Пульповый погружной насос (варианты)

Пульповый погружной насос (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям центробежных погружных насосов, предназначенных для перекачивания жидкостей плотностью до 1300 кг/м³ с твердыми включениями, в том числе абразивных.

Известен центробежный моноблочный насос с погружным электродвигателем, включающий корпус с крышкой и рабочим колесом, закрепленным на валу ротора электродвигателя, и подшипники, установленные во внутренней и наружной крышках электродвигателя. Корпус и крышка насоса выполнены с кольцевыми камерами. Между крышкой насоса и внутренней крышкой электродвигателя размещена мембрана и торцевое уплотнение. Торцы подшипников скольжения и торцы ротора установлены между собой с зазорами, равными 1,5-2,5 мм. Сопряженные поверхности рабочего колеса, корпуса и крышки насоса установлены с торцовым зазором, равным 0,2-0,3 мм (RU 2405974 C1, 10.12.2010).

Известен центробежный насос, содержащий статорную часть, имеющую корпус с входной и напорной крышками, имеющими патрубки, и роторную часть, содержащую вал с рабочим колесом, имеющим основной и покрывной диски, внутри которых закреплены лопатки, и подшипниковые опоры, связывающие статорную и роторную части. На внутренних поверхностях основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены продольные, в сечении сферические каналы, имеющие выход к наружной окружности дисков. На основном и покрывном дисках каналы расположены попарно, глубина каналов меньше половины толщины диска, отношение глубины к длине каналов составляет 1:8, а к расстоянию между каналами 1:10 (RU 2405972 C1, 10.12.2010).

Известен центробежный насос, выполненный с отводом, содержащим спиральную камеру, сопряженные с ней диффузор и «язык». Насос снабжен дополнительной внешней герметично соединенной с отводом оболочкой, между которой и спиральной камерой образована полость, заполняемая циркулирующим хладоносителем (RU 105693 U1, 20.06.2011).

Известен моноблочный центробежный насос, содержащий фиксированные на раме корпус насоса с всасывающим и напорным патрубками и электродвигатель, на валу которого установлены уплотнение и рабочее колесо, передний поясок которого образует с расточкой корпуса со стороны всасывания щелевое уплотнение с радиальным зазором, и фонарь, соединяющий корпус насоса с электродвигателем. Радиальный зазор центрирующих поверхностей корпуса насоса и фонаря принят равным (0,3÷0,8) радиального зазора в переднем щелевом уплотнении рабочего колеса (RU 103863 U1, 27.04.2011).

Известен погружной центробежный насос для перекачивания агрессивных жидкостей, содержащий установленное в корпусе рабочее колесо, закрепленное на приводном валу электродвигателя винтовым соединением с защитным колпачком. Проточная часть насоса, включая рабочее колесо, выполнена из материала, стойкого в агрессивных средах. Рабочее колесо выполнено в виде диска с радиальными отверстиями и пазами импеллеров на нижней и верхней поверхности диска (RU 98498 U1, 27.04.2011).

Недостатками известных технических решений являются относительно невысокие надежность и долговечность работы и обусловленные конструктивными решениями невысокие гидродинамические характеристики, что приводит к повышенному износу рабочих узлов и снижению КПД насосов в процессе эксплуатации в сложных гидрологических условиях перекачивания агрессивных пульповых и шламовых масс на объектах горно-обогатительных, металлургических и химических комбинатов.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке центробежных погружных насосов с повышенными долговечностью и надежностью работы с улучшенными гидродинамическими характеристиками и КПД насосов и снижении энергоемкости в процессе эксплуатации в сложных гидрологических условиях перекачивания пульповых и шламовых масс на объектах горно-обогатительных, металлургических и химических комбинатов.

Поставленная задача решается тем, что по первому варианту центробежный насос, согласно изобретению, предназначен для перекачивания жидкостей с дискретными твердыми включениями, выполнен моноблочным, содержит корпус, в котором размещены насосный узел с проточной частью и встроенный электродвигатель, имеющий вал с напрессованным на него ротором и статор, при этом корпус выполнен с продольной осью, ориентированной в рабочем положении насоса в направлении силовых линий поля гравитации, и состоит из разъемно соединенных верхней, промежуточной и нижней частей, верхняя из которых содержит кольцевую стенку с полостью, в которую запрессован статор электродвигателя, и монолитно соединенную со стенкой выше статора силовую мембрану, в которой установлены подшипники с опиранием на них верхнего конца вала, промежуточная часть состоит из верхнего и нижнего элементов, образующих в совокупности масляную полость, причем в верхнем из упомянутых элементов размещены опорно-упорные подшипники для нижнего опирания вала, а нижняя часть корпуса включает образующий входную горловину фланец и направляющий аппарат, внешняя стенка которого сопряжена с упомянутым фланцем, при этом нижняя часть корпуса снабжена защищающем входную горловину внешним фильтром, выполненным в виде опрокинутого колпака с образующим опорный элемент насоса днищем, при этом верхняя, промежуточная и нижняя части корпуса объединены валом, нижний консольный конец которого пропущен через масляную полость в насосный узел и снабжен рабочим колесом в виде крыльчатки, включающей диск с размещенными на нем с тыльной стороны импеллером и с заходной стороны лопатками, разделенными межлопаточными каналами, активный объем динамического заполнения перекачиваемой жидкостью которых выполнен с возможностью выброса на проток за один оборот рабочего колеса (4,0÷6,2)×10^-7 м³/об перекачиваемой жидкости, а с внешней стороны упомянутые части корпуса объединены проточной частью, включающей входную зону и последовательно расположенные за ней по потоку направляющий аппарат, снабженный спиральными диффузорными каналами, и отвод, при этом диффузорные каналы выполнены с разновеликими входным и выходным устьями, соотношение проходных сечений которых принято обеспечивающим при номинальных мощности электродвигателя и числе оборотов рабочего колеса скорость потока на входе в направляющий аппарат (2,7÷4,3) м/с и снижение скорости нагнетаемого потока в 2,1÷3,3 раза на выходе из канала, а отвод включает снабженную выходным патрубком внешнюю рубашку, периметрально и по высоте охватывающую стенку корпуса насоса на участке встроенного электродвигателя с образованием проходной теплообменной полости, выполненной с возможностью охлаждения указанной стенки корпуса с градиентом удельной площади стенки на единицу мощности электродвигателя, составляющем (3,8÷6,0)×10^-2 м²/кВт, и относительным объемом полости отвода, принятым с возможностью кратного замещения объема в (0,57÷0,9)×10² раз при подаче одного кубометра перекачиваемой жидкости.

При этом кольцевая стенка верхней части корпуса, в которой запрессован статор встроенного электродвигателя, может быть выполнена круглоцилиндрической и содержит сужающий полость кольцевой уступ, фиксирующий осевое положение статора при запрессовке, а ниже статора содержит, по меньшей мере, один расширенный участок, примыкающий через скошенный уступ к основному участку, в котором запрессован статор, кроме того, рабочее колесо выполнено открытого типа, а фланец, образующий упомянутую горловину входной части насосного узла, выполнен перекрывающим периферийную часть лопаток рабочего колеса, кроме того, верхняя часть корпуса снабжена съемной герметично установленной с кольцевым уплотнением верхней крышкой, расположенной поверх монолитно присоединенной к корпусу силовой мембраны.

Основные корпусные детали насоса могут быть выполнены из легкого металла, например алюминия в виде сплава типа АК9ч (АЛ4)-К-Т6, крыльчатка выполнена из коррозионно-износостойкого материала, например стали типа 0.7×16Н6, 5ХНМ либо титана, детали проточной части со стороны рабочей поверхности защищены износостойким полимерным покрытием, например типа резины, полиуретана, а защищающая вал от проникновения перекачиваемой жидкости внутрь электродвигателя масляная полость оснащена компенсатором тепловых расширений масла, при этом компенсатор выполнен в виде установленного соосно с валом упруго сжимаемого кольца тороидального типа из закрытопористого материала или выполненной с возможностью возвратного изменения формы герметичной оболочки, заполненной упруго-сжимаемой средой, например воздухом, инертным газом или химически нейтральной газовой смесью.

Встроенный электродвигатель может быть снабжен автоматическим выключателем и запитан через последний и выводные концы электродвигателя токопитающим кабелем, сообщенным с внешним источником электроэнергии, причем токопитающий кабель герметично заведен в корпус насоса через оснащенный уплотнением ввод в верхней крышке и через проем в силовой мембране.

Центробежный насос может быть предназначен для перекачивания жидкости плотностью до 1300 кг/м³ с водородным показателем 6…8 рН и размером твердых включений до 6 мм, в том числе абразивных, при объемной концентрации твердых включений не более 10%, встроенный электродвигатель выполнен асинхронным трехфазным переменного тока с коротко замкнутым ротором и разработан под номинальное напряжение 380/220 В с номинальной частотой вращения 2950 об/мин ±10% и с установочной мощностью не более 4,5 кВт, предпочтительно 3,7кВт с возможностью подачи перекачиваемой жидкости с твердыми включениями - пульпы, водной суспензии шламов до 15 м³/4, предпочтительно до 10 м³/ч, с напором до 35 м, оптимально до 30 м.

Поставленная задача решается тем, что по второму варианту центробежный насос, согласно изобретению, предназначен для перекачивания жидкостей с дискретными твердыми включениями, выполнен моноблочным, содержит корпус, в котором размещены насосный узел с проточной частью и встроенный электродвигатель, имеющий вал с напрессованным на него ротором и статор, при этом корпус выполнен с продольной осью, ориентированной в рабочем положении насоса в направлении силовых линий поля гравитации, и состоит из разъемно соединенных верхней, промежуточной и нижней частей, верхняя из которых содержит кольцевую стенку с полостью, в которую запрессован статор электродвигателя, и монолитно соединенную со стенкой выше статора силовую мембрану, в которой установлены подшипники с опиранием на них верхнего конца вала, промежуточная часть состоит из верхнего и нижнего элементов, образующих в совокупности масляную полость, причем в верхнем из упомянутых элементов размещены опорно-упорные подшипники для нижнего опирания вала, а нижняя часть корпуса включает образующий входную горловину фланец и направляющий аппарат, внешняя стенка которого сопряжена с упомянутым фланцем, при этом нижняя часть корпуса снабжена защищающим входную горловину внешним фильтром, выполненным в виде опрокинутого колпака с образующим опорный элемент насоса днищем, при этом верхняя, промежуточная и нижняя части корпуса объединены валом, нижний консольный конец которого пропущен через масляную полость в насосный узел и снабжен рабочим колесом в виде крыльчатки, включающей диск с размещенными на нем с тыльной стороны импеллером и с заходной стороны лопатками, разделенными межлопаточными каналами, активный объем динамического заполнения перекачиваемой жидкостью которых выполнен с возможностью выброса на проток за один оборот рабочего колеса (7,9÷12,5)×10^-7 м³/об перекачиваемой жидкости, а с внешней стороны упомянутые части корпуса объединены проточной частью, включающей входную зону и последовательно расположенные за ней по потоку направляющий аппарат, снабженный спиральными диффузорными каналами, и отвод, при этом диффузорные каналы выполнены с разновеликими входным и выходным устьями, соотношение проходных сечений которых принято обеспечивающим при номинальных мощности электродвигателя и числе оборотов рабочего колеса скорость потока на входе в направляющий аппарат (5,4÷8,5) м/с и снижение скорости нагнетаемого потока в 2,1÷3,3 раза на выходе из канала, а отвод включает снабженную выходным патрубком внешнюю рубашку, периметрально и по высоте охватывающую стенку корпуса насоса на участке встроенного электродвигателя с образованием проходной теплообменной полости, выполненной с возможностью охлаждения указанной стенки корпуса с градиентом удельной площади стенки на единицу мощности электродвигателя, составляющем (3,8÷6,0)×10^-2 м²/кВт, и относительным объемом полости отвода, принятым с возможностью кратного замещения объема в (0,57÷0,9)×10² раз при подаче одного кубометра перекачиваемой жидкости.

При этом кольцевая стенка верхней части корпуса, в которой запрессован статор встроенного электродвигателя, может быть выполнена круглоцилиндрической и содержит сужающий полость кольцевой уступ, фиксирующий осевое положение статора при запрессовке, а ниже статора содержит, по меньшей мере, один расширенный участок, примыкающий через скошенный уступ к основному участку, в котором запрессован статор, кроме того, рабочее колесо выполнено открытого типа, а фланец, образующий упомянутую горловину входной части насосного узла, выполнен перекрывающим периферийную часть лопаток рабочего колеса, кроме того, верхняя часть корпуса снабжена съемной герметично установленной с кольцевым уплотнением верхней крышкой, расположенной поверх монолитно присоединенной к корпусу силовой мембраны.

Основные корпусные детали насоса могут быть выполнены из легкого металла, например алюминия в виде сплава типа АК9ч (АЛ4)-К-Т6, крыльчатка выполнена из коррозионно-износостойкого материала, например стали типа 0.7×16Н6, 5ХНМ либо титана, детали проточной части со стороны рабочей поверхности защищены износостойким полимерным покрытием, например типа резины, полиуретана, а защищающая вал от проникновения перекачиваемой жидкости внутрь электродвигателя масляная полость оснащена компенсатором тепловых расширений масла, при этом компенсатор выполнен в виде установленного соосно с валом упруго сжимаемого кольца тороидального типа из закрытопористого материала или выполненной с возможностью возвратного изменения формы герметичной оболочки, заполненной упруго-сжимаемой средой, например воздухом, инертным газом или химически нейтральной газовой смесью.

Встроенный электродвигатель может быть снабжен автоматическим выключателем и запитан через последний и выводные концы электродвигателя токопитающим кабелем, сообщенным с внешним источником электроэнергии, причем токопитающий кабель герметично заведен в корпус насоса через оснащенный уплотнением ввод в верхней крышке и через проем в силовой мембране.

Центробежный насос может быть предназначен для перекачивания жидкости плотностью до 1300 кг/м³ с водородным показателем 6…8 рН и размером твердых включений до 6 мм, в том числе абразивных, при объемной концентрации твердых включений не более 10%, встроенный электродвигатель выполнен асинхронным трехфазным переменного тока с коротко замкнутым ротором и разработан под номинальное напряжение 380/220 В с номинальной частотой вращения 2950 об/мин ±10% и с установочной мощностью не более 4,5 кВт, предпочтительно 3,7 кВт с возможностью подачи перекачиваемой жидкости с твердыми включениями - пульпы, водной суспензии шламов до 28 м³/ч, предпочтительно до 20 м³/ч, с напором до 35 м, оптимально до 30 м.

Поставленная задача решается тем, что по третьему варианту центробежный насос, согласно изобретению, предназначен для перекачивания жидкостей с дискретными твердыми включениями, выполнен моноблочным, содержит корпус, в котором размещены насосный узел с проточной частью и встроенный электродвигатель, имеющий вал с напрессованным на него ротором и статор, при этом корпус выполнен с продольной осью, ориентированной в рабочем положении насоса в направлении силовых линий поля гравитации, и состоит из разъемно соединенных верхней, промежуточной и нижней частей, верхняя из которых содержит кольцевую стенку с полостью, в которую запрессован статор электродвигателя, и монолитно соединенную со стенкой выше статора силовую мембрану, в которой установлены подшипники с опиранием на них верхнего конца вала, промежуточная часть состоит из верхнего и нижнего элементов, образующих в совокупности масляную полость, причем в верхнем из упомянутых элементов размещены опорно-упорные подшипники для нижнего опирания вала, а нижняя часть корпуса включает образующий входную горловину фланец и направляющий аппарат, внешняя стенка которого сопряжена с упомянутым фланцем, при этом нижняя часть корпуса снабжена защищающим входную горловину внешним фильтром, выполненным в виде опрокинутого колпака с образующим опорный элемент насоса днищем, при этом верхняя, промежуточная и нижняя части корпуса объединены валом, нижний консольный конец которого пропущен через масляную полость в насосный узел и снабжен рабочим колесом в виде крыльчатки, включающей диск с размещенными на нем с тыльной стороны импеллером и с заходной стороны лопатками, разделенными межлопаточными каналами, активный объем динамического заполнения перекачиваемой жидкостью которых выполнен с возможностью выброса на проток за один оборот рабочего колеса (17,8÷28,0)×10^-7 м³/об перекачиваемой жидкости, а с внешней стороны упомянутые части корпуса объединены проточной частью, включающей входную зону и последовательно расположенные за ней по потоку направляющий аппарат, снабженный спиральными диффузорными каналами, и отвод, при этом диффузорные каналы выполнены с разновеликими входным и выходным устьями, соотношение проходных сечений которых принято обеспечивающим при номинальных мощности электродвигателя и числе оборотов рабочего колеса скорость потока на входе в направляющий аппарат (3,8÷6,0) м/с и снижение скорости нагнетаемого потока в 2,0÷3,1 раза на выходе из канала, а отвод включает снабженную выходным патрубком внешнюю рубашку, периметрально и по высоте охватывающую стенку корпуса насоса на участке встроенного электродвигателя с образованием проходной теплообменной полости, выполненной с возможностью охлаждения указанной стенки корпуса с градиентом удельной площади стенки на единицу мощности электродвигателя, составляющем (2,3÷3,6)×10^-2 м²/кВт, и относительным объемом полости отвода, принятым с возможностью кратного замещения объема в (0,37÷0,57)×10² раз при подаче одного кубометра перекачиваемой жидкости.

При этом кольцевая стенка верхней части корпуса, в которой запрессован статор встроенного электродвигателя, может быть выполнена круглоцилиндрической и содержит сужающий полость кольцевой уступ, фиксирующий осевое положение статора при запрессовке, а ниже статора содержит, по меньшей мере, один расширенный участок, примыкающий через скошенный уступ к основному участку, в котором запрессован статор, кроме того, рабочее колесо выполнено открытого типа, а фланец, образующий упомянутую горловину входной части насосного узла, выполнен перекрывающим периферийную часть лопаток рабочего колеса, кроме того, верхняя часть корпуса снабжена съемной герметично установленной с кольцевым уплотнением верхней крышкой, расположенной поверх монолитно присоединенной к корпусу силовой мембраны.

Основные корпусные детали насоса могут быть выполнены из легкого металла, например алюминия в виде сплава типа АК9ч (АЛ4)-К-Т6, крыльчатка выполнена из коррозионно-износостойкого материала, например стали типа 0.7×16Н6, 5ХНМ либо титана, детали проточной части со стороны рабочей поверхности защищены износостойким полимерным покрытием, например типа резины, полиуретана, а защищающая вал от проникновения перекачиваемой жидкости внутрь электродвигателя масляная полость оснащена компенсатором тепловых расширений масла, при этом компенсатор выполнен в виде установленного соосно с валом упруго сжимаемого кольца тороидального типа из закрытопористого материала или выполненной с возможностью возвратного изменения формы герметичной оболочки, заполненной упруго-сжимаемой средой, например воздухом, инертным газом или химически нейтральной газовой смесью.

Встроенный электродвигатель может быть снабжен автоматическим выключателем и запитан через последний и выводные концы электродвигателя токопитающим кабелем, сообщенным с внешним источником электроэнергии, причем токопитающий кабель герметично заведен в корпус насоса через оснащенный уплотнением ввод в верхней крышке и через проем в силовой мембране.

Центробежный насос может быть предназначен для перекачивания жидкости плотностью до 1300 кг/м³ с водородным показателем 6÷8 рН и размером твердых включений до 6 мм, в том числе абразивных, при объемной концентрации твердых включений не более 10%, встроенный электродвигатель выполнен асинхронным трехфазным переменного тока с коротко замкнутым ротором и разработан под номинальное напряжение 380/220 В с номинальной частотой вращения 2950 об/мин ±10% и с установочной мощностью не более 10,0 кВт, предпочтительно 6,5 кВт с возможностью подачи перекачиваемой жидкости с твердыми включениями - пульпы, водной суспензии шламов до 45 м³/ч, предпочтительно до 35 м³/ч с напором до 40 м, оптимально 30 м.

Поставленная задача решается тем, что по четвертому варианту центробежный насос, согласно изобретению, предназначен для перекачивания жидкостей с дискретными твердыми включениями, выполнен моноблочным, содержит корпус, в котором размещены насосный узел с проточной частью и встроенный электродвигатель, имеющий вал с напрессованным на него ротором и статор, при этом корпус выполнен с продольной осью, ориентированной в рабочем положении насоса в направлении силовых линий поля гравитации, и состоит из разъемно соединенных верхней, промежуточной и нижней частей, верхняя из которых содержит кольцевую стенку с полостью, в которую запрессован статор электродвигателя, и монолитно соединенную со стенкой выше статора силовую мембрану, в которой установлены подшипники с опиранием на них верхнего конца вала, промежуточная часть состоит из верхнего и нижнего элементов, образующих в совокупности масляную полость, причем в верхнем из упомянутых элементов размещены опорно-упорные подшипники для нижнего опирания вала, а нижняя часть корпуса включает образующий входную горловину фланец и направляющий аппарат, внешняя стенка которого сопряжена с упомянутым фланцем, при этом нижняя часть корпуса снабжена защищающим входную горловину внешним фильтром, выполненным в виде опрокинутого колпака с образующим опорный элемент насоса днищем, при этом верхняя, промежуточная и нижняя части корпуса объединены валом, нижний консольный конец которого пропущен через масляную полость в насосный узел и снабжен рабочим колесом в виде крыльчатки, включающей диск с размещенными на нем с тыльной стороны импеллером и с заходной стороны лопатками, разделенными межлопаточными каналами, активный объем динамического заполнения перекачиваемой жидкостью которых выполнен с возможностью выброса на проток за один оборот рабочего колеса (23,4÷36,8)×10^-7 м³/об перекачиваемой жидкости, а с внешней стороны упомянутые части корпуса объединены проточной частью, включающей входную зону и последовательно расположенные за ней по потоку направляющий аппарат, снабженный спиральными диффузорными каналами, и отвод, при этом диффузорные каналы выполнены с разновеликими входным и выходным устьями, соотношение проходных сечений которых принято обеспечивающим при номинальных мощности электродвигателя и числе оборотов рабочего колеса скорость потока на входе в направляющий аппарат (5,0÷8,0) м/с и снижение скорости нагнетаемого потока в 2,0÷3,1 раза на выходе из канала, а отвод включает снабженную выходным патрубком внешнюю рубашку, периметрально и по высоте охватывающую стенку корпуса насоса на участке встроенного электродвигателя с образованием проходной теплообменной полости, выполненной с возможностью охлаждения указанной стенки корпуса с градиентом удельной площади стенки на единицу мощности электродвигателя, составляющем (2,3÷3,6)×10^-2 м²/кВт, и относительным объемом полости отвода, принятым с возможностью кратного замещения объема в (0,37÷0,57)×10² раз при подаче одного кубометра перекачиваемой жидкости.

При этом кольцевая стенка верхней части корпуса, в которой запрессован статор встроенного электродвигателя, может быть выполнена круглоцилиндрической и содержит сужающий полость кольцевой уступ, фиксирующий осевое положение статора при запрессовке, а ниже статора содержит, по меньшей мере, один расширенный участок, примыкающий через скошенный уступ к основному участку, в котором запрессован статор, кроме того, рабочее колесо выполнено открытого типа, а фланец, образующий упомянутую горловину входной части насосного узла, выполнен перекрывающим периферийную часть лопаток рабочего колеса, кроме того, верхняя часть корпуса снабжена съемной герметично установленной с кольцевым уплотнением верхней крышкой, расположенной поверх монолитно присоединенной к корпусу силовой мембраны.

Основные корпусные детали насоса могут быть выполнены из легкого металла, например алюминия в виде сплава типа АК9ч (АЛ4)-К-Т6, крыльчатка выполнена из коррозионно-износостойкого материала, например стали типа 0.7×16Н6, 5ХНМ, либо титана, детали проточной части со стороны рабочей поверхности защищены износостойким полимерным покрытием, например типа резины, полиуретана, а защищающая вал от проникновения перекачиваемой жидкости внутрь электродвигателя масляная полость оснащена компенсатором тепловых расширений масла, при этом компенсатор выполнен в виде установленного соосно с валом упруго сжимаемого кольца тороидального типа из закрытопористого материала или выполненной с возможностью возвратного изменения формы герметичной оболочки, заполненной упруго-сжимаемой средой, например воздухом, инертным газом или химически нейтральной газовой смесью.

Встроенный электродвигатель может быть снабжен автоматическим выключателем и запитан через последний и выводные концы электродвигателя токопитающим кабелем, сообщенным с внешним источником электроэнергии, причем токопитающий кабель герметично заведен в корпус насоса через оснащенный уплотнением ввод в верхней крышке и через проем в силовой мембране.

Центробежный насос может быть предназначен для перекачивания жидкости плотностью до 1300 кг/м³ с водородным показателем 6…8 рН и размером твердых включений до 6 мм, в том числе абразивных, при объемной концентрации твердых включений не более 10%, встроенный электродвигатель выполнен асинхронным трехфазным переменного тока с коротко замкнутым ротором и разработан под номинальное напряжение 380/220 В с номинальной частотой вращения 2950 об/мин ±10% и с установочной мощностью не более 10,0 кВт с возможностью подачи перекачиваемой жидкости с твердыми включениями - пульпы, водной суспензии шламов до 70 м³/ч, предпочтительно до 60 м³/ч, с напором до 35 м, оптимально до 30 м.

Поставленная задача решается тем, что по пятому варианту центробежный насос, согласно изобретению, предназначен для перекачивания жидкостей с дискретными твердыми включениями, выполнен моноблочным, содержит корпус, в котором размещены насосный узел с проточной частью и встроенный электродвигатель, имеющий вал с напрессованным на него ротором и статор, при этом корпус выполнен с продольной осью, ориентированной в рабочем положении насоса в направлении силовых линий поля гравитации, и состоит из разъемно соединенных верхней, промежуточной и нижней частей, верхняя из которых содержит кольцевую стенку с полостью, в которую запрессован статор электродвигателя, и монолитно соединенную со стенкой выше статора силовую мембрану, в которой установлены подшипники с опиранием на них верхнего конца вала, промежуточная часть состоит из верхнего и нижнего элементов, образующих в совокупности масляную полость, причем в верхнем из упомянутых элементов размещены опорно-упорные подшипники для нижнего опирания вала, а нижняя часть корпуса включает образующий входную горловину фланец и направляющий аппарат, внешняя стенка которого сопряжена с упомянутым фланцем, при этом нижняя часть корпуса снабжена защищающим входную горловину внешним фильтром, выполненным в виде опрокинутого колпака с образующим опорный элемент насоса днищем, при этом верхняя, промежуточная и нижняя части корпуса объединены валом, нижний консольный конец которого пропущен через масляную полость в насосный узел и снабжен рабочим колесом в виде крыльчатки, включающей диск с размещенными на нем с тыльной стороны импеллером и с заходной стороны лопатками, разделенными межлопаточными каналами, активный объем динамического заполнения перекачиваемой жидкостью которых выполнен с возможностью выброса на проток за один оборот рабочего колеса (33,6÷56,0)×10^-7 м³/об перекачиваемой жидкости, а с внешней стороны упомянутые части корпуса объединены проточной частью, включающей входную зону и последовательно расположенные за ней по потоку направляющий аппарат, снабженный спиральными диффузорными каналами, и отвод, при этом диффузорные каналы выполнены с разновеликими входным и выходным устьями, соотношение проходных сечений которых принято обеспечивающим при номинальных мощности электродвигателя и числе оборотов рабочего колеса скорость потока на входе в направляющий аппарат (3,6÷5,6) м/с и снижение скорости нагнетаемого потока в 2,2÷3,6 раза на выходе из канала, а отвод включает снабженную выходным патрубком внешнюю рубашку, периметрально и по высоте охватывающую стенку корпуса насоса на участке встроенного электродвигателя с образованием проходной теплообменной полости, выполненной с возможностью охлаждения указанной стенки корпуса с градиентом удельной площади стенки на единицу мощности электродвигателя, составляющем (1,8÷2,8)×10^-2 м²/кВт, и относительным объемом полости отвода, принятым с возможностью кратного замещения объема в (0,23÷0,36)×10² раз при подаче одного кубометра перекачиваемой жидкости.

При этом кольцевая стенка верхней части корпуса, в которой запрессован статор встроенного электродвигателя, может быть выполнена круглоцилиндрической и содержит сужающий полость кольцевой уступ, фиксирующий осевое положение статора при запрессовке, а ниже статора содержит, по меньшей мере, один расширенный участок, примыкающий через скошенный уступ к основному участку, в котором запрессован статор, кроме того, рабочее колесо выполнено открытого типа, а фланец, образующий упомянутую горловину входной части насосного узла, выполнен перекрывающим периферийную часть лопаток рабочего колеса, кроме того, верхняя часть корпуса снабжена съемной герметично установленной с кольцевым уплотнением верхней крышкой, расположенной поверх монолитно присоединенной к корпусу силовой мембраны.

Основные корпусные детали насоса могут быть выполнены из легкого металла, например алюминия в виде сплава типа АК9ч (АЛ4)-К-Т6, крыльчатка выполнена из коррозионно-износостойкого материала, например стали типа 0.7×16Н6, 5ХНМ либо титана, детали проточной части со стороны рабочей поверхности защищены износостойким полимерным покрытием, например типа резины, полиуретана, а защищающая вал от проникновения перекачиваемой жидкости внутрь электродвигателя масляная полость оснащена компенсатором тепловых расширений масла, при этом компенсатор выполнен в виде установленного соосно с валом упруго сжимаемого кольца тороидального типа из закрытопористого материала или выполненной с возможностью возвратного изменения формы герметичной оболочки, заполненной упруго-сжимаемой средой, например воздухом, инертным газом или химически нейтральной газовой смесью.

Встроенный электродвигатель может быть снабжен автоматическим выключателем и запитан через последний и выводные концы электродвигателя токопитающим кабелем, сообщенным с внешним источником электроэнергии, причем токопитающий кабель герметично заведен в корпус насоса через оснащенный уплотнением ввод в верхней крышке и через проем в силовой мембране.

Центробежный насос может быть предназначен для перекачивания жидкости плотностью до 1300 кг/м³ с водородным показателем 6…8 рН и размером твердых включений до 6 мм, в том числе абразивных, при объемной концентрации твердых включений не более 10%, встроенный электродвигатель выполнен асинхронным трехфазным переменного тока с коротко замкнутым ротором и разработан под номинальное напряжение 380/220 В с номинальной частотой вращения 2950 об/мин ±10% и с установочной мощностью до 20,0 кВт, предпочтительно до 18,0 кВт с возможностью подачи перекачиваемой жидкости с твердыми включениями - пульпы, водной суспензии шламов до 100 м³/ч, предпочтительно до 90 м³/ч с напором до 35 м, оптимально до 30 м.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в разработке центробежных погружных насосов для перекачивания жидкостей типа пульпы с твердыми включениями в виде дискретных частиц при обеспечении повышенных долговечности, надежности и КПД работы насосов, наделенного улучшенными гидродинамическими характеристиками, что достигается за счет найденных в изобретении конструктивных и технологических параметров рабочего колеса, направляющего аппарата и комбинированного решения отвода, особенностей компоновки агрегатов электронасосов, выполненных моноблочными с полифункциональным совмещением рабочих органов, а именно, вала электродвигателя и насоса, внешней рубашки и полости отвода, образующих контур охлаждения электродвигателя с заданными параметрами кратности замещения объема перекачиваемой жидкости, градиентом соотношения удельной площади охлаждаемой поверхности корпуса на единицу мощности электродвигателя с обеспечением длительной непрерывной работы без перегрева последнего и, наконец, совмещения прямой функции изменения направления и выравнивания потоков в направляющем аппарате с оптимальным диапазоном снижения скорости потоков на входе и выходе при найденной форме диффузорных каналов в нем. Совокупность разработанных в изобретении существенных признаков обеспечивает снижение энергоемкости при эксплуатации насосов в сложных гидрологических условиях перекачивания пульповых и шламовых масс на объектах горно-обогатительных и металлургических комбинатов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен центробежный насос, конструктивная схема, общий вид;

на фиг.2 - проточная часть центробежного насоса, узел А на фиг.1;

на фиг.3 - узел уплотнения, узел Б на фиг.1;

на фиг.4 - узел ввода токопитающего кабеля, узел В на фиг.1;

на фиг.5 - направляющий аппарат центробежного насоса, общий вид;

на фиг.6 - крыльчатка центробежного насоса, общий вид.

По первому варианту центробежный насос выполнен моноблочным, содержит корпус 1, в котором размещены насосный узел с проточной частью настроенный электродвигатель, имеющий вал 2 с напрессованным на него ротором 3 и статор 4. Корпус 1 выполнен с продольной осью, ориентированной в рабочем положении насоса в направлении силовых линий поля гравитации, и состоит из разъемно соединенных верхней, промежуточной и нижней частей. Верхняя часть содержит кольцевую стенку 5 с полостью 6, в которую запрессован статор 4 электродвигателя, и монолитно соединенную со стенкой 5 выше статора 4 силовую мембрану 7, в которой установлены подшипники 8 с опиранием на них верхнего конца вала 2. Промежуточная часть состоит из верхнего и нижнего элементов 9 и 10 соответственно, образующих в совокупности масляную полость 11. В верхнем элементе 9 размещены опорно-упорные подшипники 12 для нижнего опирания вала 2. Нижняя часть корпуса 1 включает образующий входную горловину 13 фланец 14 и направляющий аппарат 15, внешняя стенка которого сопряжена с упомянутым фланцем 14. Нижняя часть корпуса 1 снабжена защищающем входную горловину 13 внешним фильтром 16, выполненным в виде опрокинутого колпака с образующим