Насосная магнитоприводная установка

Предназначена для перекачивания мультифазных сред (с содержанием свободного газа до 60%), содержащих механические примеси, а также жидкостей с плотностью ниже 800 кГ/м³ в нефтяной, химической и других отраслях промышленности. Техническая задача заключается в расширении функциональных возможностей установки путем обеспечения перекачивания мультифазных сред с механическими примесями, а также жидкостей с плотностью ниже 800 кГ/м³ , обеспечении регулирования расхода перекачиваемых сред без потерь рабочего давления и к.п.д., а также реверсировании потока перекачиваемых сред с сохранением заданных выходных параметров при одновременном повышении технологичности изготовления, упрощении и унификации конструкции установки. Насосная магнитоприводная установка размещена на раме (1) и включает приводной электродвигатель (2) с размещенной на его валу (3) ведущей магнитной полумуфтой (4) магнитоприводного узла (не обозначен), насос (5), состоящий из вала (6), расположенного на радиальных подшипниках (7) и зафиксированного в осевом направлении двумя упорными подшипниками (8) ступени насоса объемного типа (9) и ведомой магнитной полумуфты (10), зафиксированных на валу (6), и цилиндрического корпуса (11). Рабочие элементы (пары трения) объемной ступени (9) насоса (5) изготовлены из твердосплавного материала типа карбида вольфрама, кобальта, титана. Цилиндрическая гайка (12) жестко фиксирует в цилиндрическом корпусе (11) ступень насоса объемного типа (9), обечайку (13) с одним из радиальных подшипников (7) и двусторонним упорным подшипником (8). Крышка (14) выполнена с выходным каналом (15). Герметизирующий стакан (16) установлен между магнитными полумуфтами (4 и 10). Входной патрубок (17) имеет входной канал (18). Ведущая магнитная полумуфта (4) может располагаться на валу (19) дополнительного подшипникового узла (20), который соосно закреплен на цилиндрическом корпусе (12) и посредством механической муфты (21) соединен с валом (3) электродвигателя (2), 3 илл.

Предлагаемая установка относится к насосостроению и используется для перекачивания мультифазных сред, содержащих механические примеси, а также жидкостей с плотностью ниже 800 кГ/м³ в нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Известна установка с герметичным насосом, у корпусе которого размещено рабочее колесо, приводимое во вращение цилиндрической магнитной муфтой, ведущая полумуфта которой соединена с приводным валом электродвигателя, а ведомая изготовлена за одно целое с рабочим колесом и установлена на подшипниках скольжения. Ведомая полумуфта расположена внутри герметичного тонкостенного металлического стакана, охватываемого ведущей полумуфтой (Патент РФ на полезную модель 57846, F04D 13/01, 2006 г.).

Однако, известная установка не предназначена для перекачивания газожидкостных смесей с содержанием свободного газа более 15%, не позволяет осуществлять регулирование расхода перекачиваемой среды без потерь рабочего давления и к.п.д., а также реверсирование потока перекачиваемой среды.

Наиболее близкой к заявляемой является установка, включающая герметичный магнитоприводной центробежный насос, состоящий из корпуса, ротора с каналом в валу, рабочим колесом и ведомой магнитной полумуфтой, вращающейся в подшипнике скольжения (Патент РФ на полезную модель 3011, F04D 3/00, 1996 г.)

Установка известной конструкции не предназначена для длительного перекачивания смесей и сред с высоким содержанием механических примесей из-за гидроабразивного износа элементов при высоких скоростях, а также газожидкостных смесей с содержанием свободного газа более 15%.

Кроме того, использование центробежного насоса в подобных установках не дает возможности реверсирования потока перекачиваемой среды, регулирования расхода указанной среды без потерь рабочего давления и к.п.д. Для такого насоса снижение плотности перекачиваемой среды приводит к снижению напорно-расходных характеристик. А применение литых корпусных деталей со сложной обработкой приводит к низкой технологичности известной конструкции.

Техническая задача заключается в расширении функциональных возможностей установки путем обеспечения перекачивания мультифазных сред с механическими примесями, а также жидкостей с плотностью ниже 800 кГ/м³, обеспечении регулирования расхода перекачиваемых сред без потерь рабочего давления и к.п.д., а также реверсировании потока перекачиваемых сред с сохранением заданных выходных параметров при одновременном повышении технологичности изготовления, упрощении и унификации конструкции установки.

Сущность полезной модели заключается в том, что в насосной магнитоприводной установке, включающей электродвигатель, корпус, расположенный внутри его вал, который установлен на радиальных подшипниках скольжения и соединенный по меньшей мере с одной ступенью насоса и магнитоприводным герметичным узлом, согласно 1-му пункту формулы, ступень насоса выполнена в виде насоса объемного типа с рабочими элементами, в которых материал пар трения имеет твердость не ниже твердости механических примесей перекачиваемой среды, вал насоса размещен по меньшей мере на двух радиальных подшипниках скольжения, а в осевом направлении зафиксирован двусторонним упорным подшипником, при этом ступень насоса расположена либо между радиальными подшипниками либо консольно.

Согласно 2-му пункту формулы ведущая магнитная полумуфта располагается непосредственно на валу электродвигателя. Согласно 3-му пункту формулы на корпус насоса или электродвигателя соосно может быть установлен дополнительный подшипниковый узел, на валу которого размещена ведущая магнитная полумуфта магнитоприводного узла.

Ступень в виде насоса объемного типа имеет ряд преимуществ по сравнению со ступенью центробежного насоса, а именно - расход пропорционален оборотам вала при постоянном давлении на выходе, высокие к.п.д. и напор при малых габаритах установки. Такая ступень позволяет перекачивать мультифазные среды с механическими примесями благодаря исключению образования застойных зон внутри ступени и возможности использования твердосплавных материалов при изготовлении рабочих элементов (пар трения), а также перекачивать жидкости с плотностью ниже 800 кГ/м³ .

Расположение ступени насоса между радиальными подшипниками позволяет организовать рациональную схему нагружения подшипников, а консольное расположение дает удобство монтажа и ремонта. Оба варианта обеспечивают необходимую технологичность изготовления, упрощение и унификацию конструкции установки.

Вал насоса зафиксирован в осевом направлении двухсторонним упорным подшипником, что обеспечивает реверсивность, т.е. работоспособность установки не зависимо от направления действия перепада давления.

Если не предполагается замена электродвигателя установки, то ведущая полумуфта должна быть размещена непосредственно на валу электродвигателя. В случае необходимости изменения параметров и замены электродвигателя на корпус насоса или электродвигателя соосно устанавливают дополнительный подшипниковый узел, на валу которого размещена ведущая магнитная полумуфта магнитоприводного узла. В последнем случае нет необходимости замены ведущей магнитной полумуфты, что повышает технологичность заявляемой конструкции.

На фиг.1 представлена заявляемая установка с расположением ступени насоса между радиальными подшипниками. На фиг.2 - установка со ступенью насоса, расположенной консольно на конце вала. На фиг.3 показан вариант выполнения заявляемой установки с дополнительным подшипниковым узлом.

Насосная магнитоприводная установка размещена на раме 1 и включает приводной электродвигатель 2 с размещенной на его валу 3 ведущей магнитной полумуфтой 4, магнитоприводного узла (не обозначен), насоса 5, состоящего из вала 6, расположенного на радиальных подшипниках 7 и зафиксированного в осевом направлении двумя упорными подшипниками 8 ступени насоса объемного типа 9 и ведомой магнитной полумуфты 10, зафиксированных на валу 6, и цилиндрического корпуса 11. Рабочие элементы (пары трения) объемной ступени 9 насоса 5 изготовлены из твердосплавного материала типа карбида вольфрама, кобальта, титана. Цилиндрическая гайка 12 жестко фиксирует в цилиндрическом корпусе 11 ступень насоса объемного типа 9,обечайку 13 с одним из радиальных подшипников 7 и двусторонним упорным подшипником 8. Крышка 14 выполнена с выходным каналом 15. Герметизирующий стакан 16 установлен между магнитными полумуфтами 4 и 10. Входной патрубок 17 имеет входной канал 18. Ведущая магнитная полумуфта 4 может располагаться на валу 19 дополнительного подшипникового узла 20, который соосно закреплен на цилиндрическом корпусе 12 и посредством механической муфты 21 соединен с валом 3 электродвигателя 2.

Заявляемая установка работает следующим образом.

При включении установки электродвигатель 2 вращает ведущую магнитную полумуфту 4, которая бесконтактным способом благодаря действию магнитов (не показаны) через герметизирующий стакан 16 передает вращение на ведомую магнитную полумуфту 10 и, соответственно, на вал 6 насоса 5. При вращении ступени насоса объемного типа 9 осуществляется преобразование механической энергии вращения в гидравлическую энергию перекачиваемой среды, которая в зависимости от направления вращения двигается либо от канала 18 к каналу 15, либо в обратном направлении, омывая радиальные подшипники 7 и двусторонний упорный подшипник 8, смазывая и охлаждая их.

В зависимости от направления потока перекачиваемой среды осевая нагрузка на вал 6, вызванная перепадом давлений, меняет направление и воспринимается соответствующим упорным подшипником 8.

1. Насосная магнитоприводная установка, включающая электродвигатель, корпус, расположенный внутри его вал, который установлен на радиальных подшипниках скольжения и соединенный по меньшей мере с одной ступенью насоса и магнитоприводным герметичным узлом, отличающаяся тем, что ступень насоса выполнена в виде насоса объемного типа с рабочими элементами, в которых материал пар трения имеет твердость не ниже твердости механических примесей перекачиваемой среды, вал насоса размещен по меньшей мере на двух радиальных подшипниках скольжения, а в осевом направлении зафиксирован двусторонним упорным подшипником, при этом ступень насоса расположена либо между радиальными подшипниками либо консольно.

2. Насосная магнитоприводная установка по п.1, отличающаяся тем, что ведущая магнитная полумуфта расположена непосредственно на валу электродвигателя.

3. Насосная магнитоприводная установка по п.1, отличающаяся тем, что на корпус насоса или электродвигателя соосно установлен дополнительный подшипниковый узел, на валу которого размещена ведущая магнитная полумуфта магнитоприводного узла.