ГЕРМЕТИЧНЫЙ ОСЕВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ
SEALED AXIAL ELECTRICALLY DRIVEN PUMP UNIT

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в любых отраслях техники для перекачки жидкостей, в частности, в авиадвигателестроении в насосах с электроприводом мокрого или полумокрого типа.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является герметичный осевой насосный агрегат с электроприводом полумокрого типа, содержащий статор электропривода с торцевыми крышками, установленными со стороны всасывания и нагнетания насоса, с размещенными в них, соответственно, входным направляющим и спрямляющим аппаратами, и ротор электропривода, выполненный за одно целое с рабочим колесом насоса, причем вал ротора установлен на подшипниках в торцевых крышках статора [см. Л.С. Аринушкин и др. «Авиационные центробежные насосные агрегаты», М., Машиностроение, 1967, стр.141, Рис.5.1]. Недостатком этого насоса является неуравновешенность осевых сил ротора электропривода, а также низкий объемный КПД осевого насоса, т.к. на ротор электропривода действует неуравновешенная осевая сила, обусловленная разностью давлений на входе и на выходе в насос. Кроме того, на ротор действует дополнительная неуравновешенная сила от разности давлений в камерах, образованных внутренней полостью электропривода и торцевыми зазорами между бандажом осевого колеса и соответствующими боковыми крышками, установленными со стороны нагнетания и всасывания осевого насоса. Величина торцевых зазоров выбирается из расчета обеспечения заданного расхода рабочей жидкости для охлаждения электропривода. Обычно величина этих зазоров соизмерима с зазором между ротором и статором электродвигателя. Если торцевые зазоры между бандажом осевого насоса и боковыми крышками одинаковы, то во внутренней полости электропривода давления в камерах между ротором и боковыми крышками также практически одинаковы, и дополнительной неуравновешенной силой на роторе можно пренебречь. Обеспечить равенство торцевых зазоров между бандажом осевого колеса и боковыми крышками практически невозможно, т.к. величина указанных зазоров зависит от осевого люфта ротора электропривода, точности изготовления корпуса, боковых крышек, бандажа осевого колеса и др. Поэтому при работе известного устройства проявляются указанные недостатки.
Техническим результатом, на решение которого направлено заявленное изобретение, является уменьшение неуравновешенной осевой силы, действующей на ротор электропривода для снижения осевой нагрузки на подшипник, а также увеличение объемного КПД насоса.
Для достижения указанного технического результата в герметичном осевом электроприводном насосном агрегате, содержащем внутреннюю полость, соединенную с магистралями всасывания и нагнетания насоса, статор электропривода с торцевыми крышками, установленными со стороны всасывания и нагнетания, с размещенными в них, соответственно, входным направляющим и спрямляющим аппаратами, и ротор электропривода с размещенным в нем рабочим колесом, вал которого установлен на подшипниках в статоре, на торцах ротора выполнены цилиндрические расточки, образующие с соответствующими цилиндрическими поверхностями торцевых крышек статора электродвигателя гидравлически связанные щелевые уплотнения. Проходные сечения щелевых уплотнений могут быть выбраны равными.
Отличительные признаки, а именно, выполнение на торцах ротора цилиндрических расточек, образующих с соответствующими цилиндрическими поверхностями торцевых крышек статора электропривода гидравлически связанные щелевые уплотнения, позволяет уменьшить неуравновешенную осевую силу, действующую на ротор электропривода, и тем самым уменьшить осевую нагрузку на подшипник, а также увеличить объемный КПД осевого насоса за счет выравнивания проходных сечений в щелевых уплотнениях.
Предложенный осевой насос представлен на чертеже и описан ниже.
Герметичный осевой электроприводной насосный агрегат, например, мокрого типа содержит статор 1 электропривода с торцевыми крышками 2 и 3, установленными со стороны всасывания и нагнетания насоса с размещенными в них, соответственно, входным направляющим и спрямляющим аппаратами, и ротор 4 с рабочим колесом 5. Вал 6 ротора 4 установлен на подшипниках 7 и 8 в торцевых крышках 2 и 3. Торцы ротора 4 имеют цилиндрические расточки, которые образуют с соответствующими цилиндрическими поверхностями торцевых крышек 2 и 3 щелевые уплотнения А и Б, соединенные между собой через внутреннюю полость В насоса.
При работе насоса жидкость через входной направляющий аппарат крышки 2 поступает в рабочее колесо 5, откуда через спрямляющий аппарат крышки 3 отводится потребителю. Одновременно жидкость поступает через щелевое уплотнение Б во внутреннюю полость В и затем через щелевое уплотнение А - на вход в насос. Эквивалентные площади проходных сечений щелевых уплотнений определяются необходимым расходом жидкости для охлаждения электропривода. Кроме того, проходные сечения щелевых уплотнений А и Б выбираются практически равными и зависят только от точности изготовления сопрягаемых деталей.
За счет этого при работе насоса происходит уменьшение неуравновешенной осевой силы, действующей на ротор 4, посредством выравнивания давлений жидкости со стороны входа и выхода насоса в полости В, а также снижается осевая нагрузка на подшипник 7 и повышается объемный КПД осевого насосного агрегата.