Свеклонасос

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в сахарной промышленности. Свеклонасос содержит корпус с патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо. На внутренней поверхности корпуса и поверхностях колеса размещены покрытия из эластичного материала. Изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас. Каркас содержит основной участок и хвостовик, представляющие, соответственно, жесткую и гибкую конструкции. На хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, и на внутренней поверхности нагнетающего патрубка выполнены криволинейные канавки. Вал рабочего колеса снабжен приводом с регулятором скорости вращения, связанным с регулятором давления, соединенным с датчиком давления, расположенным в нагнетательном патрубке. Регулятор давления содержит взаимосвязанные блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители и блок нелинейной обратной связи. Регулятор скорости вращения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Изобретение направлено на предотвращение повышения энергозатрат в процессе эксплуатации свеклонасоса за счет поддержания нормированного гидравлического сопротивления нагнетательного патрубка путем устранения налипания загрязнений на его внутренней поверхности. 3 ил.

 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в сахарной промышленности для подъема и подачи свеклы в моечное отделение сахарного завода.

Известен свеклонасос (см. патент РФ №2200878 МПК F04D 7/04, 29/24. Опубл. 20.03.2003), содержащий корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, при этом на внутренней поверхности корпуса и поверхности рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти.

Недостатками данной конструкции являются повышенные энергозатраты при длительной эксплуатации, обусловленные необходимостью преодоления увеличивающегося гидравлического сопротивления нагнетательного патрубка из-за налипания на его внутренней поверхности загрязнений, сопутствующих подаче свеклы с тяжелыми и легкими примесями.

Известен свеклонасос (см. патент РФ №2416741 МПК F04D 7/04/ Опубл. 20.04.2011. Бюл. №11), содержащий корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, на внутренней поверхности корпуса и поверхностях рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти, при этом на внутренней поверхности нагнетающего патрубка выполнены криволинейные канавки, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки имеет направление против хода часовой стрелки

Недостатком являются избыточные энергозатраты вращения вала с рабочим колесом, задаваемые как расчетные при максимальном давлении в нагнетательном патрубке по условию нормированного гидравлического сопротивления водяного потока, транспортируемого сверху преимущественно с тяжелыми примесями.

Задачей изобретения является регулирование потребляемой энергии на вращение вала с рабочим колесом в зависимости от давления в нагнетательном патрубке, определяемого гидравлическим сопротивлением водяного потока при транспортировании в процессе эксплуатации как тяжелых мелких, так и преимущественно легких примесей.

Технический результат по снижению энергозатрат в процессе эксплуатации достигается тем, что в свеклонасосе, содержащем корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, на внутренней поверхности корпуса и поверхностях рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию, и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти, при этом на внутренней поверхности нагнетающего патрубка выполнены криволинейные канавки, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки имеет направление против хода часовой стрелки, согласно изобретению вал рабочего колеса снабжен приводом с регулятором скорости вращения, а регулятор скорости вращения связан с регулятором давления, соединенным с датчиком давления, расположенным в нагнетательном патрубке, при этом регулятор давления содержит взаимосвязанные блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители и блок нелинейной обратной связи, кроме того, регулятор скорости вращения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт.

На фиг.1 схематически изображен свеклонасос с приводом и системой автоматизированного контроля давления; на фиг.2 - хвостовик изогнутой лопасти рабочего колеса с криволинейными канавками, касательная которых имеет направление против хода часовой стрелки; на фиг.3 внутренняя поверхность нагнетающего патрубка с криволинейными канавками, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки.

Свеклонасос содержит цилиндрический корпус 1, по горизонтальной оси которого расположен всасывающий патрубок 2, а по касательной к корпусу установлен нагнетающий патрубок 3. Внутри корпуса 1 на валу 4, размещенном в опоре 5, консольно установлено рабочее колесо, состоящее из переднего диска 6, заднего диска 7 и изогнутых лопастей 8. Лопасть 8 выполнена из композиционного материала, который включает резинотканевую оболочку 9 и сборный каркас, содержащий основной участок 10, представляющий жесткую конструкцию, и хвостовик 11, представляющий гибкую конструкцию, при этом на хвостовике 11 по резинотканевой оболочке 9, покрытой эластичным материалом 12, выполнены криволинейные канавки 13, сходящиеся к выходу изогнутой лопатки 8. Задний диск 7 выполнен в виде конуса, а передний диск 6 - в виде усеченного конуса.

Задний диск 7 вершиной своего корпуса обращен к патрубку 2, а передний диск 6 своим большим основанием обращен к заднему диску 7. Диски 6 и 7 жестко связаны между собой изогнутыми лопастями 8. На внутренней поверхности корпуса 1, поверхности заднего диска 7, переднего диска 6 размещены покрытия 12 из эластичного материала, например, полиэтилена. На внутренней поверхности 14 нагнетательного патрубка 3 выполнены криволинейные канавки 15, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок 13 на хвостовике 11 по поверхности резинотканевой оболочки 9, покрытой материалом 12, имеет направление против хода часовой стрелки.

Свеклонасос работает следующим образом.

Вал 4 посредством регулятора скорости вращения 16 соединен с приводом 17. Регулятор скорости вращения 16 связан с регулятором давления 18, соединенным с датчиком давления 19, расположенным в нагнетательном патрубке 3. При этом регулятор давления 18 содержит блок сравнения 20 и блок задания 21, причем блок сравнения 20 соединен с входом электронного усилителя 22, оборудованного блоком нелинейной обратной связи 23, а выход электронного усилителя 22 соединен с входом магнитного усилителя 23 с выпрямителем, на выходе подключенным к регулятору скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 17 свеклонасоса.

Мощность привода 17 для вращения вала 4 рабочего колеса выбирается номинальной для случая максимального давления в нагнетательном патрубке 3, что фиксируется датчиком давления 19 водяного потока, транспортирующего свеклу. Однако во время работы свеклонасоса в водяном потоке наряду со свеклой и тяжелыми примесями в значительном количестве появляются легкие примеси, требующие меньшего усилия при транспортировке со свеклой, в то же время мощность привода 17 остается постоянной, т.е. налицо необоснованный перерасход энергии. В предлагаемом техническом решении осуществляется регулирование скорости вращения вала 4 рабочего колеса, что позволяет оптимизировать энергозатраты на привод 17 путем их сокращения в зависимости от соотношения в водяном потоке, транспортирующем свеклу тяжелых и легких примесей. Так, при появлении значительного количества легких примесей в водяном потоке, усилие, необходимое на транспортирование свеклы, уменьшает, со снижением давления в нагнетательном патрубке 3, что фиксируется датчиком давления 19 и сигнал, поступающий с него на регулятор давления 18, становится большим, чем сигнал блока задания 21 и на выходе блока сравнения 20 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 22, одновременно с сигналом отрицательной нелинейной связи блока 23. За счет этого в электронном усилителе 22 компенсируется нелинейность характеристики привода 17 свеклонасоса. Сигнал с выхода электронного усилителя 22 поступает на вход магнитного усилителя 23, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 22 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 23. В результате снижается отбираемая мощность от привода 17, т.е. осуществляется экономия энергии при нормированной подаче водяным потоком транспортируемой свеклы. Возрастание в водяном потоке, транспортирующем свеклу тяжелых примесей, приводит к увеличению усилий для перемещения свеклы с возросшим количеством тяжелых примесей и давление в нагнетательном патрубке 3 увеличивается, что фиксируется датчиком давления 19 и сигнал, поступающий с него на регулятор давления 18, становится меньшим, чем сигнал блока задания 21, и на выходе блока сравнения 20 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 22, одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи блока 23. Сигнал с выхода электронного усилителя 22 поступает на вход магнитного усилителя 23, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 22 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 23. В результате увеличивается отбираемая мощность, приближаясь к номинальной для случая максимального давления в нагнетательном патрубке 3, следовательно, свеклонасос, работая в режиме плавного изменения мощности на приводе 17 посредством регулятора скорости вращения 16 по условию различного количественного поступления тяжелых и легких примесей в водяной поток, транспортирующий свеклу, обеспечивает экономию энергии.

Для каждого из режимов работы свеклонасоса (преимущественное наличие тяжелых и легких примесей, а так же любое из их соотношений) в корпусе 1 осуществляется следующее. Водяной поток, транспортирующий свеклу, с тяжелыми и легкими примесями при перемещении по криволинейным канавкам 13 хвостовика 11 закручивается против хода часовой стрелки и отрывается от поверхности резинотканевой оболочки, а при входе в нагнетательный патрубок 3 этот поток начинает перемещаться по криволинейным канавкам 15, расположенным на внутренней поверхности 14, и закручивается по ходу часовой стрелки. При этом в зоне отрыва водяного потока от хвостовика 9 и последующего входа в нагнетательный патрубок 3 образуются микрозавихрения тяжелых и легких примесей с взаимно противоположными направлениями вращения, соприкосновение которых приводит к микровзрывам, препятствующим процессу налипания загрязнений на внутренней поверхности 14 нагнетательного патрубка 3. В результате при эксплуатации свеклонасоса проходное сечение нагнетающего патрубка 3 не уменьшается из-за налипания загрязнений на внутренней поверхности 14, т.е. не увеличивается гидравлическое сопротивление на выходе из нагнетающего патрубка 3 и, соответственно, отсутствует необходимость увеличения мощности привода свеклонасоса в ходе его работы.

Свекловодяная смесь поступает через всасывающий патрубок 2 по оси свеклонасоса в пространство между задним 7 и передним 6 дисками вращающегося рабочего колеса. Благодаря конической форме заднего и переднего дисков свекловодяная смесь плавно изменяет направление перемещения с осевого на радиальное, захватывается изогнутыми лопастями 8, выполненными из композиционного материала, и поступает по цилиндрической поверхности корпуса 1 к нагнетающему патрубку 3. Находящиеся в свекловодяной смеси, тяжелые и легкие примеси соударяются с основным участком 10, имеющим каркас, например, из жесткой металлической конструкции, изогнутых лопастей 8 и под действием центробежных сил перемещаются к периферии рабочего колеса. Энергия соударения передается через полимерное эластичное покрытие резинотканевой оболочке 9 и далее к жесткой конструкции основного участка 10. Выполнение изогнутых лопастей 8 из композиционного материала при ударе как тяжелых, так и легких примесей обеспечивает деформацию сборного каркаса с резинотканевой оболочкой 9, предотвращая интенсивное повреждение свеклы. В результате часть энергии соударения тяжелых и легких примесей свекловодяной смеси поглощается износостойкими элементами изогнутых лопастей 8, а остальная возвращается ударившимся примесям и потоку жидкости, обеспечивая заданный напор свеклонасоса.

Переместившиеся к периферии рабочего колеса тяжелые и легкие примеси воздействуют на хвостовик 11, который имеет гибкую конструкцию каркаса, например, выполненную из металлической сетки, находящуюся в резинотканевой оболочке 9 и покрытую эластичным материалом. В результате наблюдается упругое отклонение хвостовика 11, обеспечиваемое при любом направлении удара тяжелых и легких примесей, что практически устраняет заклинивание гибких лопастей 8.

При случайно-вероятностном характере попадания тяжелых и легких примесей в процессе вращения рабочего колеса между корпусом 1 и хвостовиком 11 последний упруго отклоняется, как бы перекатывается по примеси, и сбрасывает ее в объем свекловодяной смеси, определяемый лопастью 8, следующей по ходу вращения рабочего колеса, дисками 6 и 7, а также корпусом 1. В результате устраняются условия заклинивания свеклонасоса, которые наблюдались при выполнении изогнутых лопастей 8 на сплошной жесткой основе.

Вследствие воздействия на изогнутую лопасть 8 тяжелых и легких примесей, находящихся в свекловодяной смеси, эпюры давлений на рабочей и тыльной сторонах лопасти несколько отличаются друг от друга. Для устранения данного явления на хвостовике 11 по поверхности резинотканевой оболочки 9, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки 13, сходящиеся к выходу изогнутых лопастей 8. В результате из-за разности давлений на рабочей и тыльной поверхностях каждой лопасти 8 свекловодяная смесь по винтообразным продольно расположенным канавкам 13 перетекает от поверхности с большим давлением к поверхности с меньшим давлением. При этом эпюры давлений вдоль лопастей 8 выравниваются между собой, вследствие чего результирующая сила давления, действующая на рабочее колесо, уменьшается, снижая и вибрации колеса. Геометрия кривизны винтообразных канавок 13 подстраивается под кривизну лопасти так, что вместе они образуют непрерывно суживающийся к выходу криволинейный серповидный профиль хвостовика 11. Благодаря этому ликвидируются или существенно снижаются срывные кромочные явления за полостями 8 рабочего колеса с уменьшением не только потерь напора в свеклонасосе, но и пульсаций статического давления при ударном воздействии тяжелых и легких примесей на поверхности лопастей.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение криволинейных канавок, как на хвостовике изогнутой лопасти рабочего колеса, так и на внутренней поверхности нагнетательного патрубка с взаимно противоположным направлением движения перемещающегося потока воды с тяжелыми и легкими примесями при транспортировке свеклы обеспечивает устранение загрязнений и соответствующее увеличение гидравлического сопротивления при работе свеклонасоса, что в конечном итоге поддерживает нормированный режим его длительной эксплуатации.

Снабжение свеклонасоса приводом с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и системой автоматизированного контроля давления в нагнетательном патрубке обеспечивает гибкое потребление энергии на вращение вала рабочего колеса, что в конечном итоге с изменяющимся наличием в потоке воды тяжелых и легких примесей.

Свеклонасос, содержащий корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, на внутренней поверхности корпуса и поверхностях рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти, при этом на внутренней поверхности нагнетающего патрубка выполнены криволинейные канавки, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки имеет направление против хода часовой стрелки, отличающийся тем, что вал рабочего колеса снабжен приводом с регулятором скорости вращения, а регулятор скорости вращения связан с регулятором давления, соединенным с датчиком давления, расположенным в нагнетательном патрубке, при этом регулятор давления содержит взаимосвязанные блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители и блок нелинейной обратной связи, кроме того, регулятор скорости вращения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании центробежных насосов, перекачивающих пульпу на горно-обогатительных комбинатах.

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.

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.

Изобретение относится к рабочему колесу насоса согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к шламовому насосу реактора для одновременного перекачивания твердых веществ, жидкостей, паров и газов. .

Изобретение относится к насосостроению, а точнее к центробежным насосам для перекачки неоднородных текучих сред. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании пульповых центробежных насосов, предназначенных для перекачки рудных пульп на горно-обогатительных комбинатах.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосным агрегатам для перекачивания из дренажных емкостей и приямков жидкостей с твердыми включениями, в том числе агрессивных, пожаровзрывоопасных.

Изобретение относится к насосной технике, а именно - к конструкциям центробежных насосов, предназначенных преимущественно для перекачки вязких абразивосодержащих затвердевающих сред типа пульпы, бетонных и тому подобных растворов.

Изобретение относится к динамическим насосам, а конкретнее - к средству контроля и автоматизации регулировочных устройств для ограничения рециркуляции жидкости и уменьшения износа от взаимодействия вращающегося и невращающегося элементов в динамических насосах, особенно в насосах, работающих с суспензиями, причем данные насосы содержат или могут содержать регулируемые элементы компенсации износа, выполняющие роль противоутечных устройств.

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использовано при добыче пластовой жидкости из скважины, в частности для пропуска жидкости от входного модуля (фильтра) или газосепаратора на прием погружного скважинного центробежного электронасоса (ЭЦН), и для подвода жидкости из затрубного пространства к насосу в случае засорения фильтрующих элементов частицами механических примесей.

Изобретение относится к области управления турбоагрегатами, в частности нефтеперекачивающими, водоотливными и компрессорными установками, включающими центробежные или осевые машины.

Изобретение относится к способу подавления поперечных вибраций в погружных электроцентробежных насосах, обычно применяемых в нефтегазовой промышленности. .

Изобретение относится к насосостроению, а точнее к центробежным насосам для перекачки неоднородных текучих сред. .

Изобретение относится к водоотливным установкам с многоступенчатыми секционными насосными агрегатами и может найти применение на шахтах и рудниках при ведении горных работ одновременно на нескольких горизонтах.

Изобретение относится к водоподъемным башенным установкам с насосными агрегатами. .

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и применяется при транспортировке высокообводненной продукции скважин нефтяных месторождений с помощью дожимных насосных станций (ДНС) на объекты подготовки нефти.

Изобретение относится к системам управления добычей нефти и может использоваться для вывода скважин, оборудованных установкой электроцентробежного насоса, на стационарный режим работы.

Изобретение относится к области управления турбоагрегатами и направлено на обеспечение их работы с максимально возможным коэффициентом полезного действия не зависимо от изменения характеристики трубопровода. Система управления включает центробежный насос, электродвигатель, блок изменения частоты вращения ротора центробежного насоса, систему автоматического регулирования, обеспечивающую заданную частоту вращения ротора насоса. На входе системы автоматического регулирования установлены элемент сравнения частот, блок формирования задания и блок автоматической корректировки. Блок формирования задания состоит из блока вычисления частоты вращения ротора, решателя, блока определения линии максимального КПД насоса, вычислителя максимального КПД насоса, блока аппроксимации характеристики КПД насоса, блока аппроксимации напорной характеристики насоса и блока аппроксимации напорной характеристики трубопровода. Блок автоматической корректировки состоит из датчика давления на входе в центробежный насос, датчика давления на выходе из насоса, блока определения дифференциального напора насоса, устройства измерения расхода жидкости через насос, блока определения рабочего КПД насоса, элемента сравнения КПД насоса, преобразователя сигнала, ваттметра. 1 ил.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в сахарной промышленности

Наверх