УДК 621.65.03.037
ГЕРМЕТИЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ АГРЕССИВНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
, ,
Россия, г. Орел, Госуниверситет – УНПК
Приводится конструкция и дается принцип действия оригинального герметичного электронасоса для перекачки агрессивной жидкости.
The design is given and the principle of operation of the original tight electropump for pumping of aggressive liquid is given.
Герметичные насосы для перекачки агрессивных жидкостей и сжиженных газов широко используются в химической, нефтяной, нефтехимической промышленности, в ядерном производстве и в других областях. Среди них значительное место занимают герметичные центробежные электронасосы.
Электронасосы или выполняются в виде моноблочной конструкции, либо электронасос образован конструктивно независимым центробежным насосом и отдельным двигателем.
Электронасосы получают вращение от двигателя цилиндрической формы исполнения, вследствие чего агрегат, образованный насосом и электродвигателем, отличается значительными осевыми размерами и большой материалоемкостью, что приводит, в конечном счете, к дополнительным энергозатратам.
Использование дискового электродвигателя для центробежных электронасосов, по мнению авторов, является более перспективным; так как они обладают рядом достоинств перед цилиндрическими электродвигателями: минимальная осевая длина; лучшее охлаждение; меньшая материалоемкость; более высокий КПД и т. д.
Центробежный насос имеет корпус с рабочим колесом относительно большого размера. Дисковый электродвигатель имеет увеличенный, по сравнению с цилиндрическим мотором, диаметр и уменьшенную длину. Поэтому его применение приводит к наилучшей компоновке электронасоса, сопровождающейся уменьшением осевой длины агрегата, т. е. к компактности и малогабаритности.
Приводом насоса могут служить как асинхронные, так и синхронные электродвигатели дисковой конструкции. Использование двусторонних торцовых электродвигателей позволяет увеличить мощность насосов до нескольких сот киловатт и более.
Известен [1] дисковый центробежный двигатель-насос, в котором ротор электродвигателя объединен с рабочим колесом насоса. На наш взгляд, эта конструкция не может служить для перекачивания агрессивных жидкостей.
В ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК» (г. Орел) разработан герметичный центробежный электронасос [2], лишенный приведенных выше недостатков. В конструкции электронасоса конструктивно совмещены корпус электродвигателя и корпус насоса, образуя единый моноблочный корпус электронасоса.
Корпус электронасоса (рис. 1) выполнен разъемным. Он имеет центральную часть 1, съемную часть 2 и плиту статора 3. Внутри центральной части находится спиральная камера 4, внутри которой размещено рабочее колесо 5. Съемная часть включает в себя рабочее колесо с опорными подшипниками и другими вспомогательными элементами.
На плите 3 статора через посредство опорного диска 6 установлен кольцевой плоский магнитопровод 7 с трехфазной обмоткой возбуждения. Она защищена от возможного попадания агрессивной жидкости экраном 8. Со стороны статора рабочее колесо имеет консольный участок, на котором размещается ротор 9. На его диске установлен кольцевой плоский магнитопровод ротора 10 с Рисунок 1. короткозамкнутой обмоткой.
Рабочее колесо выполнено из материала, химически устойчивого к агрессивной перекачиваемой среде, например, полипропилена или полиамида.
Электронасос со стороны двигателя содержит два вида уплотнительных устройств.
Первое уплотнительное устройство со стороны дискового электродвигателя включает сальниковое уплотнение, размещенное в кольцевой полости, образованной между поверхностями внутреннего кольцевого выступа стенки корпуса насоса и консольного участка рабочего колеса. Сальник состоит из шайб и мягких набивок из химически устойчивых к агрессивным средам материалов.
Второе уплотнительное устройство образовано из разрезных колец, размещенных в канавках наружной поверхности внутреннего выступа стенки корпуса и контактирующих с внутренней поверхностью ступицы ротора.
Электронасос снабжен также уплотнениями гидравлической полости в съемной части насоса. Лабиринтно-канавочное уплотнение со стороны съемной части корпуса представлены кольцевыми выступами в центральном диске рабочего колеса и соответствующими канавками в накладке из химически устойчивого к перекачиваемой среде материала.
Уплотнительные устройства гидравлических полостей в съемной части корпуса насоса представлены торцовым уплотнением, состоящим из кольцевого подпятника, кольцевой пяты, уплотнительного кольца. Кроме того, имеется радиальное уплотнение из упругих разрезных колец, уложенных в канавки, выполненные на выступе диска рабочего колеса. Назначение других элементов электронасоса ясно из приводимого рисунка.
Центробежный моноблочный электронасос для перекачки агрессивных жидкостей работает следующим образом. Перед пуском электронасоса производится заполнение насоса перекачиваемой жидкостью в соответствии с установленными правилами. После выполнения действий, связанных с заливкой насоса, включают в работу его электродвигатель, подключая обмотку статора к электрической сети. В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля на проводники короткозамкнутого ротора, ротор и рабочее колесо приводятся во вращение.
Перекачиваемая жидкость, поступающая по осевому каналу рабочего колеса к его лопастям, выбрасывается в спиральную камеру насоса через напорный патрубок в напорную линию насосной установки.
В процессе работы электронасоса возникают осевые силы двух видов: сила гидростатического давления, направленная в сторону всасывания, и сила электромагнитного притяжения магнитопровода ротора к магнитопроводу статора. Поскольку эти силы, приложенные к рабочему колесу, направлены в разные стороны, на опорные подшипники передается только их разность, что способствует надежности и долговечности электронасоса. Смазка подшипников осуществляется периодически смазочными маслами, подаваемыми в пространство между подшипниками по каналу, выполненному в съемной части корпуса электронасоса с помощью прессмасленки, ввертываемой в резьбовое соединение, закрываемое пробкой.
Конструкция центробежного моноблочного электронасоса имеет небольшие аксиальные размеры и может использоваться для перекачки агрессивных жидкостей с различными свойствами.
Выводы: 1. Задача создания новых типов герметичных электронасосов мирового уровня с дисковыми двигателями является актуальной.
2. Необходимо в этом направлении проводить НИР и ОКР.
Литература
1. Патент РФ № 000 F04 13/16/ Аксиальный центробежный двигатель – насос / , , Гайтова . 2005. Бюл. №27
2. Патент РФ № 000 С1 F04D 13/06, F04D 7/06/ Центробежный моноблочный электронасос для перекачивания агрессивных жидкостей / , Кобяков . 2010. Бюл. №8.
, д. т.н., профессор; Свидченко Сергей Юрьевич, к. т.н., доцент; , ст. преподаватель; кафедра «Электрообрудование и энергосбережение» Госуниверситет – УНПК. г. Орел, Наугорское шоссе, 29,
, к. т.н., профессор кафедры «Динамика и прочность машин», Госуниверситет – УНПК, г. Орел, Наугорское шоссе, 29.
