Насос для перекачивания жидкостей различной вязкости



Насос для перекачивания жидкостей различной вязкости
Насос для перекачивания жидкостей различной вязкости
Насос для перекачивания жидкостей различной вязкости
Насос для перекачивания жидкостей различной вязкости

 


Владельцы патента RU 2412374:

Сидельников Станислав Григорьевич (RU)

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для перекачивания жидкости различной вязкости, преимущественно для перекачивания жидкости, где температурные или технологические условия требуют перекачивания структурированных высоковязких жидкостей. Насос для перекачивания жидкости различной вязкости содержит корпус с осевым входным патрубком и параллельным ему выходным патрубком, рабочее колесо, расположенное в корпусе и консольно закрепленное на валу. Насос снабжен дополнительным выходным патрубком и тремя обрезиненными колесами, закрепленными подвижно и вращающимися на осях между фланцами рабочего колеса. Обрезиненные колеса выполнены выступающими во входном отверстии за край рабочего колеса, а также выступающими за его внешний диаметр до касания с корпусом. Выход жидкости выполнен в стороны от плоскости вращения через выходные патрубки. Изобретение направлено на создание насоса для перекачивания жидкости с любой степенью вязкости. 4 ил.

 

Изобретение относится к области насосов и насосостроения и может быть использовано для перекачивания жидкости различной вязкости, преимущественно для перекачивания жидкости, где температурные или технологические условия требуют перекачивания структурированных высоковязких жидкостей.

Известен центробежный насос, включающий в себя корпус, рабочее колесо, консольно насаженное на вал, который соединен муфтой с валом электродвигателя (Турк В.И. Насосы и насосные станции. - М., Недра, 1983. - С.12).

Недостатками этого насоса являются ограниченность применения центробежных насосов вследствие необходимости увеличения числа ступеней из-за небольшой производительности и напора, а также из-за того, что при входе в насос и выходе из него теряется трехмерное воздействие на жидкость, что выражается в отсутствии вектора скорости по нормали к плоскости вращения колеса, из-за чего насос не способен перекачивать вязкую структурированную жидкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому насосу является насос для перекачивания жидкостей различной вязкости (Пат. РФ 2002115 ; МПК F04D 5/00; з. №5026072/29, заявл. 10.01.92, опубл. 30.10.93, бюл. №39-40). Насос содержит корпус с осевым подводом жидкости и параллельным ему отводом, рабочее колесо, расположенное в корпусе и консольно закрепленное па валу.

Недостатком этого насоса является низкая производительность при перекачке жидкости большой вязкости.

Задачей настоящего изобретения является создание насоса для перекачивания жидкости с любой степенью вязкости, вплоть до образования в ней пространственной сетки, для разрушения которой требуется постоянное воздействие на нее при всем прохождении через насос.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности работы насоса за счет обеспечения возможности перекачивания жидкости различной вязкости.

Указанный технический результат достигается тем, что насос для перекачивания жидкости различной вязкости, содержащий корпус с осевым входным патрубком и параллельным ему выходным патрубком, рабочее колесо, расположенное в корпусе и консольно закрепленное на валу, снабжен дополнительным выходным патрубком и тремя обрезиненными колесами, закрепленными подвижно и вращающимися на осях между фланцами рабочего колеса, при этом обрезиненные колеса выполнены выступающими во входном отверстии за край рабочего колеса, а также выступающими за его внешний диаметр до касания с корпусом, причем выход жидкости выполнен в стороны от плоскости вращения через выходные патрубки.

Отличительной особенностью предлагаемого насоса является то, что по воздействию рабочего органа на жидкость, его можно рассматривать как центробежный и поршневой насосы, имеющие общий рабочий орган. У центробежного насоса колесо состоит из двух фланцев и заключенных между ними лопаток, у рабочего колеса π-насоса вместо лопаток между фланцами на осях вращаются три металлических обрезиненных колеса, которые обкатывают внутреннюю поверхность корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - изображена схема насоса; на фиг.2 - разрез А-А: на фиг.3 - кинематическая схема насоса; на фиг.4 - графики характеристик насоса.

Насос состоит из корпуса 1, колеса 2, с обрезиненными колесами 3, закрепленными на осях, входного патрубка 4 и выходных патрубков 5. Колесо 2 консольно закреплено на валу 7 и через уплотнение 6 в корпусе насоса приводится во вращательное движение. Входное отверстие уплотняется от внутренней полости насоса уплотнением 6 (фиг.1).

В насосе рабочее колесо выполнено в виде металлических обрезиненных колес 3, которые вращаются на осях, обкатывают внутреннюю поверхность корпуса 1.

Площадь прохода между колесами 3 равна площади входного отверстия в колесо 2, что определяет ширину колес 3.

Это необходимое условие для прохода вязкой жидкости с постоянным сопротивлением в колесо 2. Диаметры выходных патрубков 5 (фиг.2) по площади сечения должны быть не меньше площади кольцевой щели между колесом 2 и корпусом насоса. Направление выходных патрубков может быть параллельно входному патрубку насоса, т.к. направление выхода жидкости из колеса определяется в основном напряжением сдвига перпендикулярно плоскости вращения колеса, что сделает несущественным направление вращения вала насоса.

Выход жидкости из насоса происходит в стороны от плоскости вращения через патрубки 3. Это сохраняет пространственное воздействие на жидкость в трехмерном измерении, что обеспечивает напряжение сдвига на вторичную вязкость жидкости при выходе из колеса.

При выходе жидкости из колеса возникает вектор скорости перпендикулярно плоскости его вращения, т.е. возникает напряжение сдвига в стороны от плоскости вращения, что позволяет перекачивать вязкую жидкость. Этот вектор возникает из-за конструктивных особенностей насоса, которые заключаются в том, что в отличие от колеса центробежного насоса вместо лопаток у насоса вращаются на осях три обрезиненных колеса, у которых диаметр обхватываемой поверхности определяется из соотношения:

d2=πd1,

где: d1 - входное отверстие; d2 - диаметр обхватываемой поверхности.

Вокруг входного отверстия d1 описываем равносторонний треугольник, в вершинах которого находятся оси обрезиненных колес, которые обкатывают внутреннюю поверхность корпуса насоса (фиг.3).

Такая конструкция позволяет рассматривать насос, как состоящий из двух насосов: центробежного и поршневого, работающих последовательно. Соотношение основных характеристик этих насосов представлено в формуле:

где: Hп - напор поршневого насоса, м;

Hц - напор центробежного насоса, м;

Qп - производительность поршневого насоса, м3/ч;

Qц - производительность центробежного насоса, м3/ч.

Таким образом, мощности насосов равны, и в целом мощность насоса постоянна. Это объясняется тем, что действие центробежного насоса начинается от входа в колесо и заканчивается внешним краем, действие поршневого насоса начинается от этого внешнего края колеса и заканчивается до обкатываемой поверхности. То есть, чтобы насос работал, нужно рассчитать диаметр рабочего колеса, чтобы мощности центробежного и поршневого воздействия были равны.

Части обрезиненных колес 3, вращающихся между фланцами, выполняют роль лопаток. Части колес 3, выступающих из фланцев и обкатывающих внутреннюю поверхность корпуса, выполняют роль поршня в поршневом насосе, где площадь поршня равна площади обкатываемой поверхности, а ход поршня равен расстоянию выступа колес, т.е. расстоянию от края фланца колеса до корпуса.

Части колес, выступающих из входного отверстия, оказывают первоначальное воздействие по разрушению структуры вязкой жидкости перед входом в колесо. Таким образом, в насосе воздействие на структуру жидкости происходит на всем прохождении через насос без потери трехмерного воздействия на жидкость, начиная от входа и заканчивая выходом из насоса.

Мощность, передаваемая жидкости рабочим органом на участке центробежного воздействия, равна мощности воздействия на поршневом участке, т.е. в целом мощность π-насоса постоянна. На фиг.4 приведены графики зависимостей давления и производительности насоса (H-Q) 9, а также график мощности насоса 10. Кинематическая схема (фиг.4) является векторной диаграммой в виде окружностей с диаметром d1 и с диаметром d2, связанных между собой соотношением по формуле (1). Из приведенного графика зависимости (H-Q) можно сделать вывод о том, что любая рабочая точка на кривой графика имеет постоянную мощность насоса.

Насос работает следующим образом.

Вязкие структурированные жидкости, поступающие во входной патрубок насоса, при входе в колесо 2 подвергаются воздействию выступающих колес 3. Последние оказывают первоначальное воздействие на разрушение структуры жидкости. По мере прохождения жидкости между колесами под действием центробежной силы жидкость подпадает под действие обрезиненных колес и выдавливается из плоскости вращения колеса 2, через кольцевую щель в полость 8 и выходные патрубки 5. Во входе в насос создается пониженное давление, и под действием атмосферного давления жидкость снова поступает в насос.

За катящимися колесами 3 образуется пониженное давление, вызывающее эффект кавитации, что дополняет воздействие на жидкость по разрушению ее вязкой структуры, т.е. после такого воздействия из колеса поступает жидкость со вторичной вязкостью, близкой к воде.

Так как насос работает в кавитационном режиме, т.е. использует кавитацию для уменьшения вязкости жидкости, то колеса 3 обрезинивают, а обкатываемую поверхность корпуса армируют прочной сталью.

Использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить возможность перекачивания жидкостей различной вязкости с постоянной мощностью, величина которой задается линейными размерами насоса.

Насос для перекачивания жидкости различной вязкости, содержащий корпус с осевым входным патрубком и параллельным ему выходным патрубком, рабочее колесо, расположенное в корпусе и консольно закрепленное на валу, отличающийся тем, что снабжен дополнительным выходным патрубком и тремя обрезиненными колесами, закрепленными подвижно и вращающимися на осях между фланцами рабочего колеса, при этом обрезиненные колеса выполнены выступающими во входном отверстии за край рабочего колеса, а также выступающими за его внешний диаметр до касания с корпусом, причем выход жидкости выполнен в стороны от плоскости вращения через выходные патрубки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к центробежным насосам для транспортирования по трубопроводам гидросмеси. .

Изобретение относится к насосостроению. .
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при изготовлении погружных центробежных насосов (ЭЦН) для добычи нефти из скважин с высоким содержанием минеральных солей (высокой обводненностью) и высоким содержанием мехпримесей в пластовой жидкости.

Изобретение относится к конструкции винтового центробежного насоса и способу транспортировки им жидкости, пропитанной твердыми добавками. .

Изобретение относится к центробежным насосам, предназначенным для перекачивания жидкости с абразивными включениями, например нефти, и имеющим гидростатические подшипники (ГП), смазываемые перекачиваемой жидкостью.

Изобретение относится к прудовому насосу, содержащему корпус, всасывающий ввод, соединенный с выполненной со сквозными прорезями всасывающей зоной чаши корпуса, напорный ввод, находящийся в гидравлической связи через расположенное в корпусе качающее устройство с всасывающим вводом, двигатель для привода качающего устройства и управляющее устройство для управления качающим устройством и двигателем.

Изобретение относится к области насосостроения и касается насосов, перекачивающих жидкости с уплотненными осадками, твердыми и крупными включениями, например, в шахтах из зумпфов стволов, для осушения отстойников, и при рытье траншей в увлажненных грунтах.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в строительстве, при добыче и переработке полезных ископаемых, при очистке водоемов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в компрессорах, пневматических и паровых двигателях, в комбинированных газопаровых двигателях, центробежных насосах.

Насос // 1435831

Изобретение относится к области насосостроения и может найти применение во всех областях промышленности и сельского хозяйства, где требуется перекачивание как однородных, так и неоднородных жидкостей
Наверх