RU2049933C1

RU2049933C1 - Magnetically driven centrifugal pump

Info

Publication number: RU2049933C1
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Васильев; Александр Валерианович Наганов; Владимир Васильевич Баранов
Original assignee: Николай Иванович Васильев; Владимир Васильевич Баранов
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: pump engineering. SUBSTANCE: blade working wheel of double- sided suction is mounted inside the housing provided with sucking branch pipe and delivery branch pipe. The blades are interposed between the symmetrical disks. The bushing parts of the disks are working for bearings. Electromagnets are mounted inside the housing over the faces of the wheel. The electromagnets are separated from the spaces filled with fluid to be pumped and interact with the permanent ring magnets secured to the radial parts of the disks. The blades are made of a magnetic material. The disks are provided with grooves. The blades are received in the grooves for permitting interaction with the magnets of the disks. The wheel is made of plastic. The blades and permanent magnets is coated with plastic. EFFECT: improved design. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к центробежным насосам, которые приводятся во вращение с помощью электромагнитов. The invention relates to centrifugal pumps, which are driven by electromagnets.

Известны различные электромагнитные насосы для перекачивания электропроводных сред, например диэлектромагнитный индукционный насос, в котором есть индуктор вращающегося магнитного поля, канал для перекачиваемой среды, размещенный в торцовом зазоре индуктора, а также установленные в канале направляющие лопатки для перемещения среды. Various electromagnetic pumps for pumping electrically conductive media are known, for example, a dielectric induction pump in which there is a rotating magnetic field inductor, a channel for the pumped medium located in the end gap of the inductor, and also guide vanes installed in the channel for moving the medium.

Однако известный насос можно использовать только для перекачивания электропроводной среды, так как преобразование энергии электромагнитного поля в гидравлическую осуществляется в нем только за счет индуцированных в перекачиваемой среде электрических токов, что ограничивает технологические возможности насоса. However, the known pump can only be used for pumping an electrically conductive medium, since the conversion of electromagnetic energy into hydraulic energy is carried out in it only due to electric currents induced in the pumped medium, which limits the technological capabilities of the pump.

Известны насосы с приводом через магнитную муфту с постоянными магнитами, в которых вращающееся магнитное поле создают за счет механического вращения ведущей полумуфты с магнитами. В этом агрегате рабочее колесо центробежного насоса установлено на роторе, который снабжен ведомой полумуфтой с постоянными магнитами, магнитное поле которых взаимодействует с полем магнитов ведущей полумуфты через герметизирующую полость насоса (тонкостенный стакан). При этом насос перекачивает любые, в том числе агрессивные и токсичные жидкости, независимо от их электрических характеристик. Known pumps driven through a magnetic coupling with permanent magnets, in which a rotating magnetic field is created due to mechanical rotation of the leading coupling half with magnets. In this unit, the impeller of the centrifugal pump is mounted on the rotor, which is equipped with a driven coupling half with permanent magnets, the magnetic field of which interacts with the magnet field of the driving coupling half through the pump sealing cavity (thin-walled cup). At the same time, the pump pumps any, including aggressive and toxic liquids, regardless of their electrical characteristics.

Но увеличенные габариты муфты и усложненная конструкция двух роторов насоса и ведущей полумуфты делает агрегат в некоторых системах недостаточно эффективным. But the increased dimensions of the coupling and the complicated design of the two pump rotors and the drive coupling half make the unit in some systems not efficient enough.

Наиболее близким к изобретению является центробежных насос с магнитным приводом, который содержит корпус патрубками всасывания и нагнетания, установленное в корпусе на подшипниках скольжения рабочее колесо двустороннего всасывания с лопатками, размещенными между симметричными дисками, втулочные части которых обработаны под подшипники, и расположенные в корпусе по торцам колеса электромагниты, герметично отделенные от полостей с перекачиваемой жидкостью и взаимодействующие с постоянными кольцевыми магнитами, закрепленными на радиальных частях дисков. Closest to the invention is a centrifugal pump with a magnetic drive, which contains a housing with suction and discharge nozzles, a double-suction impeller installed on the bearings on the sliding bearings with vanes located between symmetrical disks, the sleeve parts of which are machined under bearings, and located at the ends in the housing wheels are electromagnets hermetically separated from cavities with a pumped liquid and interacting with permanent ring magnets fixed to ial parts of the disc.

Однако при увеличенных подачах проявляется существенный недостаток известного насоса, заключающийся в том, что при этом передаваемая магнитным полем мощность оказывается недостаточной для обеспечения необходимого расхода жидкости, что снижает технологические возможности насоса. Кроме того, усложнена технология изготовления рабочего колеса этого насоса из-за установки магнитов в пазах. However, with increased feeds, a significant disadvantage of the known pump is manifested, namely, that the power transmitted by the magnetic field is insufficient to provide the necessary fluid flow, which reduces the technological capabilities of the pump. In addition, the manufacturing technology of the impeller of this pump is complicated due to the installation of magnets in the grooves.

Задачей изобретения является создание конструкции, обеспечивающей расширение технологических возможностей насоса и упрощение технологии его изготовления. The objective of the invention is to create a design that provides the expansion of the technological capabilities of the pump and the simplification of its manufacturing technology.

Поставленная задача решается тем, что в центробежном насосе с магнитным приводом, содержащем корпус с патрубками всасывания и нагнетания, установленное в корпусе на подшипниках скольжения рабочее колесо двустороннего всасывания с лопатками, размещенными между симметричными дисками, втулочные части которых обработаны под подшипники, и расположенные в корпусе по торцам колеса электромагниты, герметично отделенные от полостей с перекачиваемой жидкостью и взаимодействующие с постоянными кольцевыми магнитами, закрепленными на радиальных частях дисков, лопатки рабочего колеса выполнены из магнитомягкого материала, а в дисках выполнены пазы, и лопатки установлены в пазах с возможностью взаимодействия с магнитами обоих дисков. Кроме того, рабочее колесо может быть выполнено из пластмассы, например, из стеклонаполненного полипропилена, а лопатки и постоянные магниты могут быть покрыты слоем пластмассы. The problem is solved in that in a centrifugal pump with a magnetic drive, comprising a housing with suction and discharge nozzles, a double-suction impeller with vanes located between symmetrical disks, the sleeve parts of which are machined for bearings, and located in the housing, mounted in the housing on sliding bearings at the ends of the wheel, electromagnets hermetically separated from the cavities with the pumped liquid and interacting with permanent ring magnets mounted on a radially x parts discs of the impeller blades are made from soft magnetic material and are made in the discs grooves and vanes in the slots to engage the two magnet discs. In addition, the impeller can be made of plastic, for example, glass-filled polypropylene, and the blades and permanent magnets can be coated with a layer of plastic.

В результате решения этой задачи достигнут новый технический результат, заключающийся в разработке конструкции компактного герметичного насоса повышенной производительности для перекачивания агрессивных и особо чистых сред. As a result of solving this problem, a new technical result was achieved, consisting in the development of the design of a compact hermetic pump of increased productivity for pumping aggressive and extremely clean environments.

Отличительной особенностью изобретения является конструкция его рабочего колеса, в котором металлические детали образуют своеобразную несущую, армирующую конструкцию, что упрощает технологию изготовления рабочего колеса (кроме того, технологию изготовления насоса упрощает также симметричность конструкции рабочего колеса и возможность использовать материал дисков для ответной пары трения в подшипниках), а также образование теми же металлическими деталями магнитной системы ротора, причем установка в дисках пар постоянных магнитов и соединение этих пар рабочими лопатками из магнитомягкого материала позволяет сделать практически независимым передаваемую магнитной системой мощность от размера между постоянными магнитами обоих дисков, т.е. от ширины проточной части. Такая конструкция рабочего колеса позволяет удвоить мощность магнитной системы в сравнении с известным насосом, установив в корпусе электромагниты с обеих сторон рабочего колеса, и в то же время выполнить практически любой (определяемую лишь соотношением передаваемой потоку мощности) производительность насоса, т.е. использовать насос в широком диапазоне подач и для перемещения различных текучих сред, и таким образом, расширить технологические возможности насоса. A distinctive feature of the invention is the design of its impeller, in which the metal parts form a kind of supporting, reinforcing structure, which simplifies the manufacturing technology of the impeller (in addition, the manufacturing technology of the pump also simplifies the symmetry of the design of the impeller and the ability to use disc material for the reciprocal friction pair in bearings ), as well as the formation of the same metal parts of the magnetic system of the rotor, and the installation of pairs of permanent magnets in the disks and the connection of these pairs with working blades of soft magnetic material allows us to make the power transmitted by the magnetic system practically independent of the size between the permanent magnets of both disks, i.e. from the width of the flowing part. This design of the impeller allows you to double the power of the magnetic system in comparison with the known pump by installing electromagnets in the casing on both sides of the impeller, and at the same time perform almost any (determined only by the ratio of the power transmitted to the flow) pump capacity, i.e. use the pump in a wide range of flows and for moving various fluids, and thus expand the technological capabilities of the pump.

На фиг.1 схематически представлен центробежный насос с магнитным приводом, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1. Figure 1 schematically shows a centrifugal pump with a magnetic drive, a longitudinal section; figure 2 section aa in figure 1.

Центробежный насос с магнитным приводом содержит корпус 1 с патрубками всасывания 2 и нагнетания 3, в котором по торцу рабочего колеса 4 установлены магниты 5, причем электромагниты 5 установлены с обоих торцов. Электромагниты 5 известным способом создают вращающееся магнитное поле, например, при питании переменным электрическим током (см. Бут Д.А. "Бесконтактные электрические машины", М. Высшая школа, 1990, 113-136) или с помощью электронной системы управления при питании обмоток электромагнитов постоянным током (см. там же, с.127, рис.5.23). Электромагниты 5 герметично отделены от полостей с перекачиваемой жидкостью перегородками 6, что позволяет перемещать насосом агрессивные, токсичные или особо чистые текучие среды. A centrifugal pump with a magnetic drive contains a housing 1 with suction nozzles 2 and discharge 3, in which magnets 5 are installed at the end of the impeller 4, and the electromagnets 5 are installed at both ends. Electromagnets 5 in a known manner create a rotating magnetic field, for example, when powered by an alternating electric current (see D. But. "Contactless electric machines", M. Higher school, 1990, 113-136) or using an electronic control system for powering the windings electromagnets with direct current (see ibid., p. 127, Fig. 5.23). The electromagnets 5 are hermetically separated from the cavities with the pumped liquid by partitions 6, which allows the pump to move aggressive, toxic or very clean fluids.

Рабочее колесо 4 установлено в корпусе 1 на подшипниках скольжения 7, которые сопрягаются с рабочим колесом 4 по поверхностям, обработанным на втулочной части дисков 8, и смазываются перекачиваемой средой. The impeller 4 is installed in the housing 1 on sliding bearings 7, which mate with the impeller 4 on the surfaces machined on the sleeve part of the disks 8 and are lubricated by the pumped medium.

Диски 8 выполнены идентичными друг другу, что упрощает технологию изготовления, позволяет, например, легко выполнить рабочее колесо 4 составным. В радиальной части дисков 8 установлены постоянные магниты 9 (фиг.2), а в пазах дисков 8 установлены рабочие лопатки 10 из магнитомягкого материала таким образом, что они взаимодействуют с магнитами 9 обоих дисков, соединяясь с ними в одну конструкцию. При изготовлении рабочего колеса 4 составным магнитные силы при взаимодействии магнитов 9 и лопаток 10 могут быть использованы для соединения дисков 8 и остальных элементов рабочего колеса в единую конструкцию. The disks 8 are made identical to each other, which simplifies the manufacturing technology, makes it possible, for example, to easily make the impeller 4 composite. Permanent magnets 9 are installed in the radial part of the disks 8 (Fig. 2), and rotor blades 10 made of soft magnetic material are installed in the grooves of the disks 8 in such a way that they interact with the magnets 9 of both disks, connecting with them in one design. In the manufacture of the impeller 4 composite magnetic forces in the interaction of magnets 9 and blades 10 can be used to connect the disks 8 and other elements of the impeller in a single design.

Рабочее колесо 4 может быть изготовлено отлитым из пластмассы, например из стеклонаполненного полипропилена, устойчивой к перекачиваемой среде. В этом случае магниты 9 и лопатки 10 устанавливают в литейную форму заранее и получают покрытие этих элементов слоем пластмассы. При высоких температурах расплава (выше точки Кюри для постоянных магнитов) намагничивание магнитов необходимо выполнять уже после получения отливок, что несколько усложняет технологию изготовления. The impeller 4 can be made of molded plastic, for example of glass-filled polypropylene, resistant to the pumped medium. In this case, the magnets 9 and the blades 10 are installed in the mold in advance and receive a coating of these elements with a layer of plastic. At high melt temperatures (above the Curie point for permanent magnets), magnetization of the magnets must be carried out after castings are obtained, which somewhat complicates the manufacturing technology.

Предлагаемый центробежный насос работает следующим образом. The proposed centrifugal pump operates as follows.

На обмотки электромагнитов 5 подают электрический ток и известным способом в зазоре между ними получают вращающееся магнитное поле. Так как в этом зазоре установлены постоянные магниты 9, соединенные лопатками 10 из магнитомягкого материала, магнитный поток замыкается через них. Магнитное поле постоянных магнитов 9 сцепляется с магнитным полем электромагнитов 5 через перегородку 6 и образованные между сердечником электромагнита 5 и постоянными магнитами 9 зазоры, что заставляет рабочее колесо 4 вращаться синхронно с вращающимся магнитным полем электромагнитов 5. Перекачиваемая среда поступает в насос через патрубок 2, разгоняется лопатками 10 и через нагнетательный патрубок 3 подается в систему к потребителям. An electric current is supplied to the windings of the electromagnets 5 and, in a known manner, a rotating magnetic field is obtained in the gap between them. Since permanent magnets 9 are mounted in this gap, connected by blades 10 of soft magnetic material, the magnetic flux closes through them. The magnetic field of the permanent magnets 9 is coupled to the magnetic field of the electromagnets 5 through the partition 6 and the gaps formed between the core of the electromagnet 5 and the permanent magnets 9, which makes the impeller 4 rotate synchronously with the rotating magnetic field of the electromagnets 5. The pumped medium enters the pump through the pipe 2, accelerates blades 10 and through the discharge pipe 3 is fed into the system to consumers.

Описанная конструкция насоса благодаря тому, что электромагниты загерметизированы перегородками 6, позволяет расширить диапазон перекачиваемых сред, которые можно перекачивать с помощью насоса, а благодаря тому, что магнитное поле между постоянными магнитами 9 замыкается через лопатки 10 из магнитомягкого материала, расширяется диапазон подач, при которых может работать насос. С учетом того что передаваемая магнитом 5 мощность удваивается за счет установки их с обоих торцов рабочего колеса 4, предложенная конструкция центробежного насоса обеспечивает расширение технологических возможностей. Кроме того, предлагаемые особенности конструкции рабочего колеса позволяют получить дополнительный положительный эффект, заключающийся в повышении надежности работы: симметричные диски рабочего колеса и установка электромагнитов с обоих торцов полностью уравновешивает рабочее колесо, ротор насоса практически отсутствует, на повышение надежности сказывается также усиленный отвод тепла в перекачиваемую среду от элементов магнитной системы ротора. The described design of the pump due to the fact that the electromagnets are sealed by partitions 6, allows you to expand the range of pumped fluids that can be pumped using a pump, and due to the fact that the magnetic field between the permanent magnets 9 is closed through blades 10 of magnetically soft material, the feed range is expanded, in which the pump can work. Given the fact that the power transmitted by the magnet 5 doubles due to their installation from both ends of the impeller 4, the proposed centrifugal pump design provides the expansion of technological capabilities. In addition, the proposed design features of the impeller allow an additional positive effect, which is to increase the reliability of operation: symmetrical impeller disks and the installation of electromagnets from both ends completely balance the impeller, the pump rotor is practically absent, and increased heat removal to the pumped area also affects reliability. environment from the elements of the magnetic system of the rotor.

Таким образом, предлагаемый центробежный насос обеспечивает расширение технологических возможностей по перекачиванию различных текучих сред при простой конструкции и повышенной надежности работы. Thus, the proposed centrifugal pump provides the expansion of technological capabilities for pumping various fluids with a simple design and increased reliability.

Claims

1. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС С МАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ, содержащий корпус с патрубками всасывания и нагнетания, установленное в корпусе на подшипниках скольжения рабочее колесо двустороннего всасывания с лопатками, размещенными между симметричными дисками, втулочные части которых обработаны под подшипники, и расположенные в корпусе по торцам колеса электромагниты, герметично отделенные от полостей с перекачиваемой жидкостью и взаимодействующие с постоянными кольцевыми магнитами, закрепленными на радиальных частях дисков, отличающийся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены из магнитомягкого материала, а в дисках выполнены пазы и лопатки установлены в пазах с возможностью взаимодействия с магнитами обоих дисков. 1. A CENTRIFUGAL PUMP WITH A MAGNETIC DRIVE, comprising a housing with suction and discharge nozzles, a double-suction impeller mounted on sliding bearings with blades placed between symmetrical disks, the sleeve parts of which are machined for bearings, and electromagnets located in the housing at the ends of the wheels, hermetically separated from the cavities with the pumped liquid and interacting with permanent ring magnets mounted on the radial parts of the disks, characterized in that opatki impeller made of a magnetic material and are made in the discs grooves and vanes in the slots to engage the two magnet discs.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что рабочее колесо выполнено из пластмассы, например стеклонаполненного полипропилена. 2. The pump according to claim 1, characterized in that the impeller is made of plastic, for example glass-filled polypropylene.

3. Насос по пп.1 и 2, отличающийся тем, что лопатки и постоянные магниты покрыты слоем пластмассы. 3. The pump according to claims 1 and 2, characterized in that the blades and permanent magnets are covered with a layer of plastic.