Відцентровий багатоступінчастий електронасос

Реферат: Відцентровий багатоступінчастий електронасос містить кожух, в якому розміщені послідовно встановлені в корпусах і сполучені валами електродвигун та насосні ступені з робочими колесами. Електродвигун розміщений з боку нагнітання насосних ступенів і встановлений в кожусі з утворенням кільцевого каналу для перекачування середовища. При цьому електродвигун забезпечений проміжною опорою і переднім підшипниковим щитом, герметизованим пружною мембраною. На валу електродвигуна послідовно встановлені на двох ущільненнях ступінчаста передня кришка електродвигуна і ступінчастий проміжний корпус, виконані з каналами для з'єднання зовнішньої поверхні мембрани зі стороною всмоктування насосних ступенів і з каналами для з'єднання кільцевого каналу кожуха зі стороною нагнітання насосних ступенів. UA 105406 U (12) UA 105406 U UA 105406 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області гідромашинобудування, а саме до відцентрових багатоступінчастих електричних насосів. Електронасос може використовуватися як магістральний або як занурювальний. Магістральне виконання насоса призначене для підвищення тиску у водопостачальний магістралі. Занурювальне виконання насоса призначене для подачі води з свердловин, колодязів, резервуарів і відкритих водойм в системах водопостачання будинку, зрошення саду та городу. Відомий занурювальний відцентровий електронасос, який виконаний у вигляді гільзикорпусу з кришкою і з осьовими вхідним і вихідним патрубками, що включає робочі ступені й вал, і електродвигун, що включає ротор, закріплений на валу, статор, закріплений на внутрішній поверхні гільзи, підшипникові щити, в розточеннях яких на підшипниках встановлений порожнистий вал, що слугує для проходу перекачування середовища і має з одного боку відкритий торець, а з іншого - радіальні отвори, при цьому підшипникові щити забезпечені ущільненнями, і електрокабель, ущільнення якого включає обтискну втулку. При цьому електронасос забезпечений дистанційною втулкою, встановленою між статором і підшипниковим щитом, розміщеним з боку робочих ступенів насоса, і пружними кільцями круглого перерізу. Підшипникові щити є притиснутими до дистанційної втулки, а гільзи виконані у вигляді пари - гвинт-гайка, при цьому гвинт виконаний на порожнистому валу, а гайка - з можливістю впливу на торець одного з підшипників. Підшипники на порожнистому валу і в розточеннях щитів встановлені з можливістю осьового переміщення до упору в обмежувальний елемент. У розточеннях підшипникових щитів зі сторін, звернених до статора, виконані уступи для обмеження переміщення підшипників, а між підшипником і уступом розточення одного з підшипникових щитів встановлено пружне кільце. Кришка виконана з різьбою і зовнішньої конічної поверхнею і закріплена на гільзі пружним кільцем круглого перерізу (RU 2198321). Відомий заглибний багатоступінчастий насос, що містить ступені з направляючими апаратами, в які вмонтовані основні осьові опори із зносостійкого матеріалу, кришками і робочими колесами, кожне з яких має власну додаткову осьову опору, що є також ущільненням, що розділяє порожнини всмоктування і нагнітання, і виконану у вигляді виступаючого на торці робочого колеса бурта, що спирається на поверхню кришки; вал некруглого перерізу, на якому по посадці з зазором встановлена втулка робочого колеса, посадковий отвір якої відповідає некруглому перерізу вала, і розділові шайби з антифрикційного матеріалу, а маточина робочого колеса виконана виступаючою над торцем останнього, з боку входу, розділові шайби встановлені на валу з можливістю осьового переміщення по обидві сторони маточини робочого колеса, кожна з шайб має отвір, що відповідає некруглому перерізу вала, і товщину, меншу осьового зазору, утвореного торцем маточини і торцем основної опори, перед першим робочим колесом встановлений направляючий апарат з основною осьовою опорою, торець якої, звернений у бік робочого колеса, утворює з розділовою шайбою осьовий зазор, розмір якого менше висоти бурта додаткової опори робочого колеса (RU 2234620). Відомий свердловинний відцентровий електронасос, що містить насос, що включає циліндричний корпус з кільцевим входом і циліндровим вхідним фільтром, кришку з вихідним патрубком, робочі ступені й вал, і електродвигун, що включає ротор, статор, корпус у вигляді гільзи з ущільненими підшипниковими щитами, в розточеннях яких на підшипниках встановлено вал, а герметичний ввід електрокабелю через підшипниковий щит виконано за допомогою установної втулки, підшипникові щити притиснуті до гільзи електродвигуна парою гвинт-гайка, при цьому гайка виконана як різьбовий осьовий отвір у валу, а гвинт - з можливістю впливу на торець одного з підшипників, підшипники на валу і в розточеннях щитів встановлені з можливістю осьового переміщення до упору в обмежувальний елемент, при цьому в розточеннях підшипникових щитів зі сторін, звернених до статора, виконані уступи для обмеження переміщення підшипників, а між підшипником і уступом розточення одного з підшипникових щитів встановлено пружне кільце, крім того, на периферії одного підшипникового щита виконана канавка, а кільцевий вхід насоса утворений за допомогою виконання в корпусі вхідних вікон і кінцевих перемичок, останні увігнуті в згадану канавку і встановлені в контакті з її торцем, виконаним у вигляді конічної поверхні, зверненої вершиною до осі насоса, корпус з'єднаний з кришкою за допомогою різьбового з'єднання, причому кришка встановлена в контакті з торцем останнього ступеня насоса, а фільтр - всередині корпусу з упором в торці підшипникового щита і першого робочого ступеня, а як опора ступенів насоса, для ущільнення введення електрокабелю в підшипниковому щиті виконано ступеневий отвір, а в установній втулці - конічний отвір, при цьому в ступеневому отворі встановлено пружне кільце, затиснуте поверхнями конічного отвору установної втулки, ступеневого отвору підшипникового щита і електрокабеля (RU 2208708). 1 UA 105406 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліки відомих електронасосів полягають у складності конструкції, недостатніх довговічності і надійності роботи насоса через підвищені внутрішні витоки, наявності навантаження корпусу електродвигуна і розділової мембрани. Навантаження виникають від впливу тиску, що розвивається насосними ступенями. Відомий відцентровий багатоступінчастий електронасос, що містить встановлені в корпусах електродвигун та насосні ступені, що включають направляючі апарати, в які вмонтовані осьові опори із зносостійкого матеріалу, кришки ступенів і робочі колеса, кожне з яких має ущільнення, що розділяє порожнини всмоктування і нагнітання і виконане у вигляді виступаючого на торці робочого колеса бурта, що спирається на закріплений на кришці ступені ущільнювальний елемент, вал некруглого перерізу, на якому по посадці, що допускає осьове переміщення, встановлені маточини робочих коліс, антифрикційні шайби, які взаємодіють з осьовими опорами, і кабель, причому електронасос забезпечений загальним кожухом з передньою і задньою кришками, вбудованою конденсаторною коробкою, в якій розміщені конденсатор і роз'єми для з'єднання кабелю з обмотками електродвигуна, і опорою вала насосної частини, виконаної у вигляді антифрикційної втулки, закріпленої в передній кришці, при цьому електродвигун розміщений з боку виходу з насосних ступенів, його корпус встановлений в кожусі з утворенням кільцевого каналу і проміжної опори, передній підшипниковий щит електродвигуна герметизований пружною мембраною, а закріплений на кришці ступеня ущільнювальний елемент виконаний у вигляді тонкостінної кільцевої вставки. При виконанні електронасоса занурювальним, вхід в насос (з боку всмоктування) виконується у вигляді сітчастих всмоктуючих вікон в передній кришці, а при виконанні електронасоса магістральним вхід в насос виконується у вигляді штуцера в передній кришці (RU 77652, прототип). Недоліки відомих електронасосів полягають в недостатніх довговічності і надійності роботи насоса через наявність внутрішніх витоків, наявності навантаження корпусу електродвигуна і розділової мембрани від впливу тиску, що розвивається насосними ступенями і подається насосом. Технічною задачею корисної моделі є створення ефективного відцентрового багатоступінчастого електронасоса і розширення арсеналу відцентрових багатоступеневих електронасосів. Технічний результат, що забезпечує вирішення поставленої задачі, полягає у підвищенні довговічності і надійності роботи насоса за рахунок зниження внутрішніх витоків та забезпечення розвантаження корпусу електродвигуна і розділової мембрани від впливу тиску нагнітання, що розвивається насосними ступенями, завдяки конструктивному виконанню проміжного корпусу, а також за рахунок розташування термовимикача після маслозаповнення об'єму електродвигуна. Виконання підшипника вала електродвигуна залитим в підшипниковий щит при литті також спрямовано на підвищення довговічності і надійності роботи насоса. Суть корисної моделі полягає в тому, що відцентровий багатоступінчастий електронасос містить кожух, в якому розміщені послідовно встановлені в корпусах і сполучені валами електродвигун та насосні ступені з робочими колесами, причому електродвигун розміщений з боку нагнітання насосних ступенів, і встановлений в кожусі з утворенням кільцевого каналу для перекачування середовища, при цьому електродвигун забезпечений проміжною опорою і переднім підшипниковим щитом, герметизованим пружною мембраною, а на валу електродвигуна послідовно встановлені на двох ущільненнях ступінчаста передня кришка електродвигуна і ступінчастий проміжний корпус, виконані з каналами для з'єднання зовнішньої поверхні мембрани зі стороною всмоктування насосних ступенів із каналами для з'єднання кільцевого каналу кожуха зі стороною нагнітання насосних ступенів. Переважно, передня кришка електродвигуна і проміжний корпус послідовно розміщені між підшипниковим щитом електродвигуна і муфтою, причому передня кришка електродвигуна виконана з наскрізними отворами, оперта з одного боку на мембрану з утворенням кільцевої порожнини, і виконана ущільненою щодо вала електродвигуна, внутрішньої стінки кожуха і проміжного корпусу, який виконаний у вигляді втулки з конічним центральним виступом, оперта на передню кришку електродвигуна і ущільненого щодо вала останнього, з'єднаного перемичкою, з конічним центральним виступом периферійної кільцевої гільзи, ущільненої щодо проміжної опори і опори пакету насосних ступенів, виконаного з осьовими і радіальними непересічними отворами, причому осьові отвори зв'язані з кільцевим каналом кожуха і зі стороною нагнітання пакету ступенів, а радіальні отвори пов'язані зі стороною всмоктування останніх і з кільцевою порожниною, утвореною між мембраною підшипникового щита і передньою кришкою електродвигуна. Крім цього, насосні ступені забезпечені направляючими апаратами та осьовими опорами, робочі колеса мають ущільнення, що розділяє порожнини всмоктування і нагнітання, і 2 UA 105406 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 антифрикційні шайби, які взаємодіють з осьовими опорам, при цьому вал насосних ступенів виконаний некруглого перерізу з можливістю осьового переміщення встановлених на ньому робочих коліс, і забезпечений з боку, протилежного електродвигуну, опорою у вигляді антифрикційної втулки, а підшипник вала електродвигуна виконаний залитим в підшипниковий щит при литті останнього. При цьому ущільнення насосних ступенів виконані у вигляді тонкостінних кільцевих вставок, електронасос забезпечений вбудованою конденсаторною коробкою, в якій розміщені термовимикач, конденсатор і роз'єми для з'єднання кабелю з обмотками електродвигуна, осьові опори насосних ступенів виконані із зносостійкого матеріалу, кожух виконаний з передньою і задньою кришками, а антифрикційна втулка закріплена в передній кришці, електронасос забезпечений штуцером в задній кришці, а електродвигун виконаний з короткозамкненим ротором і маслонаповненим корпусом. На фіг. 1 зображений занурювальний відцентровий багатоступінчастий електронасос з вимикачем поплавця, поздовжній розріз, на фіг. 2 - вузол А за фіг. 1, на фіг. 3 - збільшений фрагмент в зоні ущільнень вала електродвигуна, на фіг. 4 - ступінчастий проміжний корпус в об'ємній проекції, на фіг. 5 - ступінчастий проміжний корпус, вигляд спереду, на фіг. 6 - розріз АА по фіг. 5, на фіг. 7 - розріз В-В по фіг. 5. Відцентровий багатоступінчастий електронасос містить встановлені в корпусах електродвигун 1, вбудовану конденсаторну коробку 2 та насосні ступені 3 (пакет насосних ступенів), розміщені в єдиному кожусі 4 і центровані передньою і задньою кришками 5, 6 і проміжною опорою 7. Електродвигун 1 - маслозаповнений асинхронний з короткозамкнутим ротором 8, встановленим на підшипниках кочення 9. Передній підшипниковий щит 10 електродвигуна 1 герметизований пружною мембраною 11. Підшипник 9 залитий в щит 10 в момент виливки його на термопластавтоматі. Таким чином, зовнішнє кільце підшипника 9 облито пластиком, що забезпечує надійну його фіксацію в підшипниковому щиті 10. Вбудована конденсаторна коробка 2 являє собою герметичну порожнину, що служить для розміщення конденсатора 13 і роз'ємів 14 для з'єднання кабелю 15 з обмотками електродвигуна 1. Також в конденсаторній коробці розташовується термовимикач 30, змонтований на тепловому контакторі 29. Вал 16 насосних ступенів 3 виконаний некруглого перерізу, наприклад, шестигранним, з'єднаний з валом 17 електродвигуна 1 за допомогою муфти 18. Насосні ступені 3 включають робочі колеса 19 і антифрикційні шайби 20. Робочі колеса 19 встановлені на шестигранному валу 16 по посадці, що допускає осьове переміщення при монтажі, для чого маточини робочих коліс 19 мають посадочні отвори, відповідні некруглому перерізу вала 16. Антифрикційні шайби 20 взаємодіють з осьовими опорами із зносостійкого матеріалу, виконані у вигляді керамічних вставок 21, які вмонтовані в направляючі апарати 22. Насосні ступені 3 включають також напрямні апарати 22, між якими встановлюють кришки 23 з наявними на них ущільнювальними кільцевими елементами, контактуючими з робочими колесами 19. Вставки 21 спираються на бурти, що виступають на торцях робочих коліс 19, і утворюють ущільнення, що розділяють порожнини (не позначені) всмоктування і нагнітання. Направляючі апарати 22 герметизуються радіальними ущільненнями і утворюють з насосними ступенями З герметичний пакет. Пакет насосних ступенів 3 в свою чергу спирається на опору 28, сполучену з проміжним ступінчастим корпусом 26, в якому встановлено ущільнення 27 насосної частини. Корпус 26 і передня кришка 25 електродвигуна 1 в сукупності утворюють систему каналів 32, 37, 38. Канали 32 виконані у передній кришці 25 уздовж її осі. Канали 37, 38 не перетинаються один з одним і виконані в корпусі 26, причому поздовжні канали 37 - уздовж його осі, а канали 38 - радіально. У задній кришці 6 насоса розташовані вушка (не зображені) для закріплення троса, а також герметичні вводи (гермовводи) кабелю 15 поплавкового вимикача 31 і мережевого кабелю 15. При виконанні насоса без поплавкового вимикача 31, у задній кришці 6 виконується гермоввід тільки для мережевого кабелю 15. У передній кришці 5 електронасоса встановлена антифрикційна втулка 24, що служить опорою валу 16 пакета насосних ступенів 3. У передній кришці 5 виконані сітчасті усмоктувальні вікна (не зображені), що перешкоджають проникненню в електронасос великих часток, а також канали (не зображені) для сполучання порожнини 33 мембрани 11 з навколишнім середовищем. Передня кришка 25 електродвигуна 1 і проміжний корпус 26 послідовно розміщені між підшипниковим щитом 10 електродвигуна 1 і муфтою 18, причому передня кришка 25 електродвигуна 1 виконана з наскрізними отворами 32, оперта з одного боку на мембрану 11 з утворенням кільцевої порожнини 33 і виконана ущільненою щодо вала 17 електродвигуна 1, а також внутрішньої стінки кожуха 4 і проміжного корпусу 26. Корпус 26 виконаний у вигляді втулки з конічним центральним виступом 34, опертий на передню кришку 25 і ущільнений щодо вала 17. Виступ 34 з'єднаний перемичкою 35 з периферійної кільцевої гільзою 36 корпусу 26, 3 UA 105406 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ущільненою щодо проміжної опори 7 і опори 28 пакета насосних ступенів 3. Корпус 26 виконаний з непересічними отворами 37, 38. Отвори 37 виконані поздовжніми (спрямованими паралельно осі корпусу 26), а отвори 38 (на фіг. 3 зображені пунктиром) виконані радіальними щодо осі корпусу 26. Отвори 37 пов'язані з кільцевим каналом кожуха 4 і зі стороною нагнітання пакету ступенів 3, а радіальні отвори 38 пов'язані зі стороною всмоктування останніх і з кільцевою порожниною 33, утвореною між мембраною 11 підшипникового щита 10 і передньою кришкою 25 електродвигуна 1. Суттєвою особливістю насоса є наявність передньої кришки 25 і проміжного корпусу 26 з ущільненнями 12, 27, розміщеними в конічному виступі 34, що мають різне призначення. Ущільнення 27 насосної частини ізолює електродвигун 1 від впливу надлишкового тиску, створюваного насосними ступенями 3, в той час, як ущільнення 12 електродвигуна 1 герметизує безпосередньо електродвигун 1 і розділяє з одного боку його внутрішній об'єм, заповнений маслом, а з іншого - лише середовище, в яке занурений електронасос. Електронасос працює таким чином. Рідина надходить в сітчасті отвори кришки 5. Далі за рахунок обертання робочих коліс 19 насосних ступенів 3 середовище, що перекачуються, отримує приріст кінетичної енергії, яка в напрямних апаратах 22 перетвориться в енергію тиску. Під тиском через внутрішню порожнину опори 28, систему каналів 37 проміжного корпусу 26 і його зазор з передньою кришкою 25 електродвигуна 1, середовище, що перекачується, надходить в кільцевий канал між кожухом 4 і корпусами електродвигуна 1 і далі - корпусом конденсаторної коробки 2, охолоджуючи електродвигун 1, і через приєднаний зовні шланг, направляється споживачу. Радіальні і осьові сили, що виникають при роботі насоса, додатково до підшипників 9 електродвигуна 1 сприймаються антифрикційною втулкою 24. Утворення контактних ущільнень між буртами робочих коліс 19 насосних ступенів 3 і ущільнювальними кільцевими елементами кришок 23 запобігає витоку середовища, що перекачується. Пружна мембрана 11 дозволяє забезпечити урівноваження тиску всередині і зовні електродвигуна 1 і розвантажити ущільнення 12 електродвигуна 1 від тиску нагнітання. Система каналів 32, 37, 38 дозволяє ізолювати підшипниковий щит 10 з підшипником 9, ущільнення 12 електродвигуна 1 і мембрану 11 від тиску, що розвивається насосом, сполучаючи їх порожнину 33 з середовищем, в яке занурений електронасос. При цьому рух середовища, що перекачується, від нагнітання насосних ступенів 3 в кільцевий канал кожуха 4 відбувається через отвори 37, а сполучення порожнини 33 мембрани 11 з навколишнім середовищем (всмоктуванням ступенів 3) - через отвори 38, 32. Тепловий контактор 29 запобігає роботі електродвигуна 1 при перевищенні температури масла в ньому більш 75 °C. Це дозволяє виключити вплив високого тиску на елементи електродвигуна 1, що знаходиться в одному кожусі 4 з насосною частиною (ступенями 3), зокрема на ущільнення 12 і мембрану 11, що забезпечує підвищення надійності і довговічності електронасоса. Крім цього, оскільки направляючий апарат 22 має своє радіальне ущільнення, це виключає виток середовища, що перекачується, і дозволяє забезпечити абсолютну герметичність пакета насосних ступенів 3. Розташування термовимикача 29, винесеного при маслозаповненні обсягу електродвигуна 1 в конденсаторну коробку 2, підвищує надійність його роботи, полегшує діагностику і ремонт електронасоса при експлуатації. Все це спрямовано на підвищення надійності і довговічності насоса в цілому. Зазначені удосконалення роблять пропонований електронасос надійним, довговічним і ремонтоздатним. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Відцентровий багатоступінчастий електронасос, який містить кожух, в якому розміщені послідовно встановлені в корпусах і сполучені валами електродвигун та насосні ступені з робочими колесами, причому електродвигун розміщений з боку нагнітання насосних ступенів і встановлений в кожусі з утворенням кільцевого каналу для перекачування середовища, при цьому електродвигун забезпечений проміжною опорою і переднім підшипниковим щитом, герметизованим пружною мембраною, а на валу електродвигуна послідовно встановлені на двох ущільненнях ступінчаста передня кришка електродвигуна і ступінчастий проміжний корпус, виконані з каналами для з'єднання зовнішньої поверхні мембрани зі стороною всмоктування насосних ступенів і з каналами для з'єднання кільцевого каналу кожуха зі стороною нагнітання насосних ступенів. 2. Електронасос за п. 1, який відрізняється тим, що передня кришка електродвигуна і проміжний корпус послідовно розміщені між підшипниковим щитом електродвигуна і муфтою, причому передня кришка електродвигуна виконана з наскрізними отворами, оперта з одного боку на мембрану з утворенням кільцевої порожнини і виконана ущільненою щодо вала 4 UA 105406 U 5 10 15 20 25 електродвигуна, внутрішньої стінки кожуха і проміжного корпусу, який виконаний у вигляді втулки з конічним центральним виступом, опертий на передню кришку електродвигуна і ущільнений щодо вала останнього і з'єднаної перемичкою з конічним центральним виступом периферійної кільцевої гільзи, ущільненої щодо проміжної опори і опори пакета насосних ступенів, і виконаного з осьовими і радіальними непересічними отворами, причому осьові отвори зв'язані з кільцевим каналом кожуха і зі стороною нагнітання пакета ступенів, а радіальні отвори зв'язані зі стороною всмоктування останніх і з кільцевою порожниною, утвореною між мембраною підшипникового щита і передньою кришкою електродвигуна. 3. Електронасос за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що насосні ступені забезпечені направляючими апаратами та осьовими опорами, робочі колеса мають ущільнення, що розділяє порожнини всмоктування і нагнітання, і антифрикційні шайби, які взаємодіють з осьовими опорами, при цьому вал насосних ступенів виконаний некруглого перерізу, з можливістю осьового переміщення встановлених на ньому робочих коліс, і забезпечений з боку, протилежного електродвигуну, опорою у вигляді антифрикційної втулки. 4. Електронасос за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що підшипник вала електродвигуна виконаний залитим в підшипниковий щит при литті останнього. 5. Електронасос за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що він забезпечений вбудованою конденсаторною коробкою, в якій розміщені термовимикач, конденсатор і роз'єми для з'єднання кабелю з обмотками електродвигуна. 6. Електронасос за п. 3, який відрізняється тим, що осьові опори насосних ступенів виконані із зносостійкого матеріалу. 7. Електронасос за п. 3, який відрізняється тим, що кожух виконаний з передньою і задньою кришками, а антифрикційна втулка закріплена в передній кришці. 8. Електронасос за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що він забезпечений штуцером в задній кришці. 9. Електронасос за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що електродвигун виконаний з короткозамкненим ротором і маслонаповненим корпусом. 10. Електронасос за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що ущільнення насосних ступенів виконані у вигляді тонкостінних кільцевих вставок. 5 UA 105406 U 6 UA 105406 U 7 UA 105406 U 8 UA 105406 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9