Погружной насос для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей

Изобретение относится к насосостроению, а именно к погружным насосам для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей. В погружном насосе разделительная полость образована нижним фланцем электродвигателя, подвижным диском, наружной и внутренней эластичными мембранами, герметично закрепленными между нижним фланцем электродвигателя и картером, а также между подвижным и крепежным дисками. В нижнем фланце электродвигателя выполнены каналы, сообщающие разделительную полость с полостями верхнего и нижнего уплотнительных устройств, а также закреплены направляющие штифты с головками. Последние сопряжены с центрирующими отверстиями, выполненными в подвижном диске. Диск установлен с возможностью осевого перемещения по головкам направляющих штифтов и с возможностью наклона торца подвижного диска относительно торца нижнего фланца электродвигателя. Параллельность торцов подвижного диска и нижнего фланца электродвигателя и избыточное давление в разделительной полости над давлением рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством обеспечивается пружинами сжатия. Последние установлены равномерно по окружности на опорных площадках между картером и подвижным диском в полости, соединенной каналами с полостью, находящейся перед нижним уплотнительным устройством. Насос снабжен нагнетательным и предохранительным клапанами и каналами сообщающими их с разделительной полостью. На подвижном диске установлен индикатор его положения. В нижнем фланце электродвигателя, выполненном из немагнитного материала, со стороны полости электродвигателя установлен датчик отключения погружного насоса. Индикатор положения и датчик отключения погружного насоса установлены друг против друга и разделены тонкой стенкой, выполненной в нижнем фланце электродвигателя. Предложенное изобретение позволяет повысить надежность, увеличить срок службы, расширить область применения погружного насоса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к насосостроению, а именно к погружным насосам для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей.

Известен погружной насос для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей, содержащий ротор электродвигателя и рабочее колесо, смонтированные на одном валу и размещенные соответственно в полости электродвигателя и насосной полости, разделенные друг от друга разделительной полостью, содержащей жидкость для смазки и охлаждения верхнего и нижнего уплотнительных устройств, изолирующих разделительную полость. [Проспект фирмы Flygt ITT Industries, стр.5 Швеция].

Недостаток такого погружного насоса заключается в том, что в процессе эксплуатации происходит попадание перекачиваемой жидкости через нижнее уплотнительное устройство в разделительную полость из-за отсутствия в последней устройства для обеспечения избыточного давления над давлением перед нижним уплотнительным устройством, вследствие чего из разделительной полости перекачиваемая жидкость постепенно попадает в полость электродвигателя, что может привести к выходу из строя погружного насоса и засорению окружающей среды. Кроме того, при протечке перекачиваемой жидкости в разделительную полость происходит попадание абразивных частиц на поверхности трения нижнего, а затем и верхнего уплотнительных устройств, что может привести к повышенному износу последних. Таким образом снижается надежность и сокращается срок службы погружного насоса.

Наиболее близким к изобретению является погружной насос для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей, содержащий ротор электродвигателя и рабочее колесо, смонтированные на одном валу и размещенные соответственно в полости электродвигателя и насосной полости, разделенные друг от друга разделительной полостью, содержащей жидкость для смазки и охлаждения верхнего и нижнего уплотнительных устройств, и устройство для обеспечения избыточного давления в разделительной полости, превышающее давление рабочей жидкости в насосной полости перед нижним уплотнительным устройством. [Каталог фирмы Grundfos CR (GMO 097/03.04), стр.11 Германия].

Недостатком такого погружного насоса является то, что при отключении электричества или отказе системы управления отключается и устройство для обеспечения избыточного давления в разделительной полости, при этом давление в разделительной полости падает. В этом случае происходит попадание перекачиваемой жидкости через нижнее уплотнительное устройство в разделительную полость, а затем и в полость электродвигателя, что может привести к выходу из строя погружного насоса. Кроме того, при перекачке абразивосодержащей жидкости происходит попадание абразивных частиц на поверхности трения верхнего и нижнего уплотнительных устройств, которые вызывают повышенный износ последних. Таким образом снижается надежность и сокращается срок службы погружного насоса.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности погружного насоса и увеличение срока службы его путем исключения внешнего устройства, обеспечивающего избыточное давление жидкости в разделительной полости насоса над давлением рабочей жидкости в насосной полости, и обеспечение указанного соотношения давлений внутренним устройством насоса, не зависящим от внешних источников энергии.

Достигается это тем, что в погружном насосе для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей, содержащий ротор электродвигателя и рабочее колесо, смонтированные на одном валу и размещенные соответственно в полости электродвигателя и насосной полости, разделенные друг от друга разделительной полостью, содержащей жидкость для смазки и охлаждения верхнего и нижнего уплотнительных устройств, и устройство для обеспечения избыточного давления в разделительной полости, превышающее давление рабочей жидкости в насосной полости перед нижним уплотнительным устройством, при этом разделительная полость образована нижним фланцем электродвигателя, подвижным диском, наружной и внутренней эластичными мембранами, герметично закрепленными между нижним фланцем электродвигателя и картером, а также между подвижным и крепежным дисками, верхним и нижним уплотнительными устройствами, при этом в нижнем фланце электродвигателя выполнены каналы, сообщающие разделительную полость с полостями верхнего и нижнего уплотнительных устройств, а также закреплены направляющие штифты с головками, сопряженными с центрирующими отверстиями, выполненными в подвижном диске, который установлен с возможностью осевого перемещения по головкам направляющих штифтов, и с возможностью наклона торца подвижного диска относительно торца нижнего фланца электродвигателя, причем параллельность торцов подвижного диска и нижнего фланца электродвигателя и избыточное давление в разделительной полости над давлением рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством обеспечивается пружинами сжатия, установленными равномерно по окружности на опорных площадках между картером и подвижным диском в полости, соединенной каналами с полостью, находящейся перед нижним уплотнительным устройством, при этом насос снабжен нагнетательным и предохранительным клапанами, и каналами, сообщающими их с разделительной полостью, на подвижном диске установлен индикатор его положения, а в нижнем фланце электродвигателя, выполненном из немагнитного материала, со стороны полости электродвигателя установлен датчик отключения погружного насоса, при этом индикатор положения и датчик отключения погружного насоса установлены друг против друга и разделены тонкой стенкой, выполненной в нижнем фланце электродвигателя, причем давление жидкости в разделительной полости превышает давление рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством на величину, равную частному от деления усилий сжатия всех пружин на суммарную площадь подвижного диска и эффективных площадей внутренней и наружной мембран.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что разделительная полость образована нижним фланцем электродвигателя, подвижным диском, наружной и внутренней эластичными мембранами, герметично закрепленными между нижним фланцем электродвигателя и картером, а также между подвижным и крепежным дисками, верхним и нижним уплотнительными устройствами, при этом в нижнем фланце электродвигателя выполнены каналы, сообщающие разделительную полость с полостями верхнего и нижнего уплотнительных устройств, а также закреплены направляющие штифты с головками, сопряженными с центрирующими отверстиями, выполненными в подвижном диске, который установлен с возможностью осевого перемещения по головкам направляющих штифтов и с возможностью наклона торца подвижного диска относительно торца нижнего фланца электродвигателя, причем параллельность торцов подвижного диска и нижнего фланца электродвигателя и избыточное давление в разделительной полости над давлением рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством обеспечивается пружинами сжатия, установленными равномерно по окружности на опорных площадках между картером и подвижным диском в полости, соединенной каналами с полостью, находящейся перед нижним уплотнительным устройством, при этом насос снабжен нагнетательным и предохранительным клапанами, и каналами, сообщающими их с разделительной полостью, на подвижном диске установлен индикатор его положения, а в нижнем фланце электродвигателя, выполненном из немагнитного материала, со стороны полости электродвигателя установлен датчик отключения погружного насоса, при этом индикатор положения и датчик отключения погружного насоса установлены друг против друга и разделены тонкой стенкой, выполненной в нижнем фланце электродвигателя, причем давление жидкости в разделительной полости превышает давление рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством на величину, равную частному от деления усилий сжатия всех пружин на суммарную площадь подвижного диска и эффективных площадей внутренней и наружной мембран.

Сравнение заявляемого погружного насоса для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей с другими техническими решениями показывает, что известен погружной насос для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей, содержащий ротор электродвигателя и рабочее колесо, смонтированные на одном валу и размещенные соответственно в полости электродвигателя и насосной полости, разделенные друг от друга разделительной полостью, образованной между нижним фланцем электродвигателя, картером, верхним и нижним уплотнительными устройствами и предназначенной для жидкости, используемой для смазки и охлаждения верхнего и нижнего уплотнительных устройств, герметизирующих разделительную полость. [Проспект фирмы CAPRARI, стр.82]

Однако такой погружной насос имеет недостаточную надежность и малый срок службы вследствие того, что в процессе эксплуатации погружного насоса возможна утечка перекачиваемой жидкости через нижнее уплотнительное устройство в разделительную полость из-за отсутствия в последней устройства для обеспечения избыточного давления в ней по сравнению с давлением перекачиваемой жидкости перед нижним уплотнительным устройством. А из разделительной полости перекачиваемая жидкость может попадать в полость электродвигателя, что может привести к выходу из строя погружного насоса. Кроме того, при перекачке абразивосодержащей жидкости происходит попадание абразивных частиц на поверхности трения нижнего, а затем и верхнего уплотнительных устройств, которые вызывают повышенный износ последних.

На фиг.1 и 2 изображена нижняя часть погружного насоса в разрезе.

Погружной насос для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей, содержащий ротор электродвигателя (не показан) и рабочее колесо 1, смонтированные на одном валу 2 и размещенные соответственно в полости 3 электродвигателя и насосной полости 4, разделенные друг от друга разделительной полостью 5, содержащей жидкость для смазки и охлаждения верхнего 6 и нижнего 7 уплотнительных устройств, при этом разделительная полость 5 образована нижним фланцем 8 электродвигателя подвижным диском 9, наружной 10 и внутренней 11 эластичными мембранами, герметично закрепленными между нижним фланцем 8 электродвигателя и картером 12, а также между подвижным 9 и крепежным 13 дисками. При этом в нижнем фланце 8 электродвигателя выполнены каналы 14, 15, и 16, сообщающие разделительную полость 5 с полостью верхнего уплотнительного устройства 6, а также каналы 17 и 18, сообщающие разделительную полость 5 с полостью нижнего уплотнительного устройства 7, кроме этого уплотнительная полость 5 посредством канала 19 сообщена с полостью нагнетательного (заправочного) клапана 20, а посредством канала 21 сообщена с полостью предохранительного клапана 22. В нижнем фланце 8 электродвигателя закреплены направляющие штифты с головками 23, сопряженными с центрирующими отверстиями 24, выполненными в подвижном диске 9, который установлен с возможностью осевого перемещения по головкам направляющих штифтов 23 и с возможностью наклона торца подвижного диска 9 относительно торца нижнего фланца 8 электродвигателя. Избыточное давление в разделительной полости 5 над давлением рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством 7 обеспечивается пружинами сжатия 25, установленными равномерно по окружности в полости 26 на опорных площадках (не показаны) между картером 12 и подвижным диском 9, воздействующими через подвижный диск 9 на всю жидкость охлаждения, находящуюся в разделительной полости 5, при этом полость 26 каналом 27 сообщена с полостью 28, расположенной перед нижним уплотнительным устройством 7.

Для контроля полости 3 электродвигателя в его корпусе выполнены канал 29 и установлена заглушка 30, в рабочем состоянии нагнетательный клапан 20 закрыт заглушкой 31, а предохранительный клапан 22 заглушкой 32.

На подвижном диске 9 установлен индикатор 33 его положения, а в нижнем фланце 8 электродвигателя, выполненном из немагнитного материала, со стороны полости 3 электродвигателя установлен датчик 34 отключения погружного насоса, при этом индикатор положения 33 и датчик 34 отключения погружного насоса установлены друг против друга и разделены тонкой стенкой 35, выполненной в нижнем фланце 8 электродвигателя, причем давление жидкости в разделительной полости 5 превышает давление рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством 7 на величину, равную частному от деления усилий сжатия всех пружин 25 на суммарную площадь подвижного диска 9 и эффективных площадей внутренней 11 и наружной 10 мембран.

Для нормального функционирования системы создания избыточного давления в разделительной полости 5 перед погружением насоса в рабочую среду необходимо установить заглушки 30, 31, 32. Наличие встроенной системы, обеспечивающей избыточное давление в разделительной полости 5 над давлением рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством 7, позволяет использовать насос без специальной внешней установки для создания избыточного давления в разделительной полости.

Предложенное изобретение позволяет повысить надежность, увеличить срок службы, расширить область применения погружного насоса.

Перед эксплуатацией погружного насоса производят заправку разделительной полости 5 маслом через нагнетательный клапан 20 посредством заправочного насоса (не показан), для чего предварительно удаляют заглушку 31 и заглушку 32. Заправку маслом разделительной полости производят до момента появления избыточного масла из предохранительного клапана 22, после чего заглушки 31 и 32 ставят на место. В процессе заправки разделительной полости маслом подвижный диск 9 вместе с эластичными мембранами 10, 11 и крепежным диском 13 под действием давления масла в разделительной полости 5 смещается в осевом направлении по головкам направляющих штифтов 23 вниз, сдавливая пружины сжатия 25, обеспечивая превышение давления в разделительной полости 5 над давлением рабочей жидкости в полости 28, находящейся перед нижним уплотнительным устройством 7.

В процессе эксплуатации погружного насоса под действием перепада давления масло из разделительной полости 5 постепенно выходит наружу, в полость 28 перед нижним уплотнительным устройством 7, и его объем в разделительной полости уменьшается. Однако под действием пружин сжатия 24 давление в разделительной полости 5 всегда превышает давление рабочей жидкости в полости 28, находящейся перед нижним уплотнительным устройством 7, предотвращая протечку через него перекачиваемой жидкости. При уменьшении объема масла в разделительной полости 5 до 75-80% индикатор положения 33 подвижного диска 9 приближается к датчику 34, последний срабатывает и погружной насос отключается, однако после отключения электродвигателя пружины сжатия 24 продолжают обеспечивать превышение давления в разделительной полости 5 над давлением рабочей жидкости в полости 28, находящейся перед нижним уплотнительным устройством 7.

1. Погружной насос для перекачки абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных жидкостей, содержащий ротор электродвигателя и рабочее колесо, смонтированные на одном валу и размещенные соответственно в полости электродвигателя и насосной полости, разделенные друг от друга разделительной полостью, содержащей жидкость для смазки и охлаждения верхнего и нижнего уплотнительных устройств, и устройство для обеспечения избыточного давления в разделительной полости, превышающее давление рабочей жидкости в насосной полости перед нижним уплотнительным устройством, отличающийся тем, что разделительная полость образована нижним фланцем электродвигателя, подвижным диском, наружной и внутренней эластичными мембранами, герметично закрепленными между нижним фланцем электродвигателя и картером, а также между подвижным и крепежным дисками, верхним и нижним уплотнительными устройствами, при этом в нижнем фланце электродвигателя выполнены каналы, сообщающие разделительную полость с полостями верхнего и нижнего уплотнительных устройств, а также закреплены направляющие штифты с головками, сопряженными с центрирующими отверстиями, выполненными в подвижном диске, который установлен с возможностью осевого перемещения по головкам направляющих штифтов и с возможностью наклона торца подвижного диска относительно торца нижнего фланца электродвигателя, причем параллельность торцов подвижного диска и нижнего фланца электродвигателя и избыточное давление в разделительной полости над давлением рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством обеспечивается пружинами сжатия, установленными равномерно по окружности на опорных площадках между картером и подвижным диском в полости, соединенной каналами с полостью, находящейся перед нижним уплотнительным устройством, при этом насос снабжен нагнетательным и предохранительным клапанами, и каналами, сообщающими их с разделительной полостью, на подвижном диске установлен индикатор его положения, а в нижнем фланце электродвигателя, выполненном из немагнитного материала, со стороны полости электродвигателя установлен датчик отключения погружного насоса, при этом индикатор положения и датчик отключения погружного насоса установлены напротив друг друга и разделены тонкой стенкой, выполненной в нижнем фланце электродвигателя.

2. Погружной насос по п.1, отличающийся тем, что давление жидкости в разделительной полости превышает давление рабочей жидкости перед нижним уплотнительным устройством на величину, равную частному от деления усилия сжатия всех пружин на суммарную площадь подвижного диска и эффективных площадей внутренней и наружной мембран.