2 повышает надежность его работы, облегчает диагностику и ремонт электронасоса при эксплуатации. Все это направлено на повышение надежности и долговечности насоса в целом. Указанные усовершенствования делают предлагаемый электронасос «Водомет-Проф» надежным, долговечными ремонтопригодным.