Герметичный насос

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Закрытое акционерное общество Гидродинамика(73) Патентообладатель Закрытое акционерное общество Гидродинамика(57) Герметичный насос, содержащий корпус, установленный в нем ротор с рабочим колесом и подшипниками, связанный с приводом через магнитную муфту, причем магнитная муфта снабжена герметизирующим стаканом, расположенными между полумуфтами последней, систему смазки и охлаждения, включающую теплообменник и установленное на роторе вспомогательное колесо циркулятора, при этом полость рабочего колеса отделена от полости привода термобарьером и щелевым уплотнением, выполненным в задней крышке рабочего колеса, а вспомогательное колесо циркулятора расположено между подшипниками и щелевым уплотнением и снабжено отверстиями со стороны щелевого уплотнения, отличающийся тем, что теплообменник установлен в расположенной между корпусом насоса и приводом вставке, на торце ведущей полумуфты выполнены лопатки вентилятора, подающего воздух на теплообменнике, а термобарьер выполнен в виде теплоизоляционной перегородки, установленной на задней крышке рабочего колеса со стороны привода.(56) 1. Черноусов Н.П. и др. Герметические химико-технологические машины и аппараты.-М-Л. Машиностроение, 1965. 2. А.с. СССР 1763721,0413/02, 29/04, 1992. 3. Давыдов И.В., Калиновский В.Л. Химическое насосостроение за рубежом.-М. ЦИНТИАМ, 1964.-С. 123126, (прототип). 2497 1 Изобретение относится к насосостроению и касается усовершенствования насоса, перекачивающего жидкость при ее повышенной температуре. В современном насосостроении герметичные насосы получили широкое распространение благодаря их высокой экологичности, что делает их незаменимыми в химической, пищевой, фармацевтической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Известны герметичные насосы, разработанные для перекачивания высокотемпературных жидкостей, например, Герметичный центробежный электронасос высокого давления с экранированным электродвигателем, приведенный в 1. В этом агрегате электрическая и насосная части разделены тепловым барьером, а на роторе насоса установлено вспомогательное центробежное колесо, прокачивающее воду низкого давления через тепловой экран, выносной теплообменник и подшипники ротора. Однако, стоимость изготовления этого насоса очень высока из-за дорогостоящего привода и применяемых материалов, а проблема обеспечения его надежной работы, связанная с работой подшипников и упорной пяты потребовала выполнения целого комплекса научно - исследовательских работ, при этом для обеспечения надежности в контуре системы смазки и охлаждения используют воду низкого давления, что приводит к постоянному поступлению тепла с горячей водой из контура основного насоса. Известны различные технические решения, упрощающие конструкцию насосного агрегата, снижающие требования к его приводу и подшипникам, при сохранении высокой герметичности агрегата, например, насос с приводом через магнитную муфту по 2. В этом насосе ротор установлен на подшипниках, смазываемых перекачиваемой средой, которая также используется для охлаждения магнитов ведомой полумуфты. Однако, при необходимости перекачивать высокотемпературную жидкость это техническое решение не может быть использовано, т.к. повышенная температура жидкости может привести к размагничиванию ведомой полумуфты и отказу насоса. Из известных технических решений наиболее близким объектом к заявляемому по совокупности существенных признаков является Герметичный насос, приведенный в 3. Он представляет собой герметичный насос, содержащий корпус, установленный в нем ротор с рабочим колесом и подшипниками, связанный с приводом через магнитную муфту, причем магнитная муфта снабжена герметизирующим стаканом, расположенным между полумуфтами последней, систему смазки и охлаждения, включающую теплообменник и установленное на роторе вспомогательное колесо циркулятора, при этом полость рабочего колеса отделена от полости привода термобарьером и щелевым уплотнением, выполненным в задней крышке рабочего колеса, а вспомогательное колесо циркулятора расположено между подшипниками и щелевым уплотнением и снабжено отверстиями со стороны щелевого уплотнения. Указанный насос обеспечивает сравнительно высокую эффективность и надежность работы, полностью герметичен. Однако, он имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что он имеет пониженный КПД из-за увеличенных потерь при передаче энергии через экранирующую ротор гильзу, используется только с электроприводом и имеет увеличенный габарит, что снижает его конкурентоспособность. Задачей предлагаемого изобретения является создание надежно работающего насоса с приводом через магнитную муфту, что упростит его конструкцию в сравнении с известными герметичными насосами, расширит технологические возможности по использованию привода любого типа, повысит надежность и экономичность, и в то же время обеспечит работоспособность при перекачивании высокотемпературной жидкости. В результате решения этой задачи достигнут новый технический результат, заключающийся в том что разработан герметичный насос, надежно работающий на жидкости с температурой до 400 С, при использовании для привода любого двигателя в обычном исполнении, что позволяет этому насосу успешно конкурировать с известными герметичными агрегатами. Данный технический результат достигнут тем, что в герметичном насосе, содержащем корпус, установленный в нем ротор с рабочим колесом и подшипниками, связанный с приводом через магнитную муфту,причем магнитная муфта снабжена герметизирующим стаканом, расположенным между полумуфтами последней, систему смазки и охлаждения, включающую теплообменник и установленное на роторе вспомогательное колесо циркулятора, при этом полость рабочего колеса отделена от полости привода термобарьером и щелевым уплотнением, выполненным в задней крышке рабочего колеса, а вспомогательное колесо циркулятора расположено между подшипниками и щелевым уплотнением и снабжено отверстиями со стороны щелевого уплотнения, согласно изобретению, теплообменник установлен в расположенной между корпусом насоса и приводом вставке, на торце ведущей полумуфты выполнены лопатки вентилятора, подающего воздух на теплообменник, а термобарьер выполнен в виде теплоизоляционной перегородки, установленной на задней крышке рабочего колеса со стороны привода. Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что теплообменник установлен в расположенной между корпусом насоса и приводом вставке, на торце ведущей полумуфты выполнены 2497 1 лопатки вентилятора, подающего воздух на теплообменник, а термобарьер выполнен в виде теплоизоляционной перегородки, установленной на задней крышке рабочего колеса со стороны привода. За счет упомянутых элементов образована автономная воздушная система отвода тепла из контура смазки и охлаждения подшипников, вписывающаяся в габарит насоса и обеспечивающая дополнительно снижение температуры корпусных деталей насоса, граничащих с горячей зоной. За счет теплоизоляционной перегородки, установленной на задней крышке рабочего колеса со стороны привода, между полостями насоса с горячей жидкостью и полостью, в которой установлены его подшипники, создается тепловой экран,препятствующий передаче тепла к подшипникам и тем самым повышающий надежность работы насоса. При этом перетечка горячей жидкости из рабочих полостей насоса в полость смазки и охлаждения его подшипников практически исключена за счет отсутствия перепада давления на щелевом уплотнении, разделяющем упомянутые полости, т.к. отверстия во вспомогательном колесе циркулятора выполнены на диаметре, обеспечивающем близким к нулю перепад давления на щелевом уплотнении, а утечка из полости системы смазки и охлаждения полностью отсутствует. Таким образом, приведенная конструкция насоса позволяет перекачивать высокотемпературную жидкость при полностью герметичном ее контуре и при меньшей стоимости насоса и более высокой его надежности в работе. На фиг. 1 представлен упрощенный чертеж заявляемого насоса. Насос содержит корпус 1 с установленным в нем ротором 2, оснащенным рабочим колесом 3, подшипниками 4 и ведомой магнитной полумуфтой 5 привода. Насос оснащен двигателем 6 привода с ведущей магнитной пулумуфтой 7, при этом полости насоса загерметизированы стаканом 8, установленным в зазоре между полумуфтами 5 и 7, а подшипники 4 насоса снабжены системой смазки и охлаждения перекачиваемой жидкостью, отделенной от полости рабочего колеса щелевым уплотнением 9. Система смазки и охлаждения включает установленное на роторе вспомогательное колесо 10 циркулятора и теплообменник 11. В корпусе 1 насоса установлена теплоизоляционная перегородка 12. Вспомогательное колесо 10 циркулятора установлено на роторе между подшипниками 4 и щелевым уплотнением 9 и снабжено отверстиями 13 со стороны щелевого уплотнения, выполненными на диаметре, обеспечивающем близким к нулю перепад давления на этом уплотнении. Теплообменник 11 системы смазки и охлаждения установлен в промежуточной между корпусом насоса и приводом вставке 14 с отверстиями 15 для входа охлаждающего воздуха. На торце ведущей полумуфты 7 выполнены лопатки вентилятора 16, подающего воздух на теплообменник 11, а выход воздуха из теплообменника через отверстия 17 направлен на корпус 1 насоса. Заявляемый насос работает следующим образом. При включении двигателя 6 ведущая полумуфта 7 приводится во вращение и с помощью магнитного поля, передаваемого через зазор между полумуфтами и гильзу 8, приводит во вращение ведомую полумуфту 5,закрепленную на роторе 2. При вращении ротора 2 горячая жидкость, поступающая в корпус 1 через входной патрубок, рабочим колесом 3 нагнетается в напорный трубопровод. Часть жидкости перетекает через пазухи рабочего колеса и попадает на всасывание. При этом детали, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью разогреваются до ее температуры (около 400 С). Через зазор щелевого уплотнения 9 жидкость заполняет полости системы смазки и охлаждения. Через отверстия 13 жидкость подхватывается колесом циркулятора 10 и подается в контур системы смазки и охлаждения. Вспомогательное колесо 10 обеспечивает циркуляцию этой жидкости по замкнутому контуру,включающему теплообменник 11, зазоры и полости подшипников 4, а также зазор между гильзой 8 и ведомой полумуфтой 5. Лопатки вентилятора 16 нагнетают воздух, поступающий через отверстия 15 в полость промежуточной вставки 14,в которой смонтирован теплообменник 11. За счет обдува воздухом температура жидкости в системе смазки и охлаждения понижается (до температуры порядка 90 С), а отработанный воздух, выходящий через отверстия 17, обдувает дополнительно детали корпуса 1, контактирующие с полостями системы смазки и охлаждения, что уменьшает количество поступающего в нее тепла. Теплоизоляционная перегородка 12, установленная в разъеме корпуса 1, препятствует передаче тепла в систему от разогретых деталей корпуса, а за счет того, что отверстия 13 выполнены на таком диаметре, что перепад давлений на щелевом уплотнении 9 близок к нулю, протечка через 2497 1 последнее практически отсутствует и в контур системы смазки и охлаждения горячая жидкость не поступает. Отсутствие перетечки в контур системы смазки и охлаждения (последний полностью герметичен) повышает также и объемный к.п.д. основного рабочего колеса. Приведенные отличительные особенности конструкции заявляемого насоса, в отличие от известных,обеспечивают независимую работу контура системы смазки и охлаждения подшипников и герметизирующей гильзы, но, в то же время, устраняют недостатки перетечка из горячей зоны в холодную отсутствует, рабочая жидкость при этом одна и та же, а эффективность работы системы смазки заявляемого насоса выше благодаря возможности, при прочих равных условиях, получить более низкую температуру в системе заявляемого насоса. Таким образом, заявляемый насос, в сравнении с известными такого же назначения, имеет уменьшенные внутренние протечки, надежно работающую систему смазки и охлаждения подшипников, простую по конструкции систему привода и герметизации (в сравнении с гильзованным электроприводом), что обеспечивает ему надежную работу на жидкости с температурой до 400 С. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.