Занурювальний насос з повітрозаповненим електродвигуном

Винахід відноситься до насособудування, зокрема до агрегатування з привідними пристроями та їх конструктивним елементам і допоміжним пристроям і може бути використаний для створення занурювальних насосів 3 використанням вбудуємих електродвигунів, а також гідротурбін капсульного типу. Відомий занурювальний насос з газозаповненим (у тому числі повітрям) електродвигуном, на валу якого розташоване робоче колесо, відділене від нього розділяючою та ущільнюючою камерами, перша із яких безпосередньо сполучена із пристроєм видаляння витоків із неї, а друга - із пристроєм забезпечення надмірного тиску і підживлення ущільнюючої рідини в ній. При цьому пристрій видаляння витоків виконаний у вигляді ємності, яка сполучена з нижньою частиною розділяючої камери через керуємий датчиком рівня клапан, а внутрішня порожнина насоса, включаючи розділяючу камеру, сполучена із джерелом стиснутого газу, наприклад з балоном. Пристрій забезпечення надмірного тиску і підживлення ущільнюючої рідини в ущільнюючій камері виконаний у вигляді мірного резервуара із контролем рівня рідини, який у верхній частині сполучений також з джерелом стиснутого газу, а знизу - з ущільнюючою камерою, що забезпечує надмірний тиск ущільнюючої рідини над тиском перекачуємої води перед камерою і перешкоджає її попаданню в неї і далі на електродвигун, що може призвести до його аварії. [1]. Недостатками відомого занурювального насоса є складність і недостатня надійність його пристроїв, що обумовлюється наявністю великої кількості елементів та їх з'єднань в пристроях, призводить до ймовірної розгерметизації всієї системи захисту електродвигуна, падіння тиску газу в неї, та необхідності заміни балонів стиснутого газу при експлуатації, або навіть до аварії електродвигуна при несвоєчасній заміні балонів завдяки трудності слідкування за цим. Це підтвердилось при випробуванні на об'єктах меліорації дослідних зразків насосів типу ОПВ даної конструкції, що були створені в 1970-х роках у научно-технічному центрі НПО "Молдавгидромаш" авторами винаходу і передбачали із-за цього використання в них спеціальних електродвигунів із водостійкою ізоляцією, якою герметизували обмотку статора. В основу винаходу поставлено задачу у занурювальному насосі з повітрозаповненим електродвигуном шляхом використання енергії потоку води у самому насосі під час його роботи спростити конструкцію, підвищити надійність роботи та уникнути обслуговування, пов'язаного із слідкуванням за роботою, заміною балону стиснутого газу та відновленням герметичності з'єднань пристроїв, а також з ремонтом по заміні електродвигуна. Указана мета досягається тим, що у занурювальному насосі з повітрозаповненим електродвигуном, на валу якого розташоване робоче колесо, відділене від нього розділяючою та ущільнюючою камерами, перша із яких безпосередньо сполучена із пристроєм видаляння витоків із неї, а друга - із пристроєм забезпечення надмірного тиску і підживлення ущільнюючої рідини в ній, пристрій видаляння витоків виконують у вигляді струминного насоса, який через зворотний клапан сполучають трубкою із нижньою частиною розділяючої камери, а пристрій забезпечення надмірного тиску та підживлення ущільнюючої рідини - у вигляді розташованої у задньому обтікачі корпусу насоса герметичної, заповненої ущільнюючою рідиною і сполученою із ущільнюючою камерою порожнини, яка обмежена по довжині задньою стінкою електродвигуна та еластичною діафрагмою, яка розділяє порожнину, що заповнена ущільнюючою рідиною, і решту порожнини обтікача, що сполучена із проточною порожниною насоса. При цьому струминний насос пристрою видаляння витоків можуть розміщати перед робочим колесом з метою використання ним розрідження і енергії швидкісного потоку на вході в насос, сполучаючи його сопло з розділяючою камерою, або зовні насоса з метою використання ним енергії напірного потоку насоса, сполучаючи його сопло з напірною порожниною, а приймальну камеру - з розділяючою камерою насоса. При цьому для зменшення витрат води на роботу струминного насоса його із напірною порожниною сполучають через вентиль, який управляється датчиком рівня ущільнюючої рідини, який закріплюють у розділяючій камері на необхідній висоті. Для виключення скиду витоків у воду та її забруднення ними до струминного насосу можуть приєднувати гнучкий рукав, який виводять на поверхню джерела води. Для підвищення тиску на діафрагму і в ущільнюючій рідині решту порожнини обтікача можуть сполучати із проточною напірною порожниною насоса загнутими назустріч потоку трубками з метою додаткового використання для цього швидкісного напору потоку. Ця сукупність нових суттєвих ознак, полягаючих у забезпеченні самим насосом захисту свого електродвигуна, у взаємодії з відомими ознаками, полягаючими у наявності пристроїв його захисту, спрощує і здешевлює конструкцію насоса, його обслуговування та підвищує його надійність. На фіг.1 схематично зображена конструкція занурювального насоса з повітрозаповненим електродвигуном і розміщенням струминного насоса пристрою видаляння витоків перед робочим колесом, а на фіг.2 - варіант розміщення струминного насоса зовні насоса. В корпусі 1 насоса, зв'язаного з герметичною повітрозаповненою капсулою 2, розміщені електродвигун 3, розділяюча 4 та ущільнююча 5 камери з ущільнювачами 6 вала 7 електродвигуна 3. Для надійного ущільнення вала 7 та охолодження ущільнювачів 6 камеру 5 заповнюють рідким і безпечним для електродвигуна мастилом, наприклад трансформаторним, машинним і т.п. На вихідному кінці вала 7 закріплене робоче колесо 8 насоса. Ущільнюючу камеру 5 трубкою 9 сполучають з герметичною порожниною 10, яка розташована в обтікаючі 11, обмежена по довжині задньою стінкою 12 електродвигуна 3 та закріпленою в обтікаючі 11 еластичною діафрагмою 13 і заповнена через штуцер 14 ущільнюючою рідиною. Решта порожнини обтікача сполучена з проточною напірною порожниною насоса отворами (на фіг. не показані) або загнутими назустріч потоку води трубками 15. Для видаляння із розділяючої камери 4 витоків ущільнюючої рідини, що можуть просочитися через ущільнення 6, її в нижній частині сполучають через зворотний клапан 16 трубкою 17 із струминним насосом 18. Цей насос можуть розміщати перед робочим колесом 8 з метою використання ним розрідження і енергії швидкісного потоку на вході в насос, сполучаючи його сопло з розділяючою камерою 4, або зовні насоса, якщо енергії потоку на вході недостатньо і з метою використання ним енергії напірного потоку насоса, сполучаючи сопло з напірною порожниною, а приймальну камеру - з розділяючою камерою 4. Для зменшення витрати води на роботу струминного насоса 18 його із напірною порожниною сполучають через вентиль 19, який управляється датчиком рівня 20 ущільнюючої рідини, який закріплюють у розділяючій камері 4 на необхідній висоті. Для виключення скиду витоків ущільнюючої рідини у воду та її забруднення ними до струминного насоса 18 приєднують гнучкий рукав 21, який виводять на поверхню. Занурювальний насос працює наступним чином. Після включення електродвигуна 3 він через вал 7 обертає робоче колесо 8, яке забирає воду із водосховища і по проточній порожнині між корпусом насоса 1 і капсулою 2 подає її на поверхню, створюючи в капсулі тиск від напору насоса і охолоджуючи електродвигун 3. Захист електродвигуна 3 від води, що може попасти на нього по обертаємому валу 7 завдяки не абсолютній герметичності існуючих ущільнювачів, здійснюється ущільнювачами 6, які установлені в ущільнюючій камері 5, яка для більш надійного ущільнення та охолоджування ущільнювачів 6 заповнена рідким мастилом, наприклад трансформаторним, машинним і т.п., яке також безпечно для електродвигуна. Так як ущільнююча камера 5 сполучена трубкою 9 із заповненою тим же мастилом камерою 10, то в ній при роботі насоса завдяки дії напірного потоку на гнучку діафрагму 13 виникає надмірний тиск, який перевищує тиск води перед ущільнюючою камерою 7 на величину, що дорівнює сумі тиску, створеного виправляючим лопасним апаратом насоса і швидкісним напором в проточній порожнині насоса в місті розташування загнутих проти потоку трубок 15. Цей перепад тиску ущільнюючої рідини над водою повністю виключає ймовірність її попадання в ущільнюючу камеру і створення в ній водоемульсії, яка небезпечна для електродвигуна 3. Ймовірні невеликі витоки ущільнюючої рідини, що попадають через ущільнення 6 в розділяючи камеру 4, видаляються із неї струминним насосом 18 постійно при розташуванні його перед робочим колесом, або періодично шляхом відкриття вентиля 19 по сигналу датчика 20 при розташуванні струминного насоса 18 зовні насоса. Попаданню води через струминний насос 18 в розділяючу камеру 4 перешкоджає зворотний клапан 16. При необхідності виключення викиду ущільнюючої рідини у воду до струминного насосу приєднують гнучкий рукав 21, який виводять на поверхню, де збирають витоки у будь-яку ємність. Таким чином в пропонуємому занурю-вальному насосі захист повітряно-заповненого електродвигуна від попадання води на нього гарантовано забезпечується самим насосом, що спрощує його конструкцію і експлуатацію, підвищує надійність, а також дозволяє використовувати для таких насосів вбудуємих електродвигунів, що випускаються промисловістю у вигляді пакетів ротора та статора з вологостійкою негерметичною ізоляцією, що спрощує і здешевлює їх виготовлення і ремонт. Джерело інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР №292033, 06.01.1971. Бюлетень №4. Кл. F04d13/00.