Центробежный насос

Центробежный насос

Реферат

Изобретение относится к насосостроению, в частности к центробежным насосам, и может быть применено в автомобильной промышленности, например для очистки стекол автомобилей жидкостями, подаваемыми под давлением.

Известен маленький центробежный насос, содержащий корпус, состоящий из моторной части и насосной части, изготовленный как одна деталь литьем. Между моторной частью и насосной частью расположен сальник для предотвращения проникновения моющего средства из насосной части в моторную. В моторную часть входит электродвигатель, вал которого проходит в насосную часть через сальник. В моторную часть входит также подшипниковый щит, интегрированный в верхнюю часть насоса, который охватывается по периферии насосной частью, образуя неразъемное соединение. Насосная часть включает корпус, ротор насоса и крышку. Корпус насосной части снабжен выпускным патрубком, расположенным тангенциально насосной камере. Крышка насоса имеет впускной патрубок для подачи моющей жидкости в насосную часть. Корпус насоса и крышка насоса соединены между собой с применением ультразвука для обеспечения герметизации насосной камеры. Патент DE №4029814, кл. F 04 D 1/00, 1991 г.

Недостатком такого центробежного насоса является то, что для обеспечения герметизации крышки и корпуса насосной камеры используется сложное и дорогостоящее технологическое оборудование с применением ультразвука.

Известен также центробежный насос, принятый авторами в качестве прототипа, содержащий корпус, выполненный в виде стакана, в центре дна которого выполнено гнездо с отверстием, установленное в последнем уплотнение, электродвигатель, вал которого пропущен через уплотнение, закрепленную на корпусе посредством замкового соединения насосную камеру с осевым всасывающим и нагнетательным патрубками, последний из которых выполнен с диффузорным участком, рабочее колесо с лопатками и шнеком, при этом рабочее колесо с лопатками размещено внутри насосной камеры соосно всасывающему патрубку и его ступица закреплена на валу электродвигателя, шнек расположен во всасывающем патрубке, а входное отверстие нагнетательного патрубка выполнено на цилиндрической поверхности насосной камеры, фиксирующую втулку с продольными ребрами на внутренней поверхности, крышку, закрепленную на корпусе, уплотнительное кольцо, установленное между наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью насосной камеры, на наружной поверхности насосной камеры выполнены ответные ребрам фиксирующей втулки пазы, внутренняя поверхность фиксирующей втулки и наружная поверхность насосной камеры выполнены коническими, и фиксирующая втулка установлена на конической поверхности насосной камеры с обеспечением взаимодействия ребер с пазами. Патент RU №2059887, кл. F 04 D 13/06, 1994 г.

Недостатком приведенного выше насоса является высокая трудоемкость изготовления, включающего сборку электродвигателя, проверку его параметров, сборку насоса, подсоединение электродвигателя к насосу, проверку параметров центробежного насоса в целом.

Целью изобретения является создание малорасходного центробежного насоса, в котором достигается надежная герметизация соединения корпуса с насосной камерой и интегрирование узлов электродвигателя в корпус и крышку центробежного насоса для сокращения трудоемкости его изготовления.

Это достигается тем, что центробежный насос, содержит корпус, выполненный в виде стакана, в центре дна которого имеется гнездо с отверстием, установленное в последнем уплотнение, электродвигатель, вал которого пропущен через уплотнение, закрепленную на корпусе посредством замкового соединения насосную камеру с осевым всасывающим и нагнетательным патрубками, последний из которых выполнен с диффузорным участком, рабочее колесо с лопатками и шнеком, при этом рабочее колесо с лопатками размещено внутри насосной камеры соосно всасывающему патрубку, его ступица закреплена на валу электродвигателя, шнек расположен во всасывающем патрубке, а входное отверстие нагнетательного патрубка выполнено на цилиндрической поверхности насосной камеры, фиксирующую втулку с продольными ребрами на внутренней поверхности, крышку, закрепленную на корпусе и уплотнительное кольцо, установленное между наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью насосной камеры, на наружной поверхности насосной камеры выполнены ответные ребрам фиксирующей втулки пазы, внутренняя поверхность фиксирующей втулки и наружная поверхность насосной камеры выполнены коническими и фиксирующая втулка установлена на конической поверхности насосной камеры с обеспечением взаимодействия ребер с пазами, кроме того, вдоль внутренней поверхности корпуса выполнены два направляющих выступа, а статор электродвигателя включает полый цилиндр с продольной прорезью, выполненный из магнитомягкого материала, внутри которого закреплены постоянные магниты, причем цилиндр и постоянные магниты статора установлены в корпусе с помощью направляющих выступов корпуса, уплотнительное кольцо, между наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью насосной камеры установлено на ступеньке диаметра, выполненной на торце корпуса и в кольцевой канавке внутренней поверхности насосной камеры, причем уплотнительное кольцо в сечении имеет треугольную форму, а выступ кольцевой канавки, выполненный внутри насосной камеры, в сечении имеет клиновидную форму, первый подшипник, закрепленный в гнезде корпуса, суппортный узел, закрепленный в полом цилиндре и крышке, на котором установлены щеткодержатели со щетками, а в его центре второй подшипник, на внутренней поверхности крышки выполнены центрирующие и опорные выступы, а на корпусе - пазы для центрирования крышки на корпусе и установки щеток на геометрическую нейтраль, первый подшипник может быть закреплен в гнезде корпуса с помощью втулки или сухаря.

На фигуре приведен общий вид центробежного насоса.

Центробежный насос содержит корпус 1, выполненный в виде стакана, в центре дна которого имеется отверстие. В гнезде 2 установлено уплотнение 3. Вал 5 электродвигателя 4 проходит в отверстие корпуса 1 через уплотнение 3. Крышка 6 закреплена на корпусе 1 с помощью замкового соединения 7. В дне крышки 6 имеются отверстия 8 и 9, через которые проходят клеммы 10 и 11 подключения электродвигателя 4. Насосная камера 12 закреплена на корпусе 1 с помощью замкового соединения 13. Между насосной камерой 12 и корпусом 1 расположено уплотнительное кольцо 14. Уплотнительное кольцо 14 установлено в пазы 15 и 16, выполненные на торце корпуса 1 и внутренней поверхности насосной камеры 12, в сечении имеет вид треугольника. На насосную камеру 12 надета фиксирующая втулка 17, вдоль внутренней поверхности которой проходят ребра 18. Ребра 18 фиксирующей втулки 17 входят в пазы 19, расположенные вдоль наружной поверхности насосной камеры 12. Внутренняя и наружная поверхности соответственно фиксирующей втулки 17 и насосной камеры 12 выполнены коническими. Внутри насосной камеры 12 расположен ротор 20 насоса, включающий рабочее колесо с лопатками 21 и шнек 22. Ступица 23 колеса закреплена на валу электродвигателя 4. Шнек 22 проходит через входное отверстие 24 насосной камеры 12 во всасывающий патрубок 25. Вдоль внутренней поверхности корпуса 1 выполнены два направляющих выступа (на фигуре не показаны). Статор электродвигателя включает полый цилиндр 26 с продольной прорезью, внутри которого закреплены постоянные магниты 27. Цилиндр 26 и постоянные магниты 27 установлены внутри корпуса 1 с помощью направляющих выступов корпуса. На валу 5 электродвигателя 4 установлены шихтованный зубцовый якорь с обмоткой 28, коллектор 29. Втулка 30 с первым подшипником 31 закреплены в гнезде 2 корпуса 1. В полом цилиндре 26 и крышке 6 закреплен суппортный узел 32, на котором установлены щеткодержатели со щетками 33, а в его центре - второй подшипник 34. На внутренней поверхности крышки 6 выполнены центрирующие и опорные выступы 35, а на корпусе 1 - пазы для центрирования крышки на корпусе и установки щеток на геометрическую нейтраль (на фигуре не показаны).

Сборка и работа центробежного насоса происходят следующим образом. В гнездо 2 корпуса 1 вставляют уплотнение 3 и втулку 30 с первым подшипником 31. В корпус 1 вставляют полый цилиндр 26 с продольной прорезью, ориентированной выступом корпуса. Затем в полый цилиндр 26 устанавливают постоянные магниты 27, ориентированные другим выступом корпуса 1. Конец вала 5 с якорем 28 и коллектором 29 пропускают в отверстие, выполненное в гнезде 2 корпуса 1, через первый подшипник 31 и уплотнение 3. Суппортный узел 32 вставляют в полый цилиндр 26 статора. Клеммы 10, 11 суппортного узла 32 вставляют в отверстия 8, 9 крышки 6, при этом суппортный узел ориентируется по углу относительно крышки, после чего крышку разворачивают до совпадения центрирующего выступа на крышке с одним из двух пазов на корпусе, при этом происходит установка щеток на геометрическую нейтраль и, далее, после сближения деталей, закрепление крышки на корпусе с помощью замкового соединения 7. Суппортный узел 32 боковой и торцевой поверхностями опирается на ребра 35, выполненные внутри крышки 6. Ротор 20 насоса надевают на вал электродвигателя. Уплотнительное кольцо 14, имеющее в сечении треугольную форму, надевают на ступеньку диаметра 16, выполненную на торце корпуса 1. Насосную камеру 12 надевают на корпус 1 и закрепляют с помощью замкового соединения 13, при этом уплотнительное кольцо входит в кольцевую канавку 15, выполненную внутри насосной камеры 12. На насосную камеру 12 надевают фиксирующую втулку 17. Ребра 18 фиксирующей втулки 17 вставляются в пазы 19 насосной камеры 12, и фиксирующую втулку 17 надвигают по конусной поверхности насосной камеры до упора, образуя надежное соединение насосной камеры 12 с корпусом 1.

После сборки центробежного насоса его подсоединяют к резервуару с жидкостью через всасывающий патрубок 25, а нагнетательный патрубок 36 соединяют с распылителем, например форсункой. Клеммы 10 и 11 электродвигателя 4 подключают к источнику питания. Центробежный насос готов к работе.

При включении источника питания вал 5 электродвигателя 4 начинает вращаться. Совместно с валом 5 вращается ротор 20. Жидкость из резервуара поступает во всасывающий патрубок 25, где закручивается шнеком 22 и поступает через входное отверстие всасывающего патрубка 24 на лопатки 21 рабочего колеса. С помощью лопаток жидкость разгоняется до скоростей от 10-14 до 14-20 м/с, при частотах вращения от 13000 до 18000 об/мин. Обладая большой кинетической энергией, жидкость поступает в нагнетательный патрубок 36 и далее к форсункам распылителя.

Таким образом, использование уплотнительного кольца, имеющего в сечении треугольную форму, ступеньки диаметра, выполненной на торце корпуса, и клиновидного выступа кольцевой канавки в корпусе насосной камеры позволило обеспечить надежную герметичность соединения насосной камеры с корпусом. При их взаимодействии перед защелкиванием замка выступ кольцевой канавки клиновидной формы выворачивает уплотнительное кольцо в наиболее оптимальное положение, образующее замкнутые и радиальные, и торцевые поверхности уплотнения. В этом случае используется только упругая деформация уплотнительного кольца и старение материала практически не влияет на надежность уплотнения.

Интеграция деталей электродвигателя (статора, первого подшипника и суппортного узла) в корпус и крышку позволила значительно сократить время на сборку центробежного насоса и исключить операцию снятия параметров электродвигателя перед его установкой в корпус.

1. Центробежный насос, содержащий корпус, выполненный в виде стакана, в центре дна которого выполнено гнездо с отверстием, установленное в последнем уплотнение, электродвигатель, вал которого пропущен через уплотнение, закрепленную на корпусе посредством замкового соединения насосную камеру с осевым всасывающим и нагнетательным патрубками, последний из которых выполнен с диффузорным участком, рабочее колесо с лопатками и шнеком, при этом рабочее колесо с лопатками размещено внутри насосной камеры соосно всасывающему патрубку и его ступица закреплена на валу электродвигателя, шнек расположен во всасывающем патрубке, а входное отверстие нагнетательного патрубка выполнено на цилиндрической поверхности насосной камеры, фиксирующую втулку с продольными ребрами на внутренней поверхности, крышку, закрепленную на корпусе, уплотнительное кольцо, установленное между наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью насосной камеры, на наружной поверхности насосной камеры выполнены ответные ребрам фиксирующей втулки пазы, внутренняя поверхность фиксирующей втулки и наружная поверхность насосной камеры выполнены коническими и фиксирующая втулка установлена на конической поверхности насосной камеры с обеспечением взаимодействия ребер с пазами, отличающийся тем, что вдоль внутренней поверхности корпуса выполнены два направляющих выступа, а статор электродвигателя включает полый цилиндр с продольной прорезью, выполненный из магнитомягкого материала, внутри которого закреплены постоянные магниты, причем цилиндр и постоянные магниты статора установлены в корпусе с помощью направляющих выступов корпуса, уплотнительное кольцо между наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью насосной камеры установлено на ступеньке диаметра, выполненной на торце корпуса и в кольцевой канавке внутренней поверхности насосной камеры, причем уплотнительное кольцо в сечении имеет треугольную форму, а выступ кольцевой канавки, выполненный внутри насосной камеры, в сечении имеет клиновидную форму, первый подшипник, закрепленный в гнезде корпуса, суппортный узел, закрепленный в полом цилиндре и крышке, на котором установлены щеткодержатели со щетками, а в его центре второй подшипник, на внутренней поверхности крышки выполнены центрирующие и опорные выступы, а на корпусе - пазы для центрирования крышки на корпусе и установки щеток на геометрическую нейтраль.

2. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что первый подшипник закреплен в гнезде корпуса с помощью втулки.

3. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что первый подшипник закреплен в гнезде корпуса с помощью сухаря.