ЦЕНТРОБЕЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

ЦЕНТРОБЕЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА


RU (11) 2066793 (13) C1

(51) 6 F04D13/06, F04D7/02, A61M1/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие 

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

(14) Дата публикации: 1996.09.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 95109274/06 
(22) Дата подачи заявки: 1995.06.20 
(45) Опубликовано: 1996.09.20 
(56) Аналоги изобретения: SU, авторское свидетельство, 1608370, кл. F 04D 13/06, 1990. 
(71) Имя заявителя: Гуськов Игорь Алексеевич 
(72) Имя изобретателя: Гуськов И.А.; Нагайцев В.И.; Невзоров А.М.; Аникин В.В.; Трофимюк Л.А.; Бугурусланов В.В. 
(73) Имя патентообладателя: Гуськов Игорь Алексеевич 

(54) ЦЕНТРОБЕЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА 
Использование: в конструкциях герметичных насосов. Сущность изобретения: корпус и крышка насосной установки образуют проточную камеру, сообщенную со входом и выходом насоса, в которой на опоре вращательного скольжения установлен ротор, выполненный в виде двух дисков, статор, который размещен между дисками и зажат между крышкой и корпусом, и крыльчатка, скрепленная с одним из дисков. В диски ротора встроены размещенные по окружности магниты чередующейся полярности и магнитопроводные кольца. Управление осуществляется датчиком положения ротора через электронный коммутатор. 4 з.п. ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в конструкциях герметичных насосов, применяемых в различных областях народного хозяйства, например, в пищевой или медицинской промышленности, в том числе, для перекачки вязких и агрессивных сред.
Известен насосный агрегат, содержащий герметичный корпус, в котором крыльчатка насоса и ротор двигателя размещены на одной оси и разделены подшипниковым щитом (см. патент США N 4120616, 1978). Устройство громоздко, сложно и проблема охлаждения в нем решается с помощью специально введенного вентилятора, что еще более усложняет устройство и увеличивает его стоимость.
В авторском свидетельстве СССР N 1374345, 1968 описан герметичный центробежный насос, в котором для охлаждения статора используется замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости и введены специальные вращательно-качающиеся узлы, обеспечивающие циркуляцию жидкости по замкнутому контуру. Однако это не решает задачу эффективного охлаждения, а наличие дополнительных средств усложняет устройство и увеличивает стоимость.
Наиболее близким к изобретению является центробежная насосная установка, которая описана в авторском свидетельстве СССР N 1608370, 1990. Устройство содержит герметичный корпус с крышкой, ротор со встроенными магнитами, статор электродвигателя и крыльчатку насоса.
Ротор в установке заключен в герметичный стакан-перегородку и выполнен сборным: содержит втулку и постоянные магниты, выполняющие роль крыльчатки, а статор содержит магнитопровод и статорную обмотку, частично охватывающую роторное отделение.
Наличие герметичного стакана-перегородки приводит к увеличенному рабочему зазору электродвигателя, к повышенному намагничивающему току, пониженному КПД и к пониженному коэффициенту мощности, что приводит к необходимости при той же полезной мощности увеличить объем электродвигателя. Наличие герметичного стакана усложняет устройство, увеличивает его объем, а изготовление герметизированного ротора вызывает технологические трудности.
Целью изобретения является уменьшение ее объема без потерь производительности и повышение КПД за счет создания охлаждающего проточного потока рабочей среды, упрощение изготовления, снижение стоимости.
Для достижения этого в центробежной насосной установке корпусом и крышкой образована проточная камера, сообщенная с входом и выходом насоса, в проточной камере на опоре вращательного скольжения установлен ротор, который выполнен в виде двух дисков, статор, размещенный между дисками ротора и неподвижно закрепленный между крышкой и корпусом, и крыльчатка, скрепленная с одним из дисков ротора, в которые встроены размещенные по окружности постоянные магниты чередующейся полярности и магнитопроводные кольца, на статоре установлен датчик положения ротора и встроены электромагнитные катушки статорной обмотки, не входе статорной обмотки установлен электронный коммутатор, управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения ротора.
Кроме того, в центробежной насосной установке соосно крыльчатке на входе насоса может быть установлена неподвижная направляющая втулка прямого потока.
Также в центробежной насосной установке в одноименнополюсные электромагнитные катушки статорной обмотки могут быть встроены постоянные магниты, ориентированные одноименными полюсами в одну сторону, а постоянные магниты на роторе могут быть размещены по окружности неравномерно, при этом электронный коммутатор может быть выполнен на одном электронном ключе и последовательно подключен к обмотке статора, имеющей одну секцию, параллельно которой через обратный диод может быть подключен блок рассеивания коммутационной энергии.
Кроме этого, в центробежной насосной установке внутренний диаметр электромагнитных катушек в статорной обмотке, в которые встроены постоянные магниты, может быть больше, а число витков меньше, чем в остальные электромагнитных катушках статорной обмотки.
Также в центробежной насосной установке на статоре на месте расположения некоторых электромагнитных катушек статорной обмотки могут быть установлены постоянные магниты.
На фиг. 1 приведена функциональная схема центробежной насосной установки; на фиг. 2 конструктивная схема центробежной насосной установки; на фиг. 3 и 4 варианты выполнения статора электродвигателя; на фиг. 5 вариант выполнения ротора электродвигателя; на фиг. 6 электрическая схема управления статорной обмоткой для случая однофазного электродвигателя.
Устройство содержит центробежный насос 1 с крыльчаткой 2, приводимый электродвигателем 3, которые размещены в корпусе 4 с крышкой 5.
Электродвигатель 3 содержит ротор 6 и неподвижный статор 7.
Ротор 6 электродвигателя 3 выполнен в виде двух жестко связанных дисков 8, а статор 7 размещен в рабочем зазоре электродвигателя 3 между дисками 8 и зажат между крышкой 5 и корпусом 4 через прокладки 9.
Крыльчатка 2 насоса 1 и диски 8 потока 6 насажены на единую опору 10 вращательного скольжения, которая образована осью 11, ступенчатой втулкой 12, насаженной на ось 11, и упорной фиксирующей шайбой 13 с винтом, которая предназначена для фиксации ступенчатой втулки 12 в осевом направлении.
Между крышкой 5 и корпусом 4 образована проточная камера 14, через которую проходит проточный поток нагнетаемой рабочей среды. В проточной камере 14 размещены крыльчатка 2 насоса 1 и ротор 6 и статор 7 электродвигателя 3, и она предназначена для охлаждения статора со встроенным в него электромагнитными катушками 5 и трущихся пар, образованных опорой 10 вращательного скольжения, дисками 8 ротора 6 и крыльчаткой 2, и интенсивной теплоотдачи во внешний контур.
В диски 8 ротора 6 встроены размещенные по окружности постоянные магниты 17-17n чередующейся полярности и магнитопроводные кольца 18.
На неподвижном статоре 7 установлен датчик 19 положения ротора 6. На входе статорной обмотки 16 электродвигателя 3 установлен электронный коммутатор 20, управляющий вход которого подключен к выходу датчика 19 положения ротора.
В случае использования насосной установки для однофазного электродвигателя в электромагнитные катушки 15 статорной обмотки 16 встроены постоянные магниты 21-21n, направленные одноименными полюсами в одну сторону, а постоянные магниты 17-17n на роторе 6 размещены неравномерно. Электронный коммутатор 20 выполнен в этом случае на одном электронном ключе 22 и последовательно подключен к статорной обмотке, имеющей одну секцию 23.
Параллельно статорной обмотке 16 через обратный диод 24 подключен блок 25 рассеивания коммутационной энергии.
На статоре 7 вместо некоторых электромагнитных катушек 15 могут быть установлены постоянные магниты 26.
Соосно крыльчатке 2 на входе насоса 1 установлена жестко скрепленная с корпусом 4 неподвижная направляющая втулка 27, предназначенная для исключения обратного тока нагнетаемой жидкости. В крышку 5 корпуса 4 встроен дренажный клапан 28.
Установка работает следующим образом.
При включении электродвигателя 3 диски 8 ротора 6, один из которых жестко связан с крыльчаткой 2 насоса 1 (например, клеем), начинают вращаться, и крыльчатка 2 перекачивает рабочую среду в направлении от входа к выходу через проточную камеру 14.
При этом за счет размещения ротора 6 и статора 7 в проточной камере 14 происходит интенсивный отвод тепла от статорной обмотки 16 и интенсивное охлаждение трущихся пар, которому способствует вращение дисков 8 ротора 6, и от трущихся пар скольжения, образованных опорой 10 вращательного скольжения, дисками 8 ротора 6 и крыльчаткой 2, тепло уносится с нагнетаемой рабочей средой во внешний контур.
Привод центробежного насоса 1 осуществляется электродвигателем 3, который может быть как однофазным, так и многофазным.
Управление работой центробежного насоса поясняется фиг. 1 и 2. Установленный на статоре датчик 19 положения ротора 6 дает сигнал на включение электронного коммутатора 20, который подключает и отключает статорную обмотку 16 электродвигателя 3, обеспечивая непрерывный цикл его работы. При отключенной статорной обмотке 16 ротор 6 находится в положении устойчивого равновесия, обеспечиваемого притяжением магнитов противоположной полярности ротора 6 и статора 7. При включении источника питания (на чертеже не показан) датчик 10 положения ротора 6 вырабатывает сигнал на включение электронного коммутатора 20. При этом на статорной обмотке 16 появляется магнитодвижущая сила, и по электромагнитным катушкам 15 статора 7 протекает ток. Магнитодвижущая сила статорной обмотки 16 при взаимодействии с потоком постоянных магнитов 17 ротора 6 преодолевает силу взаимодействия магнитов ротора 6 и статора 7, и ротор 6 поворачивается до положения, когда знак момента взаимодействия магнитов ротора 6 и статора 7 становится положительным. В этом положении датчик 19 положения ротора 6 вырабатывает сигнал на отключение статорной обмотки 16 электронным коммутатором 20, а дальнейшее движение дисков 8 ротора 6 и крыльчатки 2 происходит в результате притяжения магнитов ротора 6 и статора 7.
Работа устройства с однофазным двигателем, т.е. когда в одноименнополюсные электромагнитные катушки 15 статорной статорной обмотки 16 встроены постоянные магниты 21-21n, ориентированные одноименными полюсами в одну сторону, а постоянные магниты 17 на роторе 6 размещены неравномерно, позволяет существенно упростить схему управления и выполнить ее по схеме с одним электронным ключом. Постоянные магниты могут быть встроены в некоторые электромагнитные катушки 15, число витков может быть уменьшено, а внутренний диаметр электромагнитных катушек 15 увеличен по сравнению с числом и внутренним диаметром остальных катушек 15. Все это позволяет увеличить объем магнитов на статоре 6 без увеличения габаритов установки.
Создание условий для интенсивного охлаждения статорной обмотки 16 и пар трения опоры 10 вращательного скольжения, на которой установлены диски 8 ротора 6 и крыльчатка 2, позволяет увеличить плотность тока, т.е. при том же сечении провода увеличить ток, мощность электродвигателя 3 при неизменном объеме и повысить производительность установки.
Кроме этого, расположение пар скольжения в проточном объеме решает задачу снижения коэффициента трения и способствует повышению КПД.
Направляющая втулка 27 прямого потока исключает обратный ток рабочей среды и снижает потери на подсос потока с выхода на вход, что также способствует увеличению КПД устройства. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Центробежная насосная установка, содержащая герметичный корпус с крышкой, ротор с встроенными магнитами, статор электродвигателя и крыльчатку насоса, отличающаяся тем, что корпус и крышка образуют проточную камеру, сообщенную с входом и выходом насоса, в проточной камере на опоре вращательного скольжения установлены ротор, который выполнен в виде двух дисков, статор, размещенный между дисками ротора и неподвижно закрепленный между крышкой и корпусом, и крыльчатка, скрепленная с одним из дисков ротора, в которые встроены размещенные по окружности постоянные магниты чередующейся полярности и магнитопроводные кольца, на статоре установлен датчик положения ротора и встроены электромагнитные катушки статорной обмотки, на входе статорной обмотки установлен электронный коммутатор, управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения ротора.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что соосно с крыльчаткой на входе насоса установлена неподвижная направляющая втулка прямого потока.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в одноименно-полюсные электромагнитные катушки статорной обмотки встроены постоянные магниты, направленные одноименными полюсами в одну сторону, а постоянные магниты на роторе размещены по окружности неравномерно, при этом электронный коммутатор выполнен на одном электронном ключе и последовательно подключен к статорной обмотке, имеющей одну секцию, параллельно которой через обратный диод подключен блок рассеивания коммутационной энергии.
4. Установка по пп.1 3, отличающаяся тем, что внутренний диаметр электромагнитных катушек статорной обмотки, в которые встроены постоянные магниты, больше, а число витков меньше, чем в остальных электромагнитных катушках статорной обмотки.
5. Установка по пп. 1 и 4, отличающаяся тем, что на статоре на месте расположения некоторых электромагнитных катушек статорной обмотки установлены постоянные магниты.




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