ЭЛЕКТРОНАСОС
ELECTRIC PUMP

Изобретение относится к насосостроению и может найти применение при создании центробежных насосов с высокими требованиями к надежности.
Известен центробежный насос (Авт. свид. СССР №523196. Опубл. 30.07.76, бюл. 328), содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания, а также смонтированный в корпусе вал с рабочим колесом. Для работы насоса требуется внешний привод вращения вала.
Недостаток этого насоса заключается в значительных габаритах, что затрудняет его использование как погружного насоса. Кроме этого при погружном варианте использования требуется тщательная герметизация внешнего привода насоса. Возможен также перегрев привода и отказ насоса. Это определяет невысокие показатели надежности насоса.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является центробежный электронасос (Авт. свид. СССР №1038596. Опубл. 30.08.83, бюл. №28), содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания. Смонтированный в корпусе полый вал с рабочим колесом, герметичный экранированный электропривод вала со статором, неподвижно укрепленным на внутренней стенке корпуса, и полым ротором, плотно посаженным на вал и вращающимся вместе с валом.
Недостаток электронасоса в том, что охлаждение ротора со стороны его посадочной поверхности осуществляется потоком перекачиваемой жидкости, движущейся в полости вала. Так как по условию прочности и жесткости стенки полого вала имеют значительную толщину, охлаждение ротора оказывается неэффективным. Это может вызвать перегрев ротора, изменение электрических характеристик его обмотки и в итоге привести к отказу электропривода и электронасоса в целом. Надежность такого электронасоса невелика.
Задачей предлагаемого изобретения является создание условий для эффективного охлаждения ротора электропривода вала и за счет этого повышение надежности работы электронасоса.
Технический результат достигается тем, что в электронасосе, содержащем корпус с полостями всасывания и нагнетания, смонтированные в корпусе вал с рабочим колесом, герметичный экранированный электропривод вала со статором, неподвижно укрепленным на внутренней стенке корпуса и полым ротором, соосно расположенным с валом и вращающимся совместно с последним, согласно изобретению в корпусе расположена крыльчатка, состоящая из ступицы и тонкостенного обода, соединенных наклонными лопастями, причем ступица крыльчатки укреплена на валу, а на обод крыльчатки плотно посажен полый ротор электропривода, при этом крыльчатка выполнена из материала с высокой теплопроводностью.
При работе электронасоса ротор электропривода вала, участвуя в электрический процессах, нагревается. Будучи плотно посаженным на обод крыльчатки, ротор отдает значительную часть своего тепла крыльчатке. Крыльчатка, вращаясь вместе с валом, создает поток жидкости вдоль оси вала. Этот поток жидкости охлаждает крыльчатку и ротор. Так как крыльчатка выполнена из материала с высокой теплопроводностью, а ее обод, контактирующий с ротором, является тонкостенным, обеспечивается эффективный отвод тепла от ротора. Снижается вероятность перегрева ротора электропривода вала, повышается надежность работы электронасоса.
На фиг.1 показана схема электронасоса, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
Электронасос состоит из корпуса 1 с полостями всасывания 2 и нагнетания 3. В корпусе 1 на подшипниковых опорах 4, 5 и 6 смонтирован полый вал 7 с укрепленным на нем рабочим колесом 8, а также электропривод вала 7 со статором 9 и ротором 10 и с герметизирующими экранами 11 и 12, размещенный между подшипниковыми щитами 13 и 14. В полости всасывания 2 корпуса 1 имеется предвключенное устройство, имеющее приемную полость 15 и кольцевое сопло 16, открытое в сторону рабочего колеса 8. Сопло 16 имеет направляющие перегородки 17, расположенные равномерно по окружности.
В корпусе 1 со стороны противоположного конца вала 7 смонтировано подкачивающее устройство, содержащее стакан 18, охватывающий вал 7 и имеющий центральный цилиндрический стержень 19. Причем на внутренней поверхности стакана 18 и наружной поверхности стержня 19 выполнены винтовые канавки, образующие между собой лабиринтные насосные ступени. Стакан 18 имеет укрепленный на нем толкатель 20, размещенный в сквозном отверстии стенки корпуса 1. На свободном конце толкателя 20 имеется резьбовой участок, на котором расположены гайка 21 и контргайка 22. Гайка 21 предназначена для осевого перемещения стакана 18, а контргайка 22 - для его фиксации в требуемом положении. На толкателе 20 укреплена с уплотнением гофрированная мембрана 23. По наружному контуру мембрана 23 закреплена с уплотнением на внутренней поверхности стенки корпуса 1. На толкатель 20 надета цилиндрическая пружина сжатия 24. Она установлена с натягом между мембраной 23 и стенкой корпуса 1 и предназначена для перемещения стакана 18 в сторону вала 7 при вращении гайки 21.
Электронасос имеет в своем составе крыльчатку 25, состоящую из ступицы и тонкостенного обода, соединенных наклонными лопастями. Ступица крыльчатки укреплена на валу 7. На обод крыльчатки плотно посажен полый ротор электропривода вала 7. При этом крыльчатка выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например из медных или алюминиевых сплавов.
Электронасос работает следующим образом. При включении электропривода начинается вращение вала 7 и рабочего колеса 8 и одновременно с этим перемещение перекачиваемой жидкости из полости всасывания 2 в полость нагнетания 3. Часть жидкости из полости нагнетания 3 направляется для смазки подшипниковой опоры 4 и через сквозные отверстия в подшипниковом щите 13 для охлаждения электропривода. Вращающаяся крыльчатка 25 формирует интенсивный поток жидкости охлаждающей электропривод. Особенно интенсивно охлаждается посаженный на крыльчатку ротор 10 электропривода. Созданный крыльчаткой поток жидкости, пройдя через сквозные отверстия в подшипниковом щите 14 и рабочий затор в подшипниковой опоре 5, поступает к стакану 18 подкачивающего устройства. Пройдя лабиринтные насосные ступени подкачивающего устройства, жидкость укрепляется через полость вала 7 в приемную полость 15 и сопло 16 предвключенного устройства. Эжектируемые соплом напорные струи смешиваются с всасываемым рабочим колесом 8 потоком жидкости, повышая его давление и формируя требуемый характер его течения. Изменяя частоту вращения рабочего колеса 8 за счет регулирования питания электропривода и регулируя работу подкачивающего устройства путем вращения гайки 21, можно добиться оптимальных режимов работы электронасоса.
Эксплуатация предлагаемого электронасоса будет иметь технико-экономический эффект, связанный с повышением надежности работы электронасоса. В связи с эффективным охлаждением электропривода сократится вероятность отказов. Это приведет к снижению затрат на ремонтные работы оборудования.
Повышение надежности позволит расширить область применения электронасоса.