АКСИАЛЬНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ-НАСОС

АКСИАЛЬНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ-НАСОС


RU (11) 2284426 (13) C1

(51) МПК
F04D 13/06 (2006.01)
H02K 17/16 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005111809/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.04.20 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.04.20 
(45) Опубликовано: 2006.09.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2098667 C1, 10.12.1997. RU 2079722 C1, 20.05.1997. RU 2175408 C1, 27.10.2001. RU 2140700 C1, 27.10.1999. SU 212066 A, 30.06.1978. SU 1449109 A1, 30.12.1988. GB 1473436 А, 11.05.1977. US 3476054 А, 04.11.1969. FR 2732412 A1, 04.10.1996. DE 19608602 A1, 11.09.1997. ЕР 0240674 А2, 14.10.1987. WO 95/26.461 A1, 10.05.1995. 
(72) Автор(ы): Гайтов Багаудин Хамидович (RU); Кашин Яков Михайлович (RU); Рябухин Михаил Иванович (RU); Гайтова Тамара Борисовна (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") (RU) 
Адрес для переписки: 350072, г.Краснодар, ул. Московская, 2, ГОУВПО "КубГТУ", Отдел интеллектуальной и промышленной собственности, проректору по НиМД, проф. В.С. Симанкову 

(54) АКСИАЛЬНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ-НАСОС

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано, например, для насосной техники по перекачке жидкостей. Технически результатом является защита статорной обмотки электродвигателя двигатель-насоса от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости, уменьшение нагрева перекачиваемой жидкости и двигатель-насоса в целом, повышение энергетических показателей, снижение потери энергии, повышение КПД и улучшение массогабаритных показателей насосного агрегата. В аксиальном центробежном двигателе-насосе статор электродвигателя герметично отделен от проточной части двигатель-насоса мембраной, изготовленной из диэлектрического материала. Магнитопровод ротора выполнен шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессован в изготовленное из легкого алюминиевого сплава рабочее колесо с лопастями. Рабочее колесо-ротор установлено на неподвижно закрепленную в корпусе ось с возможностью свободного вращения. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано, например, для насосной техники по перекачке жидкостей.

Известен двигатель-насос (Гайтов Б.Х. Управляемые двигатели-машины. M.: Машиностроение, 1981, 183 с., с.157), содержащий статор электродвигателя, представляющий собой магнитопровод с пазами, в которые уложена первичная обмотка (как правило, трехфазная, хотя в отдельных случаях может быть и однофазная), массивный ротор-рабочее колесо, представляющее собой полый барабан, на внутренней поверхности которого размещены лопаточные венцы осевого насоса.

Однако в таком двигателе-насосе за счет большого активного сопротивления массивного ротора-рабочего колеса имеют место повышенные потери, основная доля которых рассеивается в окружающее пространство в виде тепла. За счет этих потерь перекачиваемая таким насосом жидкость нагревается и теряет вязкость, что в ряде случаев, например при перекачке нефти и нефтепродуктов, является эффективным, но неприемлемо для многих других жидкостей, так как может привести к их недопустимому нагреву и изменению их физических свойств.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по физической сущности и достигаемому результату является насос аксиальной конструкции для перекачки нефтепродуктов (см. патент №2098667, 1997 г., Бюл. №34, авторы Гайтов Б.Х., Копелевич Л.Е., Письменный В.Я.), содержащий корпус, смонтированные в нем статоры электродвигателя и рабочее колесо насоса, являющееся ротором электродвигателя и выполненное в виде связанных между собой двух роторов-дисков, расположенных между двумя торцовыми поверхностями двух статоров электродвигателя с необходимыми воздушными зазорами, причем один из статоров электродвигателя является отключаемым от сети питания независимо от другого, а насос снабжен установленным в корпусе на подшипниках валом, на котором закреплено рабочее колесо. В современном представлении магнитопроводы статоров и роторов описанного выше насоса являются аксиальными, поскольку магнитные потоки статоров и роторов направлены вдоль их общей оси.

Однако такая конструкция насоса не предусматривает защиту статорной обмотки от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости, что может привести к повреждению изоляции обмотки статора с последующим коротким замыканием обмотки. Существенным недостатком такого насоса является наличие массивных роторов-дисков, изготовленных из конструкционной стали, приводящее к неоправданно большим потерям мощности на вихревые токи в массиве роторов-дисков и магнитный гистерезис, что приводит к сильному нагреву ротора и, следовательно, к большим потерям энергии и существенному снижению КПД насоса. Отсутствие обмоток на роторах-дисках снижает энергетические показатели насоса в целом. Кроме того, стальные массивные роторы-диски обладают большой массой, вследствие чего ухудшают массогабаритные показатели насосного агрегата в целом, роль обмоток выполняет конструкционная сталь, имеющая большое активное сопротивление. Вал, соединяющий роторы такого насоса, должен иметь достаточно большой диаметр и, соответственно, большую массу для передачи крутящих и изгибающих моментов, осевых и радиальных усилий, что также приводит к ухудшению массогабаритных показателей насоса.

Данное изобретение решает задачу защиты статорной обмотки электродвигателя насоса от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости, уменьшения нагрева перекачиваемой жидкости и насоса в целом, повышения энергетических показателей, снижения потерь энергии, повышения КПД и улучшения массогабаритных показателей насосного агрегата.

Для этого статор электродвигателя насоса, а по существу, как наиболее удачно названного в монографии Гайтова Б.Х. (Управляемые двигатели-машины. М.: Машиностроение, 1981, 183 с., с.157) - двигатель-насоса, герметично отделяется от проточной части двигатель-насоса мембраной, изготовленной из диэлектрического материала и защищающей обмотку статора от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости. Магнитопровод ротора выполняется шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессовывается в изготовленное из легкого алюминиевого сплава рабочее колесо двигатель-насоса с лопастями. Полученное таким образом свободно вращающееся рабочее колесо-ротор двигатель-насоса устанавливается на неподвижно закрепленной в корпусе оси (валу, не несущем вращающего момента).

На фиг.1 изображен общий вид аксиального центробежного двигатель-насоса в разрезе, на фиг.2 - сечения А-А и В-В.

Аксиальный центробежный двигатель-насос содержит корпус 1, смонтированный в нем статор 2 электродвигателя, представляющий собой аксиальный шихтованный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка 3, и рабочее колесо-ротор 4. Статор 2 электродвигателя герметично отделен от проточной части 5 насоса тонкой мембраной 6 из диэлектрического материала, а рабочее колесо-ротор 4, выполненное из легкого алюминиевого сплава, имеет шихтованный аксиальный магнитопровод 8, в пазы которого уложена короткозамкнутая обмотка 7. Рабочее колесо-ротор 4 установлено свободно вращающимся на неподвижно закрепленной в корпусе оси 9.

Аксиальный центробежный двигатель-насос работает следующим образом. При подключении трехфазной обмотки 3 статора 2 электродвигателя к питающей трехфазной сети создается вращающий электромагнитный момент по общеизвестному принципу работы асинхронного двигателя, приводящий рабочее колесо-ротор 4 во вращение. При вращении рабочего колеса-ротора 4 жидкость в проточной части 5, увлекаемая рабочим колесом-ротором 4, также приходит во вращение. При этом на жидкость в проточной части 5 действуют центробежные силы, перекачивающие жидкость по общеизвестному принципу работы обычных центробежных насосов.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию насоса, как и прототип, в тоже время в отличие от него, позволяет с помощью мембраны из диэлектрического материала защитить статорную обмотку аксиального центробежного двигателя-насоса от вредного воздействия перекачиваемой жидкости, уменьшить нагрев перекачиваемой жидкости за счет снижения потерь на вихревые токи и магнитный гистерезис, повысить энергетические показатели насоса в целом за счет выполнения рабочего-колеса ротора с шихтованным магнитопроводем с обмоткой, снизить потери энергии и повысить КПД за счет уменьшения потерь на магнитный гистерезис. Потери на магнитный гистерезис уменьшаются в предлагаемом изобретении в силу магнитных свойств электротехнической стали, из которой выполнен магнитопровод рабочего колеса-ротора. Уменьшить потери мощности на вихревые токи позволяет выполнение магнитопровода рабочего колеса-ротора шихтованным. Улучшение массогабаритных показателей насоса обеспечивается за счет частичного выполнения рабочего колеса-ротора из легкого алюминиевого сплава и обеспечения передачи вращающего момента за счет электромагнитных сил, что позволяет заменить приводной вал, имеющий большой диаметр и, соответственно, массу, на неподвижно закрепленную ось малого диаметра и малой массы.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Аксиальный центробежный двигатель-насос, содержащий корпус, смонтированный в нем статор электродвигателя, представляющий собой аксиальный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка, и рабочее колесо насоса, являющееся ротором электродвигателя, отличающийся тем, что статор электродвигателя герметично отделен от проточной части мембраной из диэлектрического материала, а магнитопровод ротора выполнен шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессован в изготовленное из легкого алюминиевого сплава рабочее колесо двигатель-насоса, причем полученное таким образом свободно вращающееся рабочее колесо-ротор двигатель-насоса установлено на неподвижно закрепленной в корпусе оси.








ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru