Инжекторный насос для траспортирования гетерогенной среды



Инжекторный насос для траспортирования гетерогенной среды
Инжекторный насос для траспортирования гетерогенной среды
Инжекторный насос для траспортирования гетерогенной среды
Инжекторный насос для траспортирования гетерогенной среды
Инжекторный насос для траспортирования гетерогенной среды

 


Владельцы патента RU 2452878:

Фетисов Валентин Степанович (RU)
Гречишкин Олег Иванович (RU)

Насос предназначен для транспортирования по трубопроводам гетерогенной среды. Насос содержит размещенные в цилиндрическом корпусе с образованием кольцевого зазора в осевом направлении и камеры давления в радиальном направлении трубчатый подводящий и выходной патрубки и установленный наклонно в корпусе патрубок для тангенциальной подачи эжектирующего флюида. Дополнительно введен завихритель эжектирующего флюида, установленный в камере давления на подводящем трубчатом патрубке, выполненный в виде втулки, на наружной поверхности которой образованы сквозные спиральные каналы, открытые на ее торцах. Выходной патрубок выполнен в форме сопла Лаваля, имеющего конфузорную и диффузорную части с прямолинейными образующими, конфузорная часть установлена в корпусе на резьбе с возможностью осевого перемещения в кольцевом зазоре, при этом угол раскрыва конфузорной части составляет α1=55-65°, причем отношение внутренних диаметров оконечности выходного d2 и подводящего d1 патрубков составляет d2/d1=1,0-1,5. Технический результат - облегчение транспортирования путем самоцентрирования в тракте насоса потенциально опасных к заиливанию твердых предметов, механическое закручивание и выкручивание предметов из текстильных и подобных материалов, размеры которых превышают живое сечение подводящего патрубка. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к транспортированию по трубопроводам гетерогенных сред и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, на транспорте и других отраслях промышленности.

Известен струйный аппарат - насос для транспортирования сред, включающих жидкие, твердые и газообразные компоненты (RU 2262008, С1, 10.10.2005, Абиев), корпус которого состоит из конфузора цилиндро-конической формы, горловины и диффузора, с установленным соосно конфузору соплом в виде цилиндрической трубки, соединенной с осевым патрубком, второй патрубок выполнен тангенциально конфузору в широкой его части, причем конфузор имеет угол раскрытия 10-40°, а диффузор - угол раскрытия 4-30°, наконечник сопла выполнен сужающимся, в конической части конфузора расположена направляющая втулка, прикрепленная к нему при помощи лопаток, загнутых по линиям тока закрученного потока.

Известен струйный аппарат - вихревой эжектор (SU 1333866 А1, 30.08.1987, Маргулис и др.), содержащий камеру завихрения с центральным пассивным и кольцевым активным соплами, завихритель, установленный на активном сопле и выполненный в виде винтовой нарезки, размещенной под углом 8-14°. Пассивная среда подсасывается в камеру при создании разрежения в камере завихрения. Однако это устройство оптимизировано для обеспечения лучшего теплообмена.

Известен эжекторный насос по патенту RU 2247873 С2, 10.03.2005, Хавкин и др. (ближайший аналог). Насос включает корпус, связанный с корпусом патрубок для подачи эжектирующего флюида, подводящий патрубок для подачи эжектируемого флюида, кольцевое сопло, связанное с патрубком для подачи эжектирующего флюида, диффузор, связанный с камерой смешения, и трубопровод для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов. Внутренний диаметр патрубка для подачи эжектируемого флюида составляет 0,15-0,32 от внутреннего диаметра трубопровода для вывода смеси эжектирующего и эжектируемого флюидов, длина камеры смешения в 3-6 раз превышает рабочее сечение кольцевого сопла, а угол диффузора составляет 2-20 град.

Однако при транспортировании жидких сред гетерогенного состава, где размеры отдельных включений могут значительно превышать проходное сечение трубопроводов (как и инжекторного насоса), возможно засорение насоса и потеря им работоспособности.

Для труб сечением 40-60 мм с перекачкой инжекторным насосом проблемными являются предметы, размер которых в спутанном и насыщенном влагой состоянии превышает живое сечение/диаметр трубы. Так, если длинномерный предмет, например бинт, имеющий в расправленном состоянии небольшое сечение, может быть увлечен потоком и вместе с ним по сливной магистрали транспортирован в сборный бак, то для мотка бинта такая возможность является проблемной, поскольку, в зависимости от размера он, по существу, будет являться пробкой для системы. Заявителем показана возможность транспортирования объемных и длинномерных изделий из текстильных и подобных материалов в потоке без заиливания трубопроводов. Это достигается особенностями построения тракта и конструктивного выполнения инжекторного насоса, обеспечивающего не только создание большего удельного на единицу давления эжектирующего флюида транспортирующего вакуума, но и закручивание потока. В результате, кроме получения большего импульса всасывания, при прохождении изделие скручивается, влага из него выжимается, соответственно живое сечение его уменьшается и вместе с потоком изделие транспортируется без затруднений. Следует отметить, что при прохождении предмета в поле закручивающих сил предмет ориентируется по оси насоса, центрируется, и это снижает трение о стенки и способствует его успешной доставке в сборный бак. Кроме того, принудительное закручивание среды в совокупности с большей силой всасывания дополнительно способствует самоочистке труб, т.е. препятствует потере работоспособности транспортирующей системы в целом.

Патентуемый инжекторный насос для транспортирования гетерогенной среды содержит размещенные в цилиндрическом корпусе с образованием кольцевого зазора в осевом направлении и камеры давления в радиальном направлении трубчатый подводящий и выходной патрубки и установленный в корпусе патрубок для подачи эжектирующего флюида.

Отличие насоса состоит в том, что дополнительно введен завихритель эжектирующего флюида, установленный в камере давления на подводящем трубчатом патрубке, выполненный в виде втулки, на наружной поверхности которой образованы сквозные спиральные каналы, открытые на ее торцах. Выходной патрубок выполнен в форме сопла Лаваля, имеющего конфузорную и диффузорную части с прямолинейными образующими. Конфузорная часть установлена в корпусе на резьбе с возможностью осевого перемещения в кольцевом зазоре. Угол раскрыва конфузорной части составляет α1=55-65°, отношение длины конфузорной LK к диффузорной LД частям в осевом направлении составляет LK/LД=0,22-1,1, а отношение внутренних диаметров оконечности выходного d2 и подводящего d1 патрубков - d2/d1=1,0-1,5.

Устройство может характеризоваться тем, что сквозные спиральные каналы размещены под углом 15-60° к продольной оси втулки.

Устройство может характеризоваться также тем, что внутренний диаметр d1 подводящего патрубка составляет d1=(1,0-1,3)dkp, где dkp - диаметр критического сечения сопла Лаваля подводящего патрубка, и тем, что на оконечности выходного патрубка установлен фланец.

Технический результат - облегчение транспортирования путем самоцентрирования вдоль продольной оси тракта насоса потенциально опасных к заиливанию твердых предметов, а также предметов из текстильных и подобных материалов за счет обеспечения их механического скручивания в том случае, если их размеры превышают живое сечение подводящего патрубка. Кроме того, обеспечивается увеличение силы всасывания насоса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция устройства в продольном сечении; на фиг.2 - то же, в поперечном сечении по А-А; на фиг.3 - вариант конструкции с фланцем, установленным на удлиненном выходном патрубке; на фиг.4 - вариант выполнения крепления подводящего патрубка в корпусе; на фиг.5 - выполнение завихрителя.

Инжекторный насос содержит трубчатый подводящий 1 и выходной 2 профилированные патрубки, которые установлены по общей оси O-O в корпусе 3 (см. фиг.1-3). Подводящий патрубок 1 имеет входную часть 11, цилиндрическую часть 12 и заостренную оконечность 13, образующую сопло 14.

Между внешней поверхностью 12 патрубка 1 и внутренней поверхностью корпуса 3 образована кольцевая камера 4 давления, в которой установлен завихритель 5. Камера 4 давления сообщена с установленным на корпусе 3 штуцером 31 для подачи эжектирующего флюида. Выходной патрубок 2 в форме сопла Лаваля имеет конфузорную 21 и диффузорную 22 части с размером dkp в критическом сечении. Патрубок со стороны конфузорной части 21 установлен в корпусе 3 на резьбе 23 с возможностью перемещения в осевом направлении для настройки величины рабочего зазора h между соплом 14 и конфузорной 21 частью. Внутренний диаметр d1 подводящего патрубка приблизительно равен размеру критического сечения d1=(1,0-1,3)dkp.

Раскрыв конфузорной части 21 находится в интервале углов α1=55-65°, угол α2 раскрыва диффузорной части определяется внутренним диаметром выходного патрубка 2 и не превышает 30°(15-20°). Отношение длины конфузорной LK к диффузорной LД части в осевом О-О направлении составляет LK/LД=0,9-1,1. Фиксация патрубка 2 может быть выполнена любым известным путем, например посредством фланца 33 (показан условно), закрепляемого винтами в резьбовых отверстиях 24 корпуса 3. Этим же фланцем может быть прикреплена и выходная магистраль.

Отношение внутреннего диаметра d2 выходного 2 патрубка (на оконечности диффузорной части 22) и подводящего d1 патрубка 1 составляет d2/d1=l,0-l,5. Зазор h между соплом 13 и конфузорной частью 21 составляет h=0,2-10 мм, подбирается в зависимости от рабочего давления эжектирующего флюида, подаваемого через штуцер 31 в камеру давления 4.

На фиг.3 показан вариант конструкции насоса с фланцем 25, установленным на удлиненном выходном патрубке 2 сопла Лаваля. Фланец 25 предназначен для присоединения выходной магистрали и может быть укреплен сваркой непосредственно на оконечности патрубка 2. Раскрыв конфузорной части 21 в этом варианте исполнения составляет α1=55-65°, диффузорной части - α2=10-20°. Отношение длины конфузорной LK к диффузорной LД части в осевом О-О направлении составляет LK/LД=0,22-0,26. Если насос используется совместно со схемой автоматического управления и на его входе требуется определять разрежение, для этой цели может использоваться датчик давления (не показан), закрепляемый в отверстии 16 в теле патрубка 1.

На фиг.4 показан вариант выполнения крепления подводящего патрубка 1 в корпусе 3. Патрубок 1 устанавливается в корпусе 3 на резьбе 17, снабжен втулкой 18 с креплением в виде приваренного кольца, имеющего отверстия 19. Положение патрубка 1 в корпусе 3 фиксируется контргайкой 191. Для крепления датчика давления в отверстии 16 имеется втулка 161 с резьбой.

На фиг.5 показан вид внешней поверхности завихрителя 5. Он выполнен в форме втулки 51, на внешней поверхности которой образованы спиралевидные сквозные каналы 52. Стрелкой 53 условно показано направление потока эжектирующего флюида, сформированного одним из каналов 52, лежащим в плоскости наблюдения под углом β к продольной оси втулки 51. Угол β может составлять от 45 до 75°. Соответственно направление закручивания флюида, обеспечиваемое за счет тангенциального расположения штуцера 31, должно в пределах острого угла совпадать с направлением каналов 52.

Инжекторный насос в режиме транспортирования потока гетерогенных сред работает следующим образом. При подаче эжектирующего флюида в патрубок 31, расположенный тангенциально, поток закручивается в кольцевой камере 4 и через спиралевидные сквозные каналы 52 в дополнительно закрученном состоянии поступает в кольцевой зазор шириной h. Этот зазор, как указывалось, образован между стенкой конфузорной части 21 выходного патрубка 2 и заостренной оконечностью 13 подводящего патрубка 1, образующей сопло 14. Оптимальный размер кольцевого зазора регулируется в процессе настройки насоса путем перемещения патрубка 1 по резьбе 17 и/или выходного патрубка 2 по резьбе 23. На выходе из кольцевого сопла 14 в зоне критического сечения сопла (показан размер dkp) и далее в диффузоре происходит смешение транспортируемой гетерогенной среды с эжектирующим флюидом. Создаваемый при этом вакуум за счет известных свойств, присущих соплу Лаваля, обеспечивает засасывание и транспортирование эжектируемой гетерогенной среды в направлении оконечности диффузора выходного патрубка 2.

Экспериментально установлено, что при наличии предмета в составе жидкой гетерогенной среды в поле закручивающих сил он ориентируется по оси насоса 4, и это способствует не только его эффективной транспортировке, но также приданию функций механического и/или гидродинамического прочищающего средства при заиливании системы в целом. Так, в частности, при моделировании транспортирования процесса с помощью предметов из волокнистых материалов, находящихся в жидкой среде, размер которых в спутанном состоянии превышает сечение патрубка 1, при подаче в патрубок 31 сжатого воздуха под давлением 6 атм, из выходного патрубка эти предметы «выстреливают» на расстояние 10 и более метров. Последнее обстоятельство свидетельствует о высокой эффективности действия инжекторного насоса в системе транспортировки.

Таким образом, как показали вышеописанные и другие эксперименты, обеспечивается облегчение транспортирования путем самоцентрирования вдоль продольной оси тракта устройства потенциально опасных к заиливанию твердых предметов, механическое закручивание и выкручивание предметов из текстильных и подобных материалов, размеры которых превышают живое сечение подводящего патрубка, а также увеличение силы всасывания.

1. Инжекторный насос для транспортирования гетерогенной среды, содержащий размещенные в цилиндрическом корпусе с образованием кольцевого зазора в осевом направлении и камеры давления в радиальном направлении трубчатый подводящий и выходной патрубки, и установленный в корпусе патрубок для подачи эжектирующего флюида, отличающийся тем, что дополнительно введен завихритель эжектирующего флюида, установленный в камере давления на подводящем трубчатом патрубке, выполненный в виде втулки, на наружной поверхности которой образованы сквозные спиральные каналы, открытые на ее торцах, выходной патрубок выполнен в форме сопла Лаваля, имеющего конфузорную и диффузорную части с прямолинейными образующими, конфузорная часть установлена в корпусе на резьбе с возможностью осевого перемещения в кольцевом зазоре, при этом угол раскрыва конфузорной части составляет α1=55-65°, отношение длины конфузорной LK к диффузорной LД частям в осевом направлении составляет LK/LД=0,22-1,1, а отношение внутренних диаметров оконечности выходного d2 и подводящего d1 патрубков - d2/d1=1,0-1,5.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что сквозные спиральные каналы размещены под углом β=45-75° к продольной оси втулки.

3. Насос по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр d1 подводящего патрубка составляет d1=(1,0-1,3)dkp, где dkp - диаметр критического сечения сопла Лаваля подводящего патрубка.

4. Насос по п.1, отличающийся тем, что на оконечности выходного патрубка установлен фланец.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к транспортированию материалов, в частности к канализационным системам. .

Изобретение относится к химической, нефтехимической, нефтяной, энергетической, металлургической, пищевой, фармацевтической и другим отраслям промышленности и может быть использовано для транспорта жидких, газовых, парогазовых сред, суспензий и газопорошковых смесей, а также для систем создания вакуума в технологических аппаратах.

Изобретение относится к области струйной техники, а более конкретно к энерготрансформаторам, и может быть использовано в качестве эжекторов, инжекторов и элеваторов, т.е.

Изобретение относится к способам регулирования и настройки в процессах смешивания сред, имеющих разные параметры, например, по температуре, а также к устройствам для их осуществления за счет использования вихревого эффекта, а именно в целях снижения потерь на ударное взаимодействие рабочей и перемещаемой сред, неизбежные в струйной технике, перемещаемая среда еще до поступления до среза соплового аппарата оказывается в поле действия сил всасывания около осевого пространства вихревой трубки, возбуждаемой постоянным действием потенциальных массовых сил, роль которых выполняют струйные потоки смеси рабочей и перемещаемой сред, поступающих в плоскостях торцев вихревой трубки, - плоскости, соответственно, перпендикулярны оси вихревой трубки, - тангенциально направленно к окружности около осевого пространства вихревой трубки, в результате чего скорость перемещаемой среды возрастает и появляется возможность увеличивать производительность струйного аппарата увеличением количества движения рабочей среды за счет роста массы рабочей среды при пропорциональном уменьшении скорости рабочей среды, при этом одновременно имеется возможность изменять коэффициент эжекции, то есть соотношение масс перемещаемой и рабочей сред, что дает возможность реализации количественного регулирования и настройки, которое по крайней мере осуществляется в струйно-вихревом устройстве.

Изобретение относится к области струйной техники. .

Изобретение относится к струйно-вихревым аппаратам. .

Изобретение относится к области использования струйных аппаратов. .

Изобретение относится к эжекторам и струйным насосам, применяемым в различных областях техники, в частности оно может быть использовано в скважинных глубинных струйных насосах, а также в эжекторных усилителях тяги воздушно-реактивных двигателей.

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к струйным вихревым аппаратам для обработки призабойной зоны пласта скважины гидродинамическими импульсами рабочей среды.

Инжектор // 2111386

Изобретение относится к энергетике, а именно к кондиционерам и струйным аппаратам, в которых осуществляется вихревое движение рабочей среды, и может быть использовано в качестве трансформации энергии среды

Изобретение относится к вихревым аппаратам и может быть использовано для инжекции газового потока в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности
Камера предназначена для струйных насосов. Камера содержит проточную часть, которая имеет в своем составе соосно расположенные входной патрубок, предназначенный для подвода пассивной текучей среды, тороидальный сосуд, предназначенный для формирования потока активной текучей среды, выходной патрубок, предназначенный для отвода смеси активной и пассивной сред, выполненные с возможностью образования между патрубками осевого зазора, предназначенного для воздействия на пассивную текучую среду потоком активной текучей среды, реверсивное движение которого осуществляется путем поочередного включения одного из двух независимых устройств подачи, содержащих расположенные равномерно по окружности патрубки, каждый из которых имеет сопло, через которое активная текучая среда попадает во внутренний объем тороидального сосуда в виде струи, направленной по касательной к внутреннему контуру сечения тороидального сосуда меридианной плоскостью. Технический результат - расширение области применения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Камера предназначена для струйных насосов. Камера содержит кольцевое профилированное активное сопло, соосно расположенные патрубок подвода пассивной текучей среды, тороидальный сосуд для формирования потока активной текучей среды, поступающей в него при помощи устройства подачи, содержащего патрубки подвода, каждый из которых снабжен профилированным активным соплом, предназначенным для создания струи активной среды, вектор скорости которой направлен по касательной к внутреннему контуру сечения тороидального сосуда меридианной плоскостью, патрубок отвода смеси активной и пассивной сред, выполненные с возможностью образования в сборе с тороидальным сосудом профилированного кольцевого сопла. Технический результат - улучшение энергетических характеристик указанных устройств. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к классу струйных насосов. Тороидальный сосуд 1 имеет два соосных ему профилированных патрубка 4 и 7, выполненных с возможностью создания осевого зазора между ними. Активная текучая среда поступает в сосуд 1 с помощью двух независимых устройств подачи, в состав одного из них входят расположенные равномерно по окружности штуцеры подвода 3, каждый штуцер подвода снабжен профилированным активным соплом 2. В состав второго устройства подачи входят расположенные равномерно по окружности штуцеры подвода 5, каждый штуцер подвода снабжен профилированным активным соплом 6. Технический результат - улучшение энергетических характеристик струйных насосов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх