Система запуска струйных насосов

Система предназначена для запуска насосов необъемного вытеснения, используемых для нагнетания жидких сред и осуществления циркуляции теплоносителя в замкнутых контурах, например в системах теплоснабжения или тепловодоснабжения. Система запуска струйных насосов, установленных параллельно, содержит по меньшей мере два струйных насоса, каждый из которых содержит устройство для подвода пассивной среды, сопло для подвода активной среды и расположенные соосно с ним расположенные последовательно камеру смешения и диффузор, камера смешения состоит по меньшей мере из двух конических, последовательно сужающихся участков, выполненных с последовательно уменьшающимся от участка к участку углом конусности, и цилиндрического участка. Каждый трубопровод для подвода пассивной среды и трубопровод для подвода активной среды каждого струйного насоса снабжен соответствующим запорным клапаном, на выходе каждого струйного насоса установлен невозвратный клапан, выходы невозвратных клапанов подсоединены в общую магистраль, а цилиндрические участки камер смешения струйных насосов сообщены между собой. Технический результат - упрощение запуска струйных насосов. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам запуска насосов необъемного вытеснения, используемых для нагнетания жидких сред и осуществления циркуляции теплоносителя в замкнутых контурах, например в системах теплоснабжения или тепловодоснабжения.

Известен патент RU 2116522 "Струйный насос", F04F 5/14, публ. 1998.07.27, содержащий устройство для подвода пассивной среды, сопло для подвода активной среды и расположенные соосно с ним сужающуюся по ходу движения потока смеси камеру смешения и диффузор, сопло выполнено сходящимся по ходу движения среды, а камера смешения состоит по меньшей мере из двух конических, последовательно сужающихся участков, выполненных с последовательно уменьшающимся от участка к участку углом конусности, и цилиндрического участка, причем последний по ходу движения среды конический участок камеры смешения выполнен с углом конусности 1-4°, а предпоследний по ходу движения среды конический участок камеры смешения выполнен с углом конусности 10-22°.

Запуск струйного насоса можно обеспечить путем движения среды через камеру смешения, соединив выходной патрубок струйного насоса с областью меньшего давления. Эта схема широко используется и описана, например, в книге Мясников В.Е. Пароводяные инжекторы. Расчет, проектирование, применение, 100 вариантов конструкции. - СПб.: Элмор, 1997.

Обычно для запуска ПВСА используют вестовой клапан, который соединяет напорную магистраль с областью пониженного давления. При открытии вестового клапана в напорной магистрали падает статическое давление, что вызывает движение сред через камеру смешения и запуск ПВСА. После этого вестовой клапан закрывают.

Достаточно часто необходимо обеспечивать работу нескольких струйных насосов, работающих параллельно, что необходимо для регулировки расхода в магистралях в широких пределах. В этом случае возникает необходимость последовательного подключения параллельно установленных струйных насосов. Однако такой запуск организовать не очень просто.

Струйный насос перед запуском представляет собой гидравлическое сопротивление, через которое пассивная и активная среды одновременно не пойдут. Для того чтобы запустить струйный насос, следует его выход подключить к области пониженного давления, а после запуска насоса подсоединить его к рабочей магистрали. Для такой системы запуска при параллельно установленных струйных насосах требуется выход каждого струйного насоса подключать к области пониженного давления, а затем после запуска подключать к рабочей магистрали. Это приводит к сложной системе трубопроводов и клапанов и, как следствие, к сложному способу запуска.

Техническая задача, решаемая в данном изобретении, состоит в том, чтобы сделать систему запуска струйных насосов, установленных параллельно, более простой, обеспечивающей последовательный запуск любого количества параллельно установленных струйных насосов.

По изобретению система запуска струйных насосов, установленных параллельно, содержит по меньшей мере два струйных насоса, каждый из которых содержит устройство для подвода пассивной среды, сопло для подвода активной среды и расположенные соосно с ним, расположенные последовательно камеру смешения и диффузор, камера смешения состоит по меньшей мере из двух конических, последовательно сужающихся участков, выполненных с последовательно уменьшающимся от участка к участку углом конусности, и цилиндрического участка. Каждый трубопровод для подвода пассивной среды и трубопровод для подвода активной среды каждого струйного насоса снабжен соответствующим запорным клапаном, на выходе каждого струйного насоса установлен невозвратный клапан, выходы невозвратных клапанов подсоединены в общую магистраль, а цилиндрические участки камер смешения струйных насосов сообщены между собой.

Главную роль в данной конструкции системы запуска играет соединение цилиндрических участков струйных насосов между собой. После запуска первого струйного насоса в его цилиндрическом участке давление достигает минимального значения. Так как цилиндрический участок первого работающего струйного насоса сообщен с цилиндрическим участком другого струйного насоса, который первоначально находится в неработающем положении, и входные магистрали подвода пассивной и активной сред перекрыты соответствующими запорными клапанами, то такое же давление будет и в цилиндрическом участке второго струйного насоса.

Для запуска второго струйного насоса необходимо только открыть клапаны подачи активной и пассивной среды на вход второго насоса. Так как давление в цилиндрическом участке второго насоса минимально, то его запуск произойдет несмотря на то, что выход второго струйного насоса через невозвратный клапан подключен к магистрали.

Изобретение поясняется чертежом, где приведена схема системы запуска двух параллельно установленных струйных насосов.

Первый струйный насос имеет сопло для подвода активной среды 1 и расположенные соосно с ним, расположенные последовательно камеру смешения и диффузор, камера смешения состоит по меньшей мере из двух конических, последовательно сужающихся участков 2 и 3, выполненных с последовательно уменьшающимся от участка к участку углом конусности, и цилиндрического участка 4, первый диффузор 5, второй диффузор 6. Сопло для подвода активной среды 1 первого струйного насоса через клапан 7 соединено с паровой магистралью 19, первый конфузор, входная часть которого является водяным соплом, через клапан 8 соединен с водяной магистралью 20, второй диффузор через невозвратный клапан 9 соединен с напорной магистралью 21.

Второй струйный насос имеет сопло для подвода активной среды 10 и расположенные соосно с ним, расположенные последовательно камеру смешения и диффузор, камера смешения состоит по меньшей мере из двух конических, последовательно сужающихся участков 11 и 12, выполненных с последовательно уменьшающимся от участка к участку углом конусности, и цилиндрического участка 13, первый диффузор 14, второй диффузор 15. Сопло для подвода активной среды 10 первого струйного насоса через клапан 16 соединено с паровой магистралью 19, первый конфузор, входная часть которого является водяным соплом, через клапан 17 соединена с водяной магистралью 20, второй диффузор через невозвратный клапан 18 соединен с напорной магистралью 21.

Цилиндрическая камера первого струйного насоса соединена с цилиндрической камерой второго струйного насоса перемычкой 22.

В общем случае струйный насос может работать и как насос, и как гидравлическое сопротивление.

Когда оба струйных насоса работают как гидравлическое сопротивление, клапаны 7 и 16 закрыты, клапаны 8 и 17 открыты. Давление воды в водяной магистрали 20 выше, чем давление воды в напорной магистрали 21. Вода перетекает из области высокого давления (водяной магистрали 20) в область низкого давления (напорную магистраль 21). Под действием потока воды невозвратные клапаны 9 и 18 открыты. Движение воды в перемычке 22 отсутствует.

Запуск струйного насоса представляет собой переход струйного насоса от состояния, в котором струйный насос работает как гидравлическое сопротивление, к состоянию, в котором струйный насос работает как насос. При наличии нескольких параллельно установленных струйных насосов запуск можно произвести только последовательно. Для запуска струйного насоса через него необходимо обеспечить определенный расход воды. Этот расход может быть осуществлен под действием перепада давления воды между водяной магистралью 20 и напорной магистралью 21. Пусть запускается первый струйный насос. Тогда клапаны 16 и 17 необходимо закрыть. При движении воды через первый струйный насос в срезе парового сопла снижается давление и из паровой магистрали 19 пар поступает в первый конфузор. Если расход через струйный насос недостаточный, в струйный насос поступает небольшое количество пара, который конденсируется в конфузоре. При этом струйный насос продолжает работать как гидравлическое сопротивление. Только при наличии достаточного расхода через струйный насос в него поступает такое количество пара, которое не успевает сконденсироваться в конфузорах. Пар достигает цилиндрической камеры, конденсация пара происходит в конце цилиндрической камеры при высокой скорости потока и струйный насос начинает работать как насос.

Пусть был запущен первый струйный насос. Тогда состояние системы следующее. Клапаны 16 и 17 закрыты, второй струйный насос заполнен водой, но из магистралей в него не поступает ни пар, ни вода. Клапаны 7 и 8 открыты. Из паровой магистрали 19 пар поступает в сопло для подвода активной среды 1 первого струйного насоса, а из водяной магистрали 20 вода поступает в водяное сопло. В соплах пар и вода частично разгоняются и поступают в первый конфузор 2, при этом пар имеет более высокую скорость. В первом конфузоре 2, втором конфузоре 3 и цилиндрической камере 4 происходит перемешивание пара и воды, выравнивание скоростей пара и воды и дальнейший разгон двухфазного потока. Разгон двухфазного потока сопровождается снижением давления - давление последовательно снижается в первом конфузоре, втором конфузоре и цилиндрической камере. В цилиндрической камере давление достигает минимального значения.

При разгоне двухфазного потока на увеличение скорости потока расходуется часть внутренней энергии пара, т.е. часть внутренней энергии пара превращается в кинетическую энергию потока. В конце цилиндрической камеры происходит конденсация пара и в первый диффузор 5 поступает однофазный поток - вода. Вода тормозится в первом диффузоре 5 и втором диффузоре 6. Давление воды при этом повышается. Причем давление воды за вторым диффузором 6 выше давления воды в водяной магистрали 20. Благодаря высокому давлению воды за вторым диффузором 6 вода открывает невозвратный клапан 9 и поступает в напорную магистраль 21. В напорной магистрали 21 устанавливается давление, которое выше давления воды в водяной магистрали 20.

Благодаря перемычке 22 в цилиндрической камере 13 второго струйного насоса устанавливается такое же пониженное давление, как и в цилиндрической камере 4 первого струйного насоса. Из-за обратного перепада давления между напорной магистралью 21 и цилиндрической камерой 13 второго струйного насоса невозвратный клапан 18 закрывается и во втором струйном насосе устанавливается давление, равное давлению в цилиндрической камере 4 первого струйного насоса. В таком состоянии система может работать неопределенно долго.

Запуск второго струйного насоса осуществляется следующим образом. Если бы отсутствовала перемычка 22, открытие клапана 17 привело бы к тому, что во втором струйном насосе установилось бы давление водяной магистрали 20. Но поскольку это давление ниже давления в напорной магистрали 21, то невозвратный клапан 18 остается закрытым и движения воды через второй струйный насос нет. В такой ситуации запуск второго струйного насоса невозможен. Но так как в цилиндрической части 13 второго струйного насоса низкое давление, при открытии клапанов 16 и 17 во второй струйный насос поступают пар из паровой магистрали 19 и вода из водяной магистрали 20. Пар и вода движутся через первый конфузор 11, второй конфузор 12, цилиндрическую камеру 13 и перемычку 22 в цилиндрическую камеру 4 первого струйного насоса. Пар достигает цилиндрической камеры 13, конденсация пара происходит в конце цилиндрической камеры при высокой скорости потока и второй струйный насос переходит в режим насоса. Давление на выходе его из диффузора 15 возрастает, невозвратный клапан 18 открывается и насос оказывается подключенным к магистрали 21. Струйные насосы начинают работать параллельно.

Таким же образом осуществляется подключение следующих параллельно установленных струйных насосов.

Система запуска струйных насосов, установленных параллельно, характеризующаяся тем, что содержит, по меньшей мере, два струйных насоса, каждый из которых содержит устройство для подвода пассивной среды, сопло для подвода активной среды и расположенные соосно с ним расположенные последовательно камеру смешения и диффузор, камера смешения состоит, по меньшей мере, из двух конических, последовательно сужающихся участков, выполненных с последовательно уменьшающимся от участка к участку углом конусности, и цилиндрического участка, при этом каждый трубопровод для подвода пассивной среды и трубопровод для подвода активной среды каждого упомянутого струйного насоса снабжен соответствующим запорным клапаном, на выходе каждого струйного насоса установлен невозвратный клапан, выходы невозвратных клапанов подсоединены в общую магистраль, а цилиндрические участки камер смешения струйных насосов сообщены между собой.