Центробежный насос с керамическими рабочими дисками

 

Использование: в центробежных насосах, в частности в различных установках промышленного и бытового назначения для перекачивания агрессивных и особо чистых жидкостей, в том числе для перекачивания двухкомпонентных дисперсных сред в широком диапазоне температур. Сущность изобретения: рабочая камера расположена между двумя керамическими дисками, обращенные друг к другу поверхности которых выполняют одновременно роль торцевых уплотнений, и выполнена в виде паза на поверхности неподвижного керамического диска, ограниченного двумя коаксиальными поверхностями разных диаметров, при этом нагнетательные элементы установлены на подвижном керамическом диске с возможностью при вращении последнего попеременного перекрытия впускных и выпускных отверстий, выполняющих одновременно роль впускных и выпускных клапанов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам в области центробежных насосов и может быть широко использовано в различных областях промышленного и бытового назначения, в частности для перекачивания агрессивных, особо чистых и двухкомпонентных сред в широком диапазоне температур от криогенных до 1000 градусов Кельвина.

Известные конструкции насосов для перекачивания жидкостей: мембранные, плунжерные, поршневые, роторные и т.п. подробно описаны в отечественной литературе (1). Основными недостатками таких насосов являются недостаточная надежность отдельных типов насосов, конструктивная сложность, большой вес и габариты. Известен также малогабаритный насос с керамическими рабочими элементами (2), содержащий корпус, узел привода и рабочий узел всасывания и нагнетания. Узел всасывания и нагнетания состоит из клапанного устройства и подвижной керамической шайбы с пазом, установленной с возможностью циклически- вращательного движения между двумя неподвижными керамическими шайбами, образующими вместе с подвижной шайбой рабочий объем цилиндра.

Недостатками этого устройства являются невысокая надежность в работе клапанного механизма, узкий диапазон регулирования производительности насоса, ограниченная область применения.

Наиболее близким по технической сущности является насос (3) для перекачивания жидких металлов, содержащий привод, связанный с рабочим колесом, включающим один из дисков, изготовленных из высокотемпературных материалов, с установленными на нем нагнетательными элементами. Насос имеет рабочую камеру с выпускным и выпускным отверстиями, а конец приводного вала с рабочим колесом установлен в рабочей камере с возможностью вращения, при этом роль уплотнений выполняют защитные кольца из карбида кремния.

Это устройство довольно удобно в использовании, однако также имеет существенные недостатки. Например, повышенную вероятность выхода из строя при попадании в рабочую камеру твердых кусков металла, недостаточную надежность торцевых уплотнений, ограниченную область применения и т.п.

Задача изобретения повышение надежности, упрощение конструкции и расширение области применения устройства.

Для достижения поставленной задачи расположенная между двумя керамическими дисками рабочая камера насоса выполнена в виде паза с впускными и выпускными отверстиями на его основании. Паз, выполненный на неподвижном диске, ограничен двумя концентрическими поверхностями разных диаметров и рабочими плоскостями подвижного и неподвижного дисков, а нагнетательные элементы расположены на подвижном диске так, что при перемещении по окружности паза неподвижного диска они попеременно перекрывают впускные и выпускные отверстия, которые выполняют одновременно роль одновременных клапанов На фиг.1 приведен общий вид насоса с керамическими рабочими дисками; на фиг.2, 3 соответственно, виды неподвижного и подвижного керамических дисков.

Насос содержит корпус 1, включающий керамические диски 2, 3, плоскую пружину 4, приводной вал 5, соединенный с подвижным керамическим диском при помощи прямоугольного гнезда, расположенного в центре диска (фиг.3), центровочного отверстия 6 и прикладки 7.

Насос работает следующим образом. При вращении подвижного диска 3 вокруг оси относительно неподвижного диска 2 нагнетательные элементы 1, 2 (Фиг.3) перекрывают попеременно впускные и выпускные отверстия 1, 2 (Фиг.2), выполняющие одновременно роль впускных и выпускных клапанов. Нагнетательные элементы выполнены в виде рабочих лопаток, рабочие поверхности которых обращены или к основанию паза, или к его боковой поверхности большего диаметра. Приводной вал 5 может быть закреплен с двух сторон, опираясь на стенки корпуса 1, проходя при этом через сквозные отверстия в центре подвижного и неподвижного дисков. Поверхности нагнетательных элементов, паза неподвижного диска и взаимодействующие плоскости подвижного и неподвижного дисков имеют минимально возможные поверхностные контакты для уменьшения трения, а также минимально возможные зазоры для повышения компрессии и обработаны с высокой точностью. Обращенные друг к другу поверхности подвижного и неподвижного керамических дисков выполняют одновременно роль торцевых уплотнений. Всасываемая жидкость нагнетается за счет центробежных сил в выпускные отверстия. В области выпускных отверстий предусмотрено увеличение зазора между нагнетательными элементами и боковыми стенками паза. Выпускные отверстия могут быть выполнены и за пределы паза. В этом случае диаметр неподвижного диска может быть увеличен, при этом в боковой поверхности паза большего диаметра выполняют специальные окна (карманы), в которые и нагнетается перекачиваемая жидкость.

Для повышения производительности и давления нагнетания, а также в зависимости от рода перекачиваемой жидкости торцы нагнетательных элементов со стороны нагнетания выполнены в виде сложно-профильной рабочей лопатки, а со стороны всасывания имеют вогнутую поверхность с наклоном к основанию паза неподвижного диска. Угол наклона рабочей лопатки к боковой поверхности паза определяется экспериментальным путем. Число впускных и выпускных отверстий, которые смещены друг относительно друга на длину нагнетательного элемента, а также число нагнетательных элементов зависит от размеров рабочих дисков насоса и области его применения. Рабочие диски насоса могут быть выполнены из разных материалов, имеющих высокие трибологические и антикоррозионные свойства, например, из металлокерамики, сетала, углепластика и др. Неподвижный керамический диск может быть выполнен заодно с впускными и выпускными патрубками. Усилие прижатия керамических дисков регулируют с помощью плоской пружины или другим устройством. Заявляемое в настоящем описании устройство может быть использовано для перекачивания конденсата, сжиженных газов, а также может быть использовано в качестве компрессора.

Преимущества данного устройства следующие.

1. Высокая надежность и безопасность в эксплуатации.

2. Простота изготовления и сборки.

3. Длительный срок эксплуатации при работе с агрессивными средами.

4. Высокая экологическая надежность.

5. Надежная работа в условиях криогенных и высоких температур.

6. Применение в различных областях народного хозяйства.

1. Центробежный насос с керамическими рабочими дисками, содержащий корпус, привод, связанный с рабочим колесом, включающим один из керамических рабочих дисков с установленными на нем нагнетательными элементами, расположенными в рабочей камере, имеющей впускные и выпускные отверстия и ограниченной поверхностями подвижного и неподвижных керамических дисков, отличающийся тем, что рабочая камера расположена между двумя керамическими дисками, обращенные друг к другу, поверхности которых выполняют одновременно роль торцевых уплотнений, и выполнена в виде паза на поверхности неподвижного керамического диска, ограниченного двумя коаксиальными поверхностями разных диаметров, при этом нагнетательные элементы установлены на подвижном керамическом диске рабочего колеса с возможностью при вращении последнего попеременного перекрытия впускных и выпускных отверстий, выполняющих одновременно роль впускных и выпускных клапанов.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что грани нагнетательных элементов подвижного керамического диска со стороны нагнетания выполнены в виде рабочей лопатки, имеющей разные профили в зависимости от свойств перекачиваемой жидкости.

3. Насос по п.1, отличающийся тем, что неподвижный керамический диск выполнен заодно с впускными и выпускными патрубками из одного и того же материала так, что их входные и выходные отверстия совмещены с одноименными отверстиями на диске.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к конструкции для перекачивания теплоносителя в атомных энергетических установках

Изобретение относится к циркуляционным насосам, перекачивающим газосодержащие жидкости с высокой температурой и под большим давлением

Изобретение относится к области насосостроения и позволяет повысить надежность путем улучшения охлаждения термобарьера (Т) 6

Изобретение относится к области ядерной энергетики

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в центробежных насосах, проточная часть которых защищена полимерным покрытием

Изобретение относится к циркуляционным электронасосам (ЦЭН), используемым в ядерных энергетических установках интегрального типа для перекачки жидкометаллических теплоносителей

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к вертикальным герметичным электронасосам, перекачивающим воду высоких (по температуре, давлению и расходу) параметров

Изобретение относится к насосам для перекачки расплавленных металлов и горячих сред, в частности для формирования струй жидкого металла, служащих в качестве жидкометаллического электрода в мощных источниках рентгеновского или экстремального ультрафиолетового излучения

Изобретение относится к магнитным муфтам и может использоваться в герметичных насосах, компрессорах и системах передачи движения. Технический результат заключается в создании жаропрочной магнитной муфты, предназначенной для передачи движения в горячих средах, в частности в расплавленных металлах с температурой выше 300°C. Жаропрочная магнитная муфта содержит горячую камеру, моторную камеру и герметизирующий экран. В горячей камере размещена установленная на ведомом валу ведомая полумуфта. В моторной камере размещена часть ведущего металлического вала и соединенная с ведущим валом ведущая полумуфта с набором постоянных магнитов. Герметизирующий экран отделяет моторную и горячую камеры. Ведомая полумуфта представляет собой зубчатый магнитопровод, выполненный из металла, относящегося к группе ферромагнетиков с высокой температурой Кюри TC, например из железа (TC=769°C). Моторная камера выполнена вакуумируемой. Вакуумный зазор между ведущей полумуфтой и герметизирующим экраном служит тепловым барьером, интегрированным в магнитную муфту. Корпус моторной камеры включает в себя тепловой барьер, а ведущий вал снабжен жидкостным охлаждением. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к центробежному насосу для нагнетания горячих жидкостей. Насос имеет контактный уплотнитель вала, корпус (13) уплотнителя для уплотнителя (14) вала и возвратный канал (8) для парциального потока нагнетаемой жидкости. Нагнетаемую жидкость не выпускают из корпуса (13) уплотнителя. Между корпусом (13) уплотнителя и корпусом (1) насоса расположена отдельная крышка (9) корпуса. Контактная поверхность (25) минимизирует теплопередачу между корпусом (13) уплотнителя и крышкой (9) корпуса, и возвратный канал (8) соединен с крышкой (9) корпуса и/или с корпусом (1) насоса. Между крышкой (9) корпуса и вращающимся элементом (10) предусмотрен зазор (11) для ограничения притока нагнетаемой жидкости в корпус (13) уплотнителя. Изобретение направлено на обеспечение уплотнения насоса для нагнетания жидкости в диапазоне температур свыше 160° без подачи охлаждающих жидкостей в камеру уплотнителя извне и создание дешевой и надежной системы уплотнений. 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к насосу для расплавленного металла. Насос содержит удлиненную трубу, имеющую нижний конец и верхний конец и образующую насосную камеру, вал, размещенный в указанной трубе, и рабочее колесо. Колесо выполнено с возможностью вращения валом, расположено вблизи нижнего конца и имеет впускную направляющую секцию с полой центральной частью и верхнюю секцию с лопатками. Диаметр насосной камеры смежно с указанным рабочим колесом превышает диаметр рабочего колеса по меньшей мере в 1,1 раза. В нижнем конце имеется впуск, а в верхнем конце имеется выпуск. Верхний конец содержит камеру, диаметр которой превышает диаметр трубы между указанным впуском и указанным выпуском. Группа изобретений направлена на обеспечение равновесного имеющего низкую интенсивность вихря при малом притоке воздуха или его отсутствии, в результате чего образуется небольшое количество окалины, устройство имеет небольшую площадь опорной поверхности и позволяет располагать рабочее колесо близко к дну варочной поверхности, что обеспечивает возможность понижения уровня металла и использование его в существующих печах без внесения в них существенных изменений. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

Группа изобретений относится к насосам, входящим в состав системы для подачи расплавленного металла в литейную форму и др. емкости, а также способам заполнения литейной формы расплавленным алюминием. Насосный блок для расплавленного алюминия содержит удлиненный вал (16), соединяющий двигатель с крыльчаткой (22). Крыльчатка (22) заключена внутри камеры (18) основания таким образом, что при вращении крыльчатки (22) расплавленный металл втягивается в камеру (18) через входное отверстие (48) и расплавленный алюминий выталкивается через выходное отверстие. Первый подшипник (36) выполнен с возможностью поддержания крыльчатки (22) с возможностью вращения на первой радиальной кромке (32), и второй подшипник (38) выполнен с возможностью поддержания крыльчатки (22) с возможностью вращения на второй радиальной кромке (34). Между вторым подшипником (38) и второй радиальной кромкой (34) размещен перепускной зазор (60). Расплавленный металл перетекает через перепускной зазор (60) с заданным расходом таким образом, чтобы создавать возможность управления расходом потока и давлением нагнетания расплавленного металла для достижения точного управления расходом потока. 9 н. и 21 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Наверх