Відцентрово-вихровий насос

1. Відцентрово-вихровий насос, який містить штамповану підставку, нагнітаючий ковпак, кришку, корпус, робоче колесо з відцентровими та вихровими лопатями, асинхронний електродвигун, який відрізняється тим, що робоче колесо має осердя у вигляді кільцевої пластини з струмопровідного немагнітного матеріалу (наприклад міді C2 1 3 82550 колесо, яке отримує механічну енергію завдяки магнітному полю без використання механічного зв'язку, що дозволяє розширити технічні можливості відцентрово-вихрового насосу. Насамперед, забезпечити максимальній рівень герметичності, тому що енергія за для обертального руху робочого колеса передається магнітним полем через герметичну стінку (ізоляційну перегородку). Завдяки стійкому обертанню робочого колеса під дією електродинамічних сил, виключається необхідність використовува ти вал з підшипником та манжетні ущільнення по валу. Це істотно спрощує конструкцію насоса, підвищує його надійність, приводить до зменшення маси та габаритів, розширює можливості регулювання частоти обертання робочого колеса. Поставлена задача досягається тим, що у відцентрово-вихровому насосі, який містить штамповану підставку, нагнітаючий ковпак, кришку, корпус, робоче колесо з відцентровими та вихровими лопатями, асинхронний електродвигун згідно винаходу, робоче колесо містить осердя у вигляді кільцевої пластини з струмопровідного немагнітного матеріалу (наприклад міді або алюмінію), а інша його частина виконана з не струмопровідного немагнітного матеріалу для надання відповідної форми з відцентровими та вихровими лопатями, статор асинхронного електродвигуна виконано дисковим з двома елементами - активним з електричними обмотками у нахилених пазах, який розміщено у корпусі насоса та неактивним елементом, який закріплено у кришці. Обмотки статора залито компаундом та відокремлено ізоляційною перегородкою від робочого простору з рідиною. Рідина спрямовується направляючим апаратом. Робоче колесо обертається та стійко утримується у робочому просторі насоса електродинамічними силами, стабілізаційна дія яких визначається нахилом пазів активного елемента і співвідношенням між діаметрами елементів статора й робочого колеса. Зовнішній діаметр осердя робочого колеса дорівнює зовнішньому діаметру активного елемента та більше зовнішнього діаметру неактивного елемента. Внутрішні діаметри елементів статора дорівнюють один одному та менші за внутрішній діаметр осердя робочого колеса. Технічним результатом є стійке обертання робочого колеса безпосередньо під дією обертаючого магнітного поля без використання механічного зв'язку (приводного валу з підшипником). Конструктивно та функціонально суміщаються робоче колесо насоса з ротором асинхронного електродвигуна, а також робочий простір насоса з робочим простором асинхронного електродвигуна. Таким чином, робоче колесо є єдиним рухомим елементом конструкції, що виключає необхідність використовувати гумові манжетні ущільнення. Це дозволяє спростити конструкцію насоса, значно підвищити його герметичність і надійність, регулювати й встановлювати таку частоту обертання, яка потрібна у конкретному випадку, суттєво зменшити масу та габарити, шум і вібрації відцентрововихрового насосу. На фіг.1 показаний фронтальний вид відцентрово-вихрового насосу (обмотки показані умовно) 4 зі стрілками, що вказують напрям потоку рідини; на фіг.2 - вид зверху активного елемента статора з нахиленими під кутом А пазами, у яких розташована трифазна обмотка, стрілкою зображено напрям обертання магнітного поля та робочого колеса. Відцентрово-вихровий насос містить штамповану підставку 1 для закріплення, нагнітаючий ковпак 2, робоче колесо 3, що містить металеве осердя 4 з струмопровідного немагнітного матеріалу та іншу частину зі не струмопровідного і немагнітного матеріалу з відцентровими та вихровими лопатями, дисковий асинхронний електродвигун, статор якого виконано з двох частин - неактивного елемента 5, закріпленого у кришці 6, а також активного елемента 7 з електричними обмотками 8 у нахилених пазах, закріпленого у корпусі 9. Елементи статора розташовано совісно та закріплено болтами, обмотки 8 відокремлено ізоляційною перегородкою 10 від робочого простору, у якому направляючим апаратом 11 рідина спрямовується від входу 12 до робочого колеса 3 й виходить з напором через нагнітаючий ковпак 2, що показано стрілками на фіг.1. Зовнішній діаметр осердя 4 робочого колеса 3 дорівнює зовнішньому діаметру активного елемента 7 статора та більше зовнішнього діаметру неактивного елемента 5. Внутрішні діаметри елементів статора 5 та 7 дорівнюють один одному та менші за внутрішній діаметр осердя 4 робочого колеса 3. Відцентрово-вихровий насос працює наступним чином. Робоче колесо 3 з металевим осердям 4 розміщено у робочому просторі насоса, який одночасно є робочим простором дискового асинхронного електродвигуна. У робочому просторі, сформованому корпусом 9, ізоляційною перегородкою 10 та кришкою 6, обертається магнітне поле, створене активним елементом 7 з обмотками 8 та посилене неактивним елементом 5. При взаємодії струмів індукції осердя 4, яке є вторинним елементом дискового асинхронного електродвигуна, з обертовим магнітним полем виникають електродинамічні сили, що приводять безпосередньо робоче колесо 3 з лопатями до обертального руху та забезпечують його центральне положення (вісь обертання співпадає з віссю насоса). Крутячий момент на робочому колесі 3 утворюється без застосування механічної передачі - приводного валу, тому кришка 6 не має отвору для валу, робочій простір з рідиною герметизуються за допомогою ізоляціної перегородки 10, яка стискається по фланцю між корпусом 9 та кришкою 6. Робоча рідина поступає через вхід 12, далі рідина розділяється направляючим апаратом 11, охолоджує корпус 9, у якому розташовані обмотки 8 та підходить до робочого колеса 3 знизу й зверху. Рідина захоплюється відцентровими лопатями, рухається у зазорі між робочим колесом 3 та кришкою 6, а також у зазорі між робочим колесом 3 та ізоляційною перегородкою 10 від центра до периферії робочого колеса 3, попадає на його вихрові лопаті й далі виходить через нагнітаючий ковпак 2 (див. стрілки на фіг.1). Робоче колесо 3 обертається у центральному положенні (напрям обертання 5 82550 показано стрілкою на фіг.2), контактує практично тільки з рідиною, при зупинці лежить на ізоляційній перегородці 10. Його можливому зміщенню відносно центрального положення протидіють стабілізуючи електродинамічні сили, максимальний зсув у осьовому напрямку обмежено кришкою 6 та ізоляційною перегородкою 10, а максимальний зсув в радіальному напрямку обмежено зазором між лопатями робочого колеса 3 та кришкою 6. Відцентрово-вихрового насос закріплюється за допомогою штампованої підставки 1. На фіг.2 показано активний елемент 7 з укладеними електричними обмотками 8, які утворюють магнітне поле за вказаним стрілкою напрямом обертання, котрий збігається з напрямом обертання робочого колеса 3. Величина крутячого моменту та стабілізуючих електродинамічних сил, визначається нахилом пазів з обмотками 8 (кут А на фіг.2), який може мати різні значення - приблизно Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 від 30° до 70°, що встановлюється при проектуванні в залежності від призначення насосу. Включення та виключення насосу, регулювання у широкому діапазоні частоти обертання робочого колеса 3 забезпечується зміною частоти електроструму в обмотках 8 активного елементу 7. Використання відцентрово-вихрового насосу з робочим колесом без механічних опор дозволяє: - забезпечити достатньо високий рівень герметичності та безпеки при перекачуванні небезпечної рідини; - перекачувати рідину з високою або дуже низькою (кріогенна техніка) температурою; - значно спростити конструкцію, зменшити габарити та масу насоса при збереженні функціональних можливостей; - використовувати як глибинний насос; - підвищити надійність насосного обладнання завдяки зменшенню елементів конструкції, які рухаються та витримують динамічні навантаження. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601