Модульный насосный агрегат и насосный модуль для использования в нем
MODULAR PUMP UNIT AND PUMP MODULE FOR USING THEREIN

Группа изобретений относится к модульным насосным агрегатам и может применяться для перекачки больших объемов жидкости, используя при этом по крайней мере один насосный модуль. Как насосный агрегат, так и насосный модуль могут входить в состав мобильных станций пожаротушения.
Известна модульная дизельная насосная станция по патенту RU 150412 (опубл. 20.02.2015, Бюл. №5), содержащая раму, дополнительную раму, насосы и блок-контейнер.
Основным недостатком данной модульной дизельной насосной станции является конструкция блок-контейнера, которая не позволяет монтировать несколько насосных станций или насосов в общую систему, работающую вместе как единый агрегат. Кроме того, модульная дизельная насосная станция обладает невысокой прочностью, т.к. ее рама не обеспечивает достаточную защиту установки от ударов и ускорений при ее эксплуатации или транспортировке.
Известно устройство для откачки больших объемов жидкости по патенту US 6773238 (опубл. 18.01.2001), имеющее по меньшей мере два насоса, совместно подключенных к напорной линии и соединенных одним приводом. Кроме того, устройство содержит единый модуль, образованный рамой.
Недостатком данного технического решения является невысокая разновидность конфигураций расположения насосов, т.к. в устройстве несколько насосов расположены в одной горизонтальной плоскости и объединены одним приводом. Снижение вибрации происходит только в зоне установки насосов, т.к. ее уменьшение осуществляется за счет согласования пульсации насосов, соединенных одним приводом.
Прототипом заявленного изобретения является модульное насосное распределительное устройство по патенту US 5480288 (опубл. 02.01.1996), содержащее несколько приводных насосов в модульных шкафах (модули), которые могут быть соединены друг с другом в различных направлениях.
Данная конструкция модульного насосного устройства также не обеспечивает необходимой защиты насосов от вибрационных нагрузок, т.к. наличие на боковых поверхностях устройства листовых металлических панелей не защищает его от множественных ударов и ускорений. Кроме того, модульное насосное устройство также включает насосы, попарно подключенные к одному приводу, в результате чего конструкция имеет меньше вариантов компоновки насосов.
Технический результат состоит в расширении области применения за счет увеличения вариантов пространственной компоновки модульных насосных агрегатов с насосами с целью их компактного размещения в небольших и узких помещениях или при транспортировке в контейнерах с малым объемом, а также в упрощении процесса регулирования производительности насосного агрегата за счет изменения количества подключенных модулей при одновременном повышении прочности конструкции насосного агрегата и ее устойчивости к вибрациям.
Технический результат в части модульного насосного агрегата достигается за счет того, что он содержит по меньшей мере один насосный модуль, каждый из которых включает раму и установленные в ней электродвигатель, редуктор и насос для перекачки жидкости, причем рама каждого насосного модуля выполнена с возможностью разъемного соединения с рамой по меньшей мере одного такого же насосного модуля.
Технический результат в части насосного модуля для использования в модульном насосном агрегате достигается за счет того, что он включает раму и установленные в ней электродвигатель, редуктор и насос для перекачки жидкости, причем рама выполнена с возможностью разъемного соединения с рамой по меньшей мере одного такого же насосного модуля.
Возможны варианты:
- рама представляет собой пространственную конструкцию в форме прямоугольного параллелепипеда из жестко соединенных друг с другом ребер жесткости;
- рама содержит горизонтальное основание и установленные на нем вертикальные стойки, соединенные между собой;
- рама снабжена дополнительными ребрами жесткости;
- ребра жесткости выполнены из металлических элементов любого профиля;
- в раме образованы крепежные отверстия;
- модульный насосный агрегат снабжен общим входным трубопроводом, к которому подключается насос для перекачки жидкости каждого насосного модуля;
- модульный насосный агрегат снабжен общим выходным трубопроводом, к которому подключается насос для перекачки жидкости каждого насосного модуля;
- модульный насосный агрегат снабжен по меньшей мере одной коробкой электроразъемов;
- модульный насосный агрегат снабжен по меньшей мере одним измерительным прибором;
- каждый насосный модуль снабжен по меньшей мере одним клапаном сброса и регулировки давления.
Таким образом, благодаря наличию рамы, установке в нее элементов насосного модуля и выполнению рамы с возможностью разъемного соединения с рамой по меньшей мере одного такого же насосного модуля достигается расширение области применения за счет возможности увеличения вариантов пространственной компоновки модульных насосных агрегатов с насосами с целью их компактного размещения в небольших и узких помещениях или при транспортировке в контейнерах с малым объемом. Предлагаемая конструкция позволяет оптимально использовать пространство для размещения насосного агрегата за счет возможности создания сборно-разборной многоуровневой конструкции, соединяя друг с другом насосные модули как горизонтально, так и вертикально в зависимости от конфигурации насоса для перекачки жидкости и в количестве, определяемом необходимым объемом жидкости, требуемой для перекачки. При этом благодаря возможности изменения количества подключенных модулей достигается упрощение процесса регулирования производительности всего насосного агрегата. В результате эксплуатации модульный насосный агрегат может подвергаться различным видам статических и динамических воздействий в виде нагрузок, вибраций, ударов и ускорений. Поэтому одновременно с указанными результатами повышается прочность конструкции насосного агрегата и ее устойчивость к вибрациям за счет уменьшения воздействия вибраций и ударов на установленные внутри модулей насосы и защите элементов от механических воздействий, создаваемых, например, при транспортировке.
На фиг. 1 представлен модульный насосный агрегат, в частности состоящий из четырех насосных модулей, в ракурсе три четверти. На фиг. 2 представлен вид сверху на насосный модуль со снятыми вертикальными стойками и верхним основанием, соответственно. На фиг. 3 представлена рама, на фиг. 4 - основание рамы.
На фигурах обозначены:
1 - рама;
1.1 - нижнее основание;
1.2 - верхнее основание;
1.3 - вертикальные стойки;
2 - электродвигатель;
3 - редуктор;
4 - насос для перекачки жидкости;
5 - крепежные отверстия для оборудования;
6 - крепежные отверстия для соединения с рамами других насосных модулей;
7 - общий входной трубопровод;
8 - общий выходной трубопровод;
9 - дополнительный подкачивающий насос;
10 - дополнительный насос;
11 - основание дополнительного насоса.
Модульный насосный агрегат (Фиг. 1, 2) содержит по меньшей мере один насосный модуль (в представленном варианте исполнения приведена компоновка и соединение четырех насосных модулей), каждый из которых включает раму 1 и установленные в ней электродвигатель 2, редуктор 3 и насос 4 для перекачки жидкости (масло, вода, гликоль, антифриз и др.), причем рама 1 каждого насосного модуля выполнена с возможностью разъемного соединения с рамой 1 по меньшей мере одного такого же насосного модуля.
Количество насосных модулей может быть от одного до теоретически бесконечного количества. На практике, количество модулей определяется объемом жидкости, требуемой для перекачки.
Рама 1 (Фиг. 3) представляет собой, например, пространственную конструкцию в форме прямоугольного параллелепипеда из жестко соединенных друг с другом с помощью сварки ребер жесткости, образующих каркас. При этом рама 1 может содержать верхнее и нижнее горизонтальные основания 1.1 и 1.2 (Фиг. 4), образованные из пересекающихся ребер жесткости, и установленные между ними на нижнем основании 1.1 вертикальные стойки 1.3, соединенные между собой. Причем верхнего основания 1.2 может не быть, вертикальные стойки 1.3 соединены между собой в средней части, а рама другого насосного модуля устанавливается непосредственно на вертикальные стойки 1.3.
Вертикальные стойки 1.3 могут быть установлены на основание 1.1 как по углам, так и в средней части, неразборно или сборно-разборно с помощью дополнительных разъемных соединений.
Кроме того, рама 1 может быть снабжена дополнительными ребрами жесткости, расположенными под углом к основным ребрам и обеспечивающими дополнительную жесткость конструкции.
Все ребра жесткости выполнены из металлических элементов любого профиля, например П-образного, круглого, таврового, прямоугольного сечения и др. Ребра жесткости могут быть полыми и цельными и снабжены усиливающими элементами.
В раме 1 могут быть образованы крепежные отверстия 5, предназначенные для закрепления в раме 1 электродвигателя 2, редуктора 3 и насоса 4 с помощью крепежных изделий и расположенные, например, на нижнем горизонтальном основании 1.1. В раме 1 могут быть образованы крепежные отверстия 6, предназначенные для закрепления на раме 1 рамы другого такого же насосного модуля с помощью крепежных изделий и расположенные по периметру оснований 1.1 и 1.2. При этом рамы 1 насосных модулей могут быть скреплены между собой с помощью других устройств скрепления, например хомутов, зажимов и др., обеспечивающих сборно-разборное надежное скрепление рам.
Рамы 1 насосных модулей могут быть соединены между собой в горизонтальной и/или вертикальной плоскости, а также перпендикулярно, в зависимости от отведенного под установку агрегата пространства.
Геометрия пространственной рамы 1 и ее оснований 1.1 и 1.2, усиленная угловыми связями из профилированной стали, формирующими треугольную ячеистую структуру, обеспечивает надежность конструкции модульного насосного агрегата при воздействии на нее синусоидальных колебаний от 0 до 120 Гц и одиночных ударных нагрузок усилием до 200 G.
Внутренний размер рамы 1 выполнен соответствующим для размещения в ней электродвигателя 2, редуктора 3 и насоса 4.
Насосы 4 могут быть закреплены на раме 1 с помощью поддерживающих опор.
Модульный насосный агрегат может быть снабжен общим входным трубопроводом 7, к которому подключается насос 4 для перекачки жидкости каждого насосного модуля своей линией (трубопроводами) низкого давления.
Модульный насосный агрегат может быть снабжен общим выходным трубопроводом 8, к которому подключается насос 4 для перекачки жидкости каждого насосного модуля своей линией (трубопроводами) высокого давления.
Общий входной и общий выходной трубопроводы 7 и 8 могут быть ориентированы в одну или в разные стороны.
Однако насосы 4 могут подключаться каждый напрямую к системе подачи и отвода жидкости, без общих трубопроводов.
Все трубопроводы насосного агрегата могут быть закреплены на раме 1. Кроме того, на раме 1 могут быть закреплены кронштейны для основного и вспомогательного оборудования агрегата и модулей.
Модульный насосный агрегат и каждый насосный модуль может быть снабжен по меньшей мере одной коробкой электроразъемов и по меньшей мере одним измерительным прибором, которые может быть закреплена на любой из рам 1. В качестве измерительных приборов могут быть применены датчики давления, датчики расхода, датчики уровня, обнаружения пожара.
Каждый насосный модуль может быть снабжен по меньшей мере одним клапаном сброса и регулировки давления.
Рама 1 насосного модуля может быть выполнена с возможностью установки на ней дополнительного подкачивающего насоса 9 (с электродвигателем и редуктором) или насосов 10 (с электродвигателями и редукторами) с такой же производительностью как и у насосов 4, установленных внутри насосных модулей, или меньшей производительностью. Насосы 10 могут быть установлены на основании 11, совместимом с основанием 1.2 насосных модулей.
Каждый насосный модуль выполнен таким образом, что позволяет легко подключать их в единый модульный насосный агрегат, при этом обеспечивает доступ к смотровым окнам и сливным пробкам всех насосов модульного насосного агрегата. Кроме того, модульный насосный агрегат при различной компоновке насосных модулей обеспечивает его обслуживаемость с разных сторон, а также съемность его составных частей без разборки насосного агрегата.
Насосный модуль может использоваться как в составе модульного насосного агрегата, так и отдельно.
Агрегат перед началом эксплуатации должен быть закреплен на фундаменте (полу).
Заявляемый насосный агрегат применяют следующим образом.
Один или несколько насосных модулей компонуют в насосный агрегат, устанавливая их один на другой, размещая рядом или разнося между собой на определенное расстояние. При этом модули объединяются посредством одновременного соединения (в случае их наличия) в один входной трубопровод 7 и один выходной трубопровод 8, обеспечивающие возможность одновременной подачи всеми насосными модулями перекачиваемой жидкости. При этом задача как отдельного модуля, так и всех вместе поднимать давление жидкости на выходном коллекторе до заданного уровня. При этом применяется принцип последовательного и/или параллельного гидравлического подключения насосных модулей в зависимости от падения давления в трубопроводе нагнетания, обуславливаемого одномоментным фиксируемым расходом жидкости. Подключение каждого последующего насосного модуля в общую работу насосного агрегата осуществляется одним или несколькими щитами управления, получающими одиночные или комплексные электрические команды от ручных или дистанционных, или автоматизированных средств управления (к которым относятся датчики давления, датчики расхода, кнопки пуска, датчики уровня, сигналы систем обнаружения пожара).
При поломке одного или нескольких насосов/электродвигателей модульного насосного агрегата существует возможность изменять схему подключения насосов, исключая из последовательности подключения неработающий насос или насосы, что в целом может повлиять на производительность насосного агрегата, но не приведет к его остановке.