НАСОС ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ГЕРМЕТИЧНЫЙ

Полезная модель относится к насосам, предназначенным для перекачки нейтральных, агрессивных, токсичных и взрывопожароопасных жидкостей,  пары которых могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.
Насосы вертикальные входят в состав агрегатов электронасосных вертикальных, которые также включают плиту фундаментную и электродвигатель. С целью повышения срока службы указанных агрегатов и в частности электродвигателя используют бесконтактную передачу крутящего момента от вала электродвигателя к валу насоса за счет наличия магнитной муфты, состоящей из ведомой или внутренней полумуфты, расположенной на валу насоса, и ведущей или наружной полумуфты, расположенной на валу электродвигателя. При этом ведомая и ведущая муфты разделены герметизирующим стаканом или экраном из немагнитного материала, обеспечивающим гидроизоляцию насоса вертикального и исключающим попадание жидкости из насоса на обмотки электродвигателя и подшипники.
Известна электромагнитная погружная  установка с магнитной муфтой (RU 52124 U1, 10.03.2006) с  вертикальным насосом магнитного типа,  реализующая вышеуказанный принцип передачи движения от вала электродвигателя валу вертикального насоса через магнитную муфту.
Однако для повышения срока службы агрегата электронасосного вертикального рассмотренных мер недостаточно. Указанные конструктивные особенности решений не учитывают следующее.
Как известно, ротор насоса – это ведомый вал насоса со всеми вращающимися деталями, в том числе с рабочими колесами и подшипниками. Рабочее колесо представляет собой неуравновешенную систему из-за отсутствия симметрии относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения насоса. В результате возникает осевая сила, направленная в сторону входного отверстия рабочего колеса, то есть сила давления, действующая вертикально сверху вниз. Указанное давление по большей части приходится на осевой подшипник скольжения (пяту), одна часть которого расположена на ведомом валу и вращается вместе с ним, а вторая ответная часть расположена в нижней всасывающей части корпуса насоса вертикального. Зачастую на пяту приходится значительная повышенная нагрузка, которая приводит к перегреву и, как следствие, быстрому выходу из строя. В таком случае при больших скоростях работы пята может выйти из строя через несколько часов после запуска работ. Замена подшипников скольжения требует временных и денежных затрат и приводит к незапланированным перерывам и срывам сроков.
Известен вертикальный насос (http://www.pkm.ru/catalog/nasosy/, просмотрено 15.04.2020 г.), принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому решению и содержащий верхнюю нагнетательную часть корпуса и нижнюю всасывающую часть корпуса, между которыми размещена средняя часть корпуса, включающая рабочие колеса и направляющие аппараты, также насос вертикальный содержит ведомый вал, имеющий внутреннюю ведомую магнитную полумуфту, бесконтактно связанную через немагнитный герметизирующий экран с наружной ведущей магнитной муфтой  на ведущем валу электродвигателя, осевые подшипники скольжения из карбида кремния для повышения износостойкости, которые располагаются на ведомом валу насоса, смазываются и охлаждаются жидкостью, перекачиваемой насосом.
Рассмотренное решение предусматривает наличие смазки и охлаждения осевых подшипников скольжения, что повышает срок службы насоса вертикального и всего агрегата электронасосного в целом, однако в данном источнике информации не раскрыты средства реализации указанных процессов.
Задачей настоящей полезной модели является создание насоса вертикального герметичного, входящего в состав агрегата электронасосного вертикального с магнитной муфтой и расширяющего предлагаемую линейку продукции в указанной области техники.
Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение арсенала технических средств.
Технический результат достигается при использовании насоса вертикального герметичного, содержащего верхнюю нагнетательную часть корпуса и нижнюю всасывающую часть корпуса, между которыми расположена средняя часть корпуса, включающая рабочие колеса и направляющие аппараты, также насос вертикальный содержит ведомый вал, имеющий внутреннюю ведомую магнитную полумуфту, бесконтактно связанную через немагнитный герметизирующий экран с наружной ведущей магнитной муфтой на ведущем валу электродвигателя, осевые подшипники скольжения, расположенные на ведомом валу в нижней всасывающей части корпуса, при этом насос вертикальный содержит трубку, расположенную снаружи корпуса насоса вертикального, один конец которой соединен с верхней нагнетательной частью корпуса, а другой конец  - с отверстием, выполненным в нижней всасывающей части корпуса и соединенным с нижним торцом ведомого вала насоса.
Внешняя трубка, соединяющая верхнюю нагнетательную часть корпуса и нижний торец ведомого вала насоса с осевыми подшипниками скольжения, выполняет роль разгрузочной трубки и представляет собой вертикальную трубку, расположенную снаружи корпуса  заявляемого насоса, по которой жидкость из-за разницы давлений движется сверху вниз из верхней части корпуса и попадает в отверстие, выполненное  в нижней всасывающей части корпуса, оказавшись таким образом внутри насоса вертикального. Далее жидкость внутри нижней всасывающей части корпуса двигается снизу вверх от нижнего торца ведомого вала к пяте и создает на ее нижнем торце  давление, направленное противоположно осевым силам (противодавление), действующим на ротор и пяту заявляемого насоса сверху вниз. В итоге, внутри нижней всасывающей части корпуса насоса создается поток жидкости, который позволяет снизить нагрузку на осевые подшипники скольжения и служит для их охлаждения и смазки с целью увеличения срока службы. А далее вся прошедшая через осевые подшипники скольжения жидкость подается на рабочие колеса, расположенные в средней части корпуса насоса вертикального.
На фиг. 1 показана конструкция заявляемого насоса вертикального герметичного.
На фиг. 2 – нижняя всасывающая часть корпуса насоса вертикального герметичного с концом трубки, который через отверстие соединен с нижним торцом ведомого вала и осевыми подшипниками скольжения.
Насос вертикальный герметичного предназначен для перекачивания в стационарных условиях нейтральных, агрессивных, токсичных и взрывопожароопасных жидкостей, пары которых могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси категории IIA, IIB, IIC по ГОСТ 30852.11 и группам Т1, Т2, Т3, Т4 по ГОСТ 30852.5.
Заявляемый насос может эксплуатироваться во взрывоопасных зонах классов: B-IA, B-Iб, В-Iг, В-IIA и пожароопасных зонах классов П-I, П-II, П-IIа и П-III  согласно ПУЭ.
0
0
3
Температура перекачиваемой жидкости от -42 С до 230С, вязкостью не более 35сСт, плотностью не более 2000кг/м.
Допускается содержание примесей не абразивного характера не более 0,2%, размером не более 0,2 мм.
Насос вертикальный герметичный не предназначен для перекачивания кристаллизующихся и полимеризующихся жидкостей, а также жидкости с наличие паровой или газовой фазы.
Насос вертикальный герметичный содержит верхнюю нагнетательную часть корпуса 1 и нижнюю всасывающую часть корпуса 2, через которую происходит всасывание. Между указанными верхней и нижней частью расположена средняя часть корпуса 3 (фиг. 1), включающая рабочие колеса и направляющие аппараты (не показаны).
Также насос вертикальный герметичный содержит ведомый вал 4, имеющий внутреннюю ведомую магнитную полумуфту, бесконтактно связанную через немагнитный герметизирующий экран с наружной ведущей магнитной муфтой, расположенной на ведущем валу электродвигателя. Расположение магнитных полумуфт и герметизирующего экрана может быть выполнено таким образом, как это показано у рассмотренного выше аналога по патенту RU 52124.
Магнитные полумуфты представляют собой конструкцию с постоянными магнитами из сплава редкоземельных металлов.
На ведомом валу 4 в нижней всасывающей части корпуса 2 насоса вертикального расположены осевые подшипники скольжения (пята) 5     (фиг. 2).
Снаружи корпуса насоса вертикального герметичного выполнена трубка 6, выполняющая роль разгрузочной трубки для снижения нагрузки на осевые подшипники скольжения 5. Указанная трубка 6 выполнена преимущественно вертикальной, проходящей вдоль вертикально расположенного корпуса насоса. Один конец трубки 6 соединен с верхней нагнетательной частью корпуса 1 для забора из него части жидкости. Другой конец трубки 6 проходит горизонтально вдоль нижней области нижней всасывающей части корпуса 2 и выходит в отверстие 7, которое соединено с нижним торцом 8 ведомого вала 4.
За счет конструктивных особенностей при работе насоса происходит разгрузка  и одновременная дополнительная принудительная смазка осевых подшипников скольжения 5. Часть жидкости забирается из зоны большего давления (верхней нагнетательной части корпуса 1) по трубке 6 двигается вниз в зону меньшего давления (к нижней всасывающей части корпуса 2) и  далее попадает в отверстие 7 и на нижний торец 8 ведомого вала 4.
Жидкость в нижней всасывающей части корпуса 2 под действием всасывающего усилия, создаваемого заявляемым насосом, начинает двигаться вверх, таким образом проходя вдоль ведомого вала 4 и достигая осевых подшипников скольжения 5, смазывая и охлаждая их. После этого жидкость снова подается на рабочие колеса в средней части корпуса и вновь поступает в новый цикл для работы насоса.
Таким образом, часть жидкости из области максимального давления подводится под сам осевой подшипник скольжения 5, тем самым компенсируя часть неуравновешенных осевых сил, действующих на него вертикально сверху вниз. Создаваемое в итоге противодавление снижает нагрузку на осевые подшипники скольжения 5, позволяя увеличить их ресурс до нескольких тысяч часов.
Заявляемое решение позволяет значительно увеличить срок службы насосов вертикальных герметичных, входящих в состав агрегатов электронасосных вертикальных и выгодно расширить линейку аналогичной продукции на рынке.