Магнитная муфта насоса

Полезная модель относится к насосной технике и может быть использована при создании установок, использующихся для перекачки текучих сред в химической, пищевой, нефтяной и других отраслях промышленности, в особенности агрессивных и токсичных жидкостей в широком диапазоне температур.
Экологические проблемы и повторяющиеся проблемы с механическим уплотнением привели к необходимости создания герметичных насосов для химической и нефтехимической и газовой промышленности. Один из типов герметичных насосов - это насосы с приводом через магнитную муфту, которые используют постоянную магнитную муфту для передачи крутящего момента на ротор насоса без необходимости в механическом уплотнении.
Хорошо известен их длительный срок службы и надежность, но непрерывный характер современных перерабатывающих установок, заставляет уделять внимание использованию мониторинга текущего состояния.
Мониторинг условий устройств магнитных приводов в значительной степени сосредотачивается вокруг следующего:
a) Обеспечения подачи смазки, к приводу и подшипникам.
b) Обнаружения фактов отсутствия или понижения рабочих характеристик.
c) Обнаружение признаков износа или заклинивания насоса (разъединения), которые произошли вследствие отсутствия подачи или вследствие механического повреждения в результате системного сбоя.
Любая помеха потоку жидкости приведет к повышению температуры. Могут быть обнаружены следующие ситуации:
1. Работа подшипников без смазки - без жидкости.
2. Работа с закрытым выпускным клапаном.
3. Расцепление магнитного привода. В этом случае проскальзывание внутреннего ротора относительно внешнего будет генерировать повышенные вихревые токи в защитном экране и в обечайке внутреннего ротора и нагревание приведет к повреждению магнитов и потери их магнитных свойств из-за перегрева.
4. Твердые тела попадают между внутренним ротором и защитным экраном.
5. Трение внутреннего ротора об защитный экран.
Наиболее существенным из перечисленного является контроль за состоянием подшипников и защитного экрана.
Известен насос, содержащий корпус с размещенным в нем рабочим колесом, приводимым во вращение цилиндрической магнитной муфтой, ведущая полумуфта которой соединена с приводным валом электродвигателя, а ведомая - с рабочим колесом. Полумуфты установлены коаксиально и разделены защитным экраном в виде герметично закрепленного в корпусе цилиндрического стакана. При этом, указанный стакан выполнен с переменной толщиной стенки вдоль его образующей, причем участок наименьшей толщины стенки расположен между полюсами ведущей и ведомой полумуфт, и введен измеритель износа цилиндрической стенки стакана в указанной области, а размеры магнитов и магнитопроводов полумуфт и их конфигурация выбраны из заданных соотношений (RU 95 108 072 [1]. Такое выполнение насоса позволяет повысить его КПД за счет уменьшения энергетических потерь при передаче вращения от электродвигателя к рабочему колесу с уменьшением материалоемкости и повышением надежности за счет обеспечения контроля износа стенки экрана.
Известен насос, использующий для передачи вращения от вала двигателя к валу насоса магнитную муфту, состоящую из двух полумуфт, установленных коаксиально соответственно на валу двигателя и на валу насоса и разделенных защитным экраном в виде герметично закрепленного в корпусе стакана с двойными стенками (ЕР 1777414 [2]). В изолированной внутренней полости между стенками защитного экрана размещается измерительный элемент датчика давления, который обеспечивает срабатывание системы сигнализации о разрушении защитного экрана - либо внешней оболочки и контакта полости с внешней средой (атмосферой), либо внутренней и контакта полости с перекачиваемой средой. Недостатком известной муфты является сложность конструкции защитного экрана и соответственно связанная с этим технология ее производства. Кроме того, предложенное техническое решение позволяет обнаруживать только факт механического разрушения защитного экрана, в то время как к фатальным ситуациям, приводящим к выходу насоса из строя, как указывалось выше, могут привести различные факторы, общим проявлением которых является нагрев защитной оболочки.
Известна магнитная муфта насоса, содержащая ведомую и ведущую полумуфты, разделенные защитным экраном от перекачиваемой среды, выполненным в виде тела вращения с двойными стенками (WO2014053290 [3]). Для контроля температуры защитного экрана в полости между стенками размещается термопара, соединенная с измерителем термо-ЭДС. При этом полость для термопары заполняется теплопроводным материалом. Недостатком известной муфты является сложность конструкции защитного экрана и соответственно связанная с этим технология ее производства.
Техническим результатом предлагаемой магнитной муфты является упрощение конструкции и технологии производства.
Указанный результат достигается тем, что магнитная муфта насоса, содержит ведомую и ведущую полумуфты, разделенные защитным экраном от перекачиваемой среды, выполненным в виде тела вращения из токопроводящего материала и средство измерения его температуры в виде термопары, соединенной с измерителем термо-ЭДС. При этом термопара размещена на поверхности защитного экрана.
Указанный результат достигается также тем, что термопара выполнена плоской.
Указанный результат достигается также тем, что термопара выполнена содержащей несколько спаев.
Указанный результат достигается также тем, что термоэлектрическое средство измерения температуры выполнено в виде набора термопар, распределенных по поверхности защитного экрана.
Отличительными признаками предлагаемой магнитной муфты являются:
- размещение термопары на поверхности защитного экрана;
- выполнение термопары плоской:
- выполнение термопары, содержащей несколько спаев;
- выполнение термоэлектрического средства измерения температуры в виде набора термопар, распределенных по поверхности защитного экрана.
Размещение термопары на поверхности защитного экрана позволяет упростить конструкцию муфты, т.к. отпадает необходимость выполнения защитного экрана с двойными стенками, как это предусмотрено в прототипе, и формирования полости для размещения термопары и заполнения полости теплопроводным материалом. При этом термопара может быть закреплена как на внешней поверхности защитного экрана, так и на внутренней. В частных случаях реализации целесообразно выполнять термопару плоской. Это позволит уменьшить зазор между полумуфтами и повысить передающий момент. Выполнение термопары с несколькими спаями позволит увеличить зону контроля одной термопарой.
Сущность предлагаемой магнитной муфты насоса поясняется примером реализации и графическими материалами, на которых представлено изображение предлагаемой муфты в разрезе.
Магнитная муфта насоса содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, снабженные магнитами 3. Полумуфты разделены защитным экраном 4 от перекачиваемой среды, выполненным в виде тела вращения из токопроводящего материала и средство измерения его температуры в виде термопары 5, соединенной с измерителем термо-ЭДС 6.
Муфта функционирует следующим образом. При вращении ведущей полумуфты 1 крутящий момент передается на ведомую полумуфту 2 с вала двигателя на вал насоса. При возникновении нештатной ситуации, приводящей к нагреву защитного экрана 4 и увеличении выходного сигнала от термопары 5 и фиксации его измерителем термо-ЭДС 6 будет срабатывать система аварийного отключения (на чертежах не показано), к которой соответствующим, известным образом, может быть подключен выход измерителя термо-ЭДС 6.