НАСОСНОЕ УСТРОЙСТВО
PUMP ARRANGEMENT

Данное изобретение касается насосного устройства, в частности насосного устройства с магнитной муфтой, содержащего внутреннее пространство, образованное корпусом насоса указанного насосного устройства, герметизирующий стакан, герметично уплотняющий заключенную в нем камеру относительно внутреннего пространства, образованного корпусом, вал рабочего колеса, приводимый во вращение вокруг оси вращения, рабочее колесо, установленное на одном конце вала рабочего колеса, внутренний ротор, установленный на другом конце вала рабочего колеса, вспомогательное рабочее колесо, установленное в камере, и внешний ротор, взаимодействующий с внутренним ротором.
Из DE 2754840 А1 известно такого рода насосное устройство с магнитной муфтой, содержащее вспомогательное рабочее колесо. Вспомогательное рабочее колесо выполнено дискообразным и снабжено радиальными сверлеными отверстиями. Этот вариант выполнения в отношении своего КПД представляет собой, однако, неэффективный вариант рабочего колеса, соответственно, транспортировки и снижает общий КПД насосного устройства. К тому же необходимы порядочные затраты на изготовление вспомогательного рабочего колеса.
Задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить насосное устройство с магнитной муфтой, содержащее простой в изготовлении электропривод нагнетателя смазки с улучшенным КПД.
Эта задача изобретения решается тем, что вспомогательное рабочее колесо закреплено на внутреннем роторе.
Поскольку это вспомогательное рабочее колесо своей открытой стороной закреплено на обращенной к дну герметизирующего стакана торцевой стороне внутреннего ротора, то можно воспользоваться преимуществами закрытого канального рабочего колеса при существенно более простом в изготовлении открытом рабочем колесе. Кроме того, такое рабочее колесо не имеет ступицы, и его легко монтировать и демонтировать.
Согласно одному варианту осуществления герметизирующий стакан обладает основной частью с одной открытой стороной и одной закрытой сводчатым дном стороной, лежащей напротив открытой стороны, а вспомогательное рабочее колесо имеет опорный диск, наружная поверхность которого, обращенная к дну герметизирующего стакана, имеет кривизну.
Поскольку кривизна наружной поверхности опорного диска по существу соответствует кривизне дна герметизирующего стакана, то образуемая обычно сводчатым дном герметизирующего стакана мертвая зона заполняется, благодаря чему не требуется дополнительного осевого конструктивного пространства, необходимого для магнитной муфты. Кроме того, не происходит ненужного снижения прочности на сжатие герметизирующих стаканов.
Для улучшения управления потоком среды при входе в область входа текучей среды вспомогательного рабочего колеса в идеале в центре опорного диска предусмотрен выступ параболоидного типа.
Согласно еще одному варианту осуществления предусмотрено, что на опорном диске с радиальным промежутком от выступа выполнено несколько гребешков, которые образуют лопатки, а также соответствующие каналы вспомогательного рабочего колеса.
Согласно другому варианту осуществления предлагается, чтобы каналы рабочего колеса имели дно канала, выполненное подобно одностоечной коробовой арки. Это ведет к улучшению управления потоком.
При еще одном варианте осуществления данного изобретения предусмотрено, что обращенная от опорного диска верхняя сторона лопаток вблизи входной кромки канала имеет уступ. Этот уступ служит в качестве центровочного бурта и центрирующего приспособления для точной ориентации закрепленного на внутреннем роторе вспомогательного рабочего колеса.
В плане простого и экономичного изготовления вал рабочего колеса и внутренний ротор образуют дисковую крышку вспомогательного рабочего колеса, противоположную опорному диску.
Согласно другому предпочтительному выполнению в образующих лопатки гребешках выполнены дополнительные каналы рабочего колеса, которые, проходя в радиальном направлении от наружной боковой поверхности, подходят близко к уступу.
Для улучшения управления потоком среды эти дополнительные каналы рабочего колеса имеют дно канала, которое по меньшей мере частично обладает кривизной, по существу соответствующей кривизне наружной поверхности опорного диска.
Согласно изобретению вал рабочего колеса имеет осевой канал, который соединен с областью входа для текучей среды вспомогательного рабочего колеса.
В рамках данного изобретения предлагается в другом варианте выполнения предусмотреть во внутреннем роторе каналы для текучей среды, впадающие в дополнительные каналы вспомогательного рабочего колеса.
Примеры выполнения данного изобретения представлены на чертежах и в нижеследующем описании поясняются более подробно. На чертежах показано следующее:
Фиг. 1 - продольное сечение насосного устройства с магнитной муфтой, содержащее предлагаемое изобретением вспомогательное рабочее колесо,
Фиг. 2 - продольное сечение насосного устройства с магнитной муфтой по Фиг. 1 в плоскости, повернутой на 90° относительно плоскости Фиг. 1,
Фиг. 3 - соответствующее Фиг. 1 вспомогательное рабочее колесо в увеличенном масштабе,
Фиг. 4 - детальное изображение в аксонометрии вспомогательного рабочего колеса по Фиг. 3,
Фиг. 5 - детальное изображение в аксонометрии другого варианта выполнения предлагаемого изобретением вспомогательного рабочего колеса,
Фиг. 6 - продольное сечение насосного устройства с магнитной муфтой, содержащего предлагаемое изобретением вспомогательное рабочее колесо по Фиг. 5,
Фиг.7 - продольное сечение насосного устройства с магнитной муфтой по Фиг. 6 с внутренним ротором, повернутым на 45° относительно Фиг. 6, и
Фиг. 8 - продольное сечение насосного устройства с магнитной муфтой по Фиг. 6 в плоскости, повернутой на 90° относительно Фиг. 6.
На Фиг. 1 и 2 показано насосное устройство 1 в форме насосного устройства с магнитной муфтой. Насосное устройство 1 содержит выполненный из нескольких деталей корпус 2 центробежного насоса, включающий в себя 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 установлена 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 охватываемую им и крышкой 4 корпуса камеру 12 относительно внутреннего пространства 1.
Приводимый во вращение вокруг оси А вращения вал 3 рабочего колеса проходит сквозь ограничиваемую посредством гидравлического корпуса 3 и крышки 4 корпуса проточную камеру 14 через предусмотренное в крышке 4 корпуса отверстие 15 в камере 12.
На лежащем внутри проточной камеры 14 конце вала 13 рабочего колеса закреплено рабочее колесо 16, а на противоположном конце вала, имеющем два участка 13а, 13b вала с увеличенными диаметрами, установлен находящийся внутри камеры 12 внутренний ротор 17. Внутренний ротор 17 снабжен несколькими магнитами 8, которые расположены на обращенной к герметизирующему стакану 10 стороне внутреннего ротора 17. На внутреннем роторе 17 посредством винтов 19 или других подходящих крепежных средств закреплено вспомогательное рабочее колесо 20.
Между рабочим колесом 16 и внутренним ротором 17 установлена система 21 подшипников, взаимодействующая с валом 3 рабочего колеса, приводимым во вращение вокруг оси А вращения.
Не представленный на чертежах приводной двигатель, предпочтительно электродвигатель, приводит в движение приводной вал 22. Приводимый во вращение вокруг оси А вращения приводной вал 22 установлен по существу коаксиально валу 13 рабочего колеса. Приводной вал 22 проходит через крышку 7 подшипника, держатель 6 подшипника и по меньшей мере частично входит в колпак 5 держателя подшипника. Приводной вал 22 установлен в двух шарикоподшипниках 23, 24, размещенных в держателе 6 подшипника. На свободном конце приводного вала 22 установлен внешний ротор 26, несущий на себе несколько магнитов 25. Магниты 25 расположены на обращенной к герметизирующему стакану 10 стороне внешнего ротора 26. Внешний ротор 26 проходит по меньшей мере частично за герметизирующий стакан 10 и взаимодействует с внутренним ротором 17 таким образом, что вращающийся внешний ротор 26 посредством магнитных сил приводит во вращательное движение внутренний ротор 17 и, тем самым, вал 13 рабочего колеса, точно так же, рабочее колесо 16.
Представленный на Фиг. 3 в увеличенном масштабе герметизирующий стакан 10 имеет по существу цилиндрическую основную часть 27. Основная часть 27 на обращенной к крышке 4 корпуса стороне открыта, а на стороне, противоположной этой открытой стороне, закрыта посредством сводчатого дна 28. На открытой стороне расположен кольцевой присоединительный фланец 29, который выполнен как одно целое с основной частью 27 или закреплен на ней сваркой или посредством иных подходящих крепежных средств или приспособлений, например, винтов, заклепок или подобных крепежных элементов. Присоединительный фланец 29 имеет несколько проходящих параллельно оси А вращения сверленых отверстий 30, сквозь которые винты 31 могут пропускаться и ввинчиваться в соответствующие резьбовые отверстия в крышке 4 корпуса. Дно 28 герметизирующего стакана 10 образовано посредством выпуклой области 32, по существу имеющей форму шарового сегмента, и лежащей снаружи областью 33 бортика, формирующей переходную область между основной частью 27 и выпуклой областью 32.
Как видно на Фиг. 3 и 4, вспомогательное рабочее колесо 20 имеет опорный диск 34, наружная поверхность которого, обращенная к дну 28 герметизирующего стакана 10, обладает кривизной. Кривизна наружной поверхности опорного диска 34 по существу соответствует кривизне дна 28 герметизирующего стакана 10. В центре опорного диска 34 предусмотрен параболоидного вида выступ 35 в области входа 36 текучей среды. Кроме того, на опорном диске 34 на радиальном расстоянии от выступа 35 образовано несколько гребешков, которые образуют лопатки 37 с обращенной к выступу 35 входной кромкой 38 канала, а также соответствующие каналы 39 вспомогательного рабочего колеса 20. Указанный выступ 35 способствует улучшению управления потоком среды на входе в каналы 39 вспомогательного рабочего колеса 20. В показанном примере выполнения лопатки 37 изогнуто проходят от области входа 36 текучей среды до наружной боковой поверхности 40 вспомогательного рабочего колеса 20. Каналы 39 имеют дно 41 канала, которое в свою очередь выполнено сводчатым, причем его форма по существу соответствует кривизне наружной поверхности опорного диска 34. Дно 41 каналов 39 в показанном продольном сечении выполнено подобно одностоечной коробовой арке, как показано на Фиг. 6. Каналы 39 в области входа 36 текучей среды имеют первую ширину W1, а на наружной боковой поверхности 40 вторую ширину W2, причем вторая ширина W2 больше, чем первая ширина W1, или по меньшей мере соответствует первой ширине W1.
Обращенная от опорного диска 34 верхняя сторона лопаток 37 вблизи входной кромки 38 канала имеет уступ 42, который служит центровочным буртом и центрирующим приспособлением для закрепленного на внутреннем роторе 17 вспомогательного рабочего колеса 20. От расположенной напротив опорного диска 34 дисковой крышки, запирающей выполненные между лопатками 37 каналы 39, можно отказаться, так как вал 13 рабочего колеса и внутренний ротор 17 образуют дисковую крышку вспомогательного рабочего колеса 20. Благодаря своей полуоткрытой конструкции вспомогательное рабочее колесо 20 является простым в изготовлении, как при использовании литья, поскольку его просто извлекать из формы, так и в случае механической обработки, поскольку каналы рабочего колеса могут быть легко получены фрезерованием.
Радиально снаружи, на расстоянии от уступов 42, предусмотрены проходящие сквозь опорный диск 34 и лопатки 37 монтажные отверстия 43, через которые винты 19 могут быть вставлены и ввинчены в резьбовые отверстия 44, выполненные на обращенной к дну 28 герметизирующего стакана 10 стороне внутреннего ротора 17. Вспомогательное рабочее колесо 20 таким образом закреплено своей открытой стороной на обращенной к дну 28 герметизирующего стакана 20 торцевой стороне внутреннего ротора 17. Каждая лопатка 37 на стороне, противоположной входной кромке 38 канала, предпочтительно имеет по меньшей мере одну выемку 45. За счет этого генерируется дополнительный подъем давления.
Как показано на Фиг. 2, в крышке 4 корпуса предусмотрено по меньшей мере одно проходное отверстие 46, а в фиксирующем систему 21 подшипников держателе 47 кольца подшипника предусмотрено по меньшей мере одно радиальное проходное отверстие 48. Проходное отверстие 48 проходит через область 49 фланцевого типа, которой держатель 47 кольца подшипника, позиционированный коаксиально оси А вращения и проходящий в камеру 12, закреплен на крышке 4 корпуса посредством не показанного резьбового соединения. Проходные отверстия 46 и 48 соединяют проточную камеру 14 с внутренней областью 50 держателя 47 кольца подшипника.
Таким образом для охлаждения и смазки системы 21 подшипников из проточной камеры 14 можно отбирать транспортируемую среду и через проходные отверстия 46, соответственно, 48 подавать в систему 21 подшипников. Транспортируемая среда по меньшей мере через одно радиальное сверленое отверстие 51 проводится из внутренней области 50 в осевой канал 52, проходящий из области вала 13 рабочего колеса, окруженной системой 21 подшипников, к лежащему внутри камеры 12 концу вала 13 рабочего колеса и, тем самым, вплоть до вспомогательного рабочего колеса 20. Осевой канал 52, таким образом, соединен с областью входа 36 текучей среды вспомогательного рабочего колеса 20. При необходимости выполняют по меньшей мере одно дополнительное радиальное сверленое отверстие 53, которое тоже соединено с выполненным в вале 13 рабочего колеса осевым каналом 52. Вспомогательное рабочее колесо 20 транспортирует используемую для охлаждения и смазки среду радиально наружу в камеру 12, откуда она через несколько показанных на Фиг. 1 осевых проходных отверстий 54, выполненных в области 49 фланцевого вида, и выполненных в крышке 4 корпуса проходных отверстий 55 транспортируется обратно в проточную камеру 14.
На Фиг. 5-8 показан еще один пример выполнения данного изобретения. Подробно представленное на Фиг. 5 вспомогательное рабочее колесо 20 имеет образованные на опорном диске 34 посредством гребешков лопатки 37, которые задают каналы 39, проходящие радиально наружу от области входа 36 текучей среды. В показанном примере выполнения лопатки 37 проходят прямолинейно от области входа 36 текучей среды к наружной боковой поверхности 40 вспомогательного рабочего колеса 20. Каналы 39 в области входа 36 текучей среды имеют первую ширину W1, а на наружной боковой поверхности 4 0 имеют вторую ширину W2, причем вторая ширина W2 больше, чем первая ширина W1, или по меньшей мере соответствует первой ширине W1.
В образующих указанные лопатки 37 гребешках выполнены дополнительные каналы 56 рабочего колеса, которые проходят в радиальном направлении тоже по существу прямо, т.е. без изгиба или без существенного изгиба, от наружной боковой поверхности 40 и заканчиваются вблизи от уступа 42 и имеют дно 57 канала, которое по меньшей мере частично имеет кривизну, по существу соответствующую кривизне наружной поверхности опорного диска 34. Дно 57 каналов 56 рабочего колеса, если смотреть в продольном сечении, выполнено подобно одностоечной коробовой арке, как показано на Фиг. 7. Каналы 56 рабочего колеса расширяются от соседней с уступом 42 области к наружной боковой поверхности 40 и в области входа 56а текучей среды имеют первую ширину W3, а на наружной боковой поверхности 40 имеют вторую ширина W4, причем вторая ширина W4 больше, чем первая ширина W3, или по меньшей мере соответствует первой ширине W3.
На Фиг. 6-8 показано насосное устройство 1, снабженное показанным на Фиг. 5 вспомогательным рабочим колесом 20. Вид по Фиг. 6 и 7 при этом соответствует виду по Фиг. 1. Вид по Фиг. 8 соответствует виду по Фиг. 2. Как видно на Фиг. 6, по меньшей мере одно радиальное сверленое отверстие 53 ведет в осевой канал 52, выполненный более коротким по сравнению с Фиг. 1 и 2. Кроме того, держатель 4 7 кольца подшипника имеет проходящие параллельно оси А вращения каналы 58 для текучей среды, которые соединяют внутреннюю область 50 держателя 47 кольца подшипника с охватываемой герметизирующим стаканом 10 и крышкой 4 корпуса камерой 12.
На Фиг. 7 насосное устройство 1 по Фиг. 6 показано с внутренним ротором 17, повернутым на 45° вокруг оси А вращения. Во внутреннем роторе 17 предусмотрены каналы 59 для текучей среды, которые расположены примерно на одинаковом радиальном расстоянии от оси А вращения, что и каналы 58 для текучей среды держателя 47 кольца подшипника, и тем самым, по меньшей мере в представленном положении, лежат с ними по существу на одной линии. Каналы 59 для текучей среды впадают в каналы 56 вспомогательного рабочего колеса 20, расположенного на обращенной к дну 28 герметизирующего стакана 10 торцевой стороне внутреннего ротора 17.
Для охлаждения и смазки системы 21 подшипников из проточной камеры 14 отбирается транспортируемая среда и, как показано на Фиг. 8, по меньшей мере через одно проходное отверстие 4 6 в крышке 4 корпуса и по меньшей мере одно проходное отверстие 48 в имеющей вид фланца области 49 держателя 4 7 кольца подшипника подается в систему 21 подшипников. Транспортируемая среда по меньшей мере через указанное одно радиальное сверленое отверстие 53 транспортируется из внутренней области 50 держателя 4 7 кольца подшипника в осевой канал 52 и к вспомогательному рабочему колесу 20. Вспомогательное рабочее колесо 20 транспортирует используемую для охлаждения и смазки среду посредством каналов 39 рабочего колеса радиально наружу в камеру 12.
Одновременно, согласно Фиг. 7, отобранная из проточной камеры 4 транспортируемая среда проводится из внутренней области 50 держателя 47 кольца подшипника через выполненные во внутреннем роторе 17 каналы 59 для текучей среды в каналы 56 вспомогательного рабочего колеса 20 и радиально наружу в камеру 12.
Из камеры 12 среда через показанное на Фиг. 6 и Фиг. 7, выполненное в крышке 4 корпуса по меньшей мере одно проходное отверстие 55 транспортируется обратно в проточную камеру 14.
В представленных примерах выполнения вспомогательное рабочее колесо 20 показано либо с каналами 39 рабочего колеса, либо с каналами 39 рабочего колеса и каналами 56 рабочего колеса. При этом следует понимать, что это вспомогательное рабочее колесо 20 может также быть снабжено исключительно каналами 56 рабочего колеса.
Перечень ссылочных позиций
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 винт
20 вспомогательное рабочее колесо
21 система подшипников
22 приводной вал
23 шарикоподшипник
24 шарикоподшипник
25 магнит
26 внешний ротор
27 основная часть
28 дно
29 присоединительный фланец
30 сверленое отверстие
31 винт
32 выпуклая область
33 область бортика
34 опорный диск
35 выступ
36 область входа текучей среды
37 лопатка
38 входная кромка канала
39 канал рабочего колеса
40 наружная боковая поверхность
41 дно канала
42 уступ
43 монтажное отверстие
44 резьбовое отверстие
45 выемка
46 проходное отверстие
47 держатель кольца подшипника
48 проходное отверстие
49 область фланцевого вида
50 внутренняя область
51 радиальное сверленое отверстие
52 осевой канал
53 радиальное сверленое отверстие
54 проходное отверстие
55 проходное отверстие
56 канал рабочего колеса
57 дно канала
58 канал для текучей среды
59 канал для текучей среды
А ось вращения