CZ300400B6 - Obežné kolo cerpadla a cerpadlo s tímto obežným kolem - Google Patents

Abstract

Obežné kolo (10) cerpadla je vhodné k použití v odstredivém cerpadle (50) pro cerpání zpenené nebo viskózní kapaliny, které zahrnuje cerpací komoru (54) a sací vstup (56), kde obežné kolo (10) je pri instalaci do komory cerpadla uložené pro otácení kolem osy (X-X) rotace a zahrnuje hlavní teleso (12) s hlavními cerpacími lopatkami (16), z nichž každá má volnou celní hranu (17). Jedna nebo více hlavních cerpacích lopatek (16) je pridružena k nátokové lopatce (20), která je upevnená nebo je soucástí volné celní hrany (17) a vystupuje pres volnou celní hranu (17) hlavní cerpací lopatky (16) obecne ve smeru osy (X-X) rotace, pricemž jedna nebo každá nátoková lopatka (20) má celo (21), které je obecne cástecne spirálové a pri instalaci vystupuje do sacího vstupu (56) cerpadla (50) k vytvorení záberu k vyvolání toku. Odstredivé cerpadlo (50) pro cerpání zpenené nebo viskózní kapaliny zahrnuje obežné kolo (10), uložené v cerpací komore (54) se sacím vstupem (56) otocne kolem osy (X-X) rotace.

Description

Oblast techniky 5

Vynález se týká zařízení sloužícího k čerpání tekutin, zvláště se týká oběžného kola čerpadla, které je vhodné k čerpání zpěněných tekutin, například flotačních koncentrátů. Příklad takové zpěněné tekutiny může zahrnovat směs vody, vzduchu a minerálních částic, která vzniká flotaci minerálů v důlních zpracovatelských provozech. Podle následujícího popisu bude zřejmé, že io vynález je vhodný i pro jiné aplikace. Tak například čerpadlo podle tohoto vynálezu může být vhodné i pro viskózní řídké kaše.

Dosavadní stav techniky 15

Provozy, ve kterých se zpracovávají minerály, používají proces známý jako flotace, který slouží k separování požadovaného minerálu z odpadních hornin. Proces probíhá ve flotační nádobě nebo buňce, do které se zavede řídká kaše a jemné bubliny a přidají se různá činidla. Obsah nádoby se promíchá a výsledná pěna, která se usadila na povrchu flotační buňky, obsahuje jemné částice požadovaného minerálu, který ulpívá na bublinách. Sběr pěny zajišťuje prostředek sběru požadovaného minerálu extrahovaného v průběhu procesu.

Pěna získaná flotačním procesem a obsahující požadovaný minerál musí být odčerpána, a to za účelem použití v následujících stádiích procesu. Různé typy vytvořené pěny jsou dány převážně velikostí flotováných částic, typem a množstvím činidel a množstvím a velikostí bublin. Proces zpěňování je plynulým procesem, přitom v současnosti neexistuje na trhu žádné zařízení, které by redukovalo obsah vzduchu v pěně. Ponechat pěnu v klidu a čekat, až se vzduch sám od pěny, před jejím přečerpáním, oddělí, je nepraktické.

Pro dosažení dobrých výsledku při regeneraci je nutné, aby se minerál rozemlel na velmi malé částice, v některých případech menších jak 10 μ. Pro dosažení dobré regenerace minerálu je nutné, aby používaní činidel bylo řízeno společně s množstvím bublin, cožje nutné pro zajištění efektivnosti procesu při vytváření stabilní a soudržné pěny. Soudržné pěně, pokud se ponechá v kontejneru, trvá 12 až 24 hodin, než se redukuje jen na vodu a hutnou část, to znamená, že bubliny se v pěně velmi pomalu rozptylují.

Čerpadla, která se v současnosti používají k čerpání pěny, jsou svislými a vodorovně situovanými čerpadly. Svislá čerpadla jsou uspořádána tak, že vstup čerpadla je umístěn obecně svisle, přitom u vodorovných čerpadel je vstup orientován vodorovně. Svislá pěnová čerpadla se používají pro Čerpání velmi soudržných pěn, jsou však příliš velká, a proto se jejich použití musí, a to ještě před zahájením návrhu provozu pro zpracování minerálu, vážně posoudit. Vodorovná čerpadla se rovněž používají k čerpání pěny, ale u soudržných pěn nedosahují dobrých výsledků. Velikost vodorovných čerpadel určených k Čerpání pěny byla záměrně předimenzována. Větší čerpadlo znamená, že nemusí být efektivní při nízkém toku a vysokém stupni unášení vzduchem, a to vlivem množství pěny v takovém velkém čerpadle. Mechanické závady mohou být problémem spojeným s nerovnoměrným čerpáním. Pěna obsahuje množství bublin, přitom malé bubliny mají na čerpání menší vliv než stejné množství vzduchu ve formě velkých bublin. Nicméně existuje určitý kritický bod, u jehož dosažení tolerance čerpadla vůči pěně značně poklesne, a to právě vlivem přítomného vzduchu. Tolerance čerpadla vůči vzduchu rovněž závisí na charakteristikách čistého pozitivního sání, zkratka NPSH - net positiv suction, to znamená, že čím je hodnota čistého tlaku, kteiý jek dispozici na vstupu, nižší, tím je pravděpodobnější, že výkon bude efektivnější.

-1 CZ 300400 B6

Podstata vynálezu

Nedostatky stavu techniky jsou eliminovány, ne-li odstraněny oběžným kolem čerpadla podle vynálezu vhodným k použití v odstředivém čerpadle pro čerpání zpěněné nebo viskózní kapaliny, které zahrnuje čerpací komoru a sací vstup, kde oběžné kolo je při instalaci do komory čerpadla uloženo pro otáčení kolem osy rotace a zahrnuje hlavní těleso s hlavními čerpacími lopatkami, z nichž každá má volnou čelní hranu, jehož podstatou je to, že jedna nebo více hlavních čerpacích lopatek je přidružena k nátokové lopatce, která je upevněná nebo je součásti volné čelní hrany a vystupuje přes volnou čelní hranu hlavní čerpací lopatky obecně ve směru osy rotace, přičemž jedna nebo každá nátoková lopatka má čelo, které je obecně částečně spirálové a při instalaci vystupuje do sacího vstupu čerpadla k vytvoření záběru k vyvolání toku, jakož i to, že hlavní těleso zahrnuje zadní kryt, který je umístěn na jedné straně hlavních čerpacích lopatek, přičemž zadní kryt je vzdálen od sacího vstupu v jeho nainstalované poloze, nebo že hlavní čerpací lopatky vystupují ze zadního krytu a jejich volné čelní okraje jsou přilehlé k vnitřní straně čerpací komory v nainstalované poloze.

Dále je podstatou to, že každá hlavní čerpací lopatka má nátokovou lopatku k ní přidruženou, nebo že hlavní těleso zahrnuje dva od sebe vzdálené kryty s hlavními čerpacími lopatkami mezi nimi a nebo, že jedna nebo každá nátoková lopatka vystupuje z krytu, který je přilehlý vstupní straně čerpací komory a zasahuje do sacího vstupu čerpadla.

Podstatou je rovněž to, že jedna nebo každá nátoková lopatka má okraj, který je připojen nebo tvoří nedílnou část s části volného čelního okraje jedné hlavní čerpací lopatky. Nedostatky stavu techniky jsou dále odstraněny odstředivým čerpadlem pro čerpání zpěněné nebo viskózní kapali25 ny zahrnující oběžné kolo podle vynálezu zahrnující čerpací komoru se sacím vstupem, jehož podstatou je to, že oběžné kolo je uloženo v čerpací komoře otočně kolem osy otáčení, jakož i to, že oběžné kolo zahrnuje kiyt na jedné straně hlavních čerpacích lopatek, kde tento kryt je v nainstalované poloze vzdálen od sacího vstupu, přičemž hlavní čerpací lopatky vystupují z krytu ajejich volné čelní okraje jsou přilehlé vnitřní straně sacího vstupu čerpací komoiy, kde jedna nebo každá nátoková lopatka je připojena nebo je nedílnou součástí volného okraje jedné nebo více hlavních čerpacích lopatek a vystupuje do sacího vstupu, nebo že hlavní těleso oběžného kola zahrnuje dva od sebe vzdálené kiyty s hlavními čerpacími lopatkami mezi nimi, přičemž jedna nebo každá nátoková lopatky vystupuje z krytu přilehlého sací straně čerpadla a vystupuje do sacího vstupu.

Cílem tohoto vynálezu je poskytnutí zlepšeného oběžného kola čerpadla, které je vhodné pro pěnové čerpadlo a zvyšuje jeho výkon.

Oběžné kolo zahrnuje hlavní těleso s množstvím primárních čerpacích lopatek a jednu nebo více lopatek indukujících tok, které vystupují z hlavního tělesa oběžného kola.

Uspořádání oběžného kola čerpadla je takové, že při nainstalované poloze v čerpadle se hlavní těleso oběžného kola nachází uvnitř komory čerpadla a jedna nebo každá lopatka indukující tok vstupuje do vstupu čerpadla. Oběžné kolo je namontováno tak, aby se mohlo otáčet okolo středo45 vé osy otáčení, přitom vstup do čerpadla je umístěn v oblasti osy otáčení. Tekutina se čerpá pomocí lopatek čerpadla a vystupuje z čerpadla po obvodě oběžného kola. Uspořádání čerpadla je takové, že tok tekutiny do komory čerpadla je kombinovaným tokem axiálních a radiálních složek toku.

U jednoho provedení hlavní těleso oběžného kola zahrnuje kryt, a to na jedné straně primárních čerpacích lopatek, přitom kryt je v instalační poloze od vstupu do čerpadla vzdálen. U tohoto konkrétního provedení vystupují čerpací lopatky z krytu ajejich volný konec se nachází v blízkosti vstupní strany čerpadla komory čerpadla, a to tehdy, jestliže se nachází v instalační poloze.

-2CZ 300400 B6

Přednost se dává tomu, aby jedna nebo více lopatek indukujících tok bylo upevněno k volnému konci jedné nebo více čerpacích lopatek, které po instalaci vstupují do vstupu čerpadla. Přednost se dává tomu, aby ke každé čerpací lopatce byla upevněna lopatka indukující tok.

U jiného provedení tohoto vynálezu zahrnuje hlavní těleso dva od sebe oddělené kryty, mezi kterými se nachází čerpací lopatky. U tohoto provedení jedna nebo více lopatek indukujících tok vystupuje z krytu, který se nachází v blízkosti vstupu čerpadla čerpací komory a vstupuje do zmíněného vstupu.

Přednost se dává tomu, aby každá lopatka indukující tok měla okraj, který je připojen k, nebo je integrální se sekcí volného konce čerpací lopatky, a přitom vystupoval čelní stranou směrem ven ve tvaru částečně spirální sekce.

Tvar lopatek indukujících tok a jejich poloha v nainstalované poloze vyvolává dodatečné otáčení pěny, a to před jejím vstupem do čerpadla a současně umožňuje lepší a hladší vstup pěny do hlavního průchodu oběžného kola. Efekt lopatek indukujících tok rovněž snižuje hodnotu čistého pozitivního hlavního omezujícího požadavku, kteráje potřebná k tomu, aby čerpadlo mohlo spolehlivě fungovat i při čerpání soudržné pěny.

Soudržné pěny mají obecně vysoký obsah vzduchu, takže je velmi obtížné používat jakýkoliv typ síly včetně tlakové síly na pěnu, jelikož takové síly nejsou objemem pěny přenášeny. Z toho vyplývá, že pěna do vstupu čerpadla nebo oběžného kola nevstupuje snadno. Jelikož oběžné kolo čerpadla přidává čerpané kapalině nebo pěně energii, je nutným požadavkem umožnit, aby pěna vstupovala do oběžného kola pomocí nejjednodušších možných prostředků. Tento vynález kromě toho, že snižuje NPSH požadavky na vstupu, umožňuje lopatkám vystupovat do vstupu čerpadla, a tím poskytovat mnohem lepší vstup do oběžného kola, to znamená, že poskytuje méně zúžení a méně ztrát na vstupu do oběžného kola. Přitom, když se oběžné kolo otáčí, lopatky soudržnou pěnu prakticky odlupují nebo nabírají. Pomocí této činnosti je pěna, za účelem čerpání, snadněji vtahována do oběžného kola.

Vynález lze aplikovat u jakéhokoliv existujícího čerpadla, ale nej vhodnější je jeho využití u vodorovných kalových čerpadel a kalových čerpadel se vstupem, který je větší než je běžně požadovaný. Snadněji se může použít i u otevřených oběžných kol, to znamená u oběžných kol, které nemají čelní kryt, přitom tak, jak to již bylo popsáno, nic vynálezu nebrání, aby byl apliko35 ván u standardních čerpadel nebo u uzavřených čerpadel.

Kromě toho, oběžné kolo podle tohoto vynálezu se může použít u čerpadla určeného k čerpání těžkého kalu - hustší kaše, nebo kapaliny, například k čerpání viskózního hustého bahna, a proto není konkrétně omezeno na čerpání pěny.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení oběžného kola a Čerpadla je zmíněno na přiložených výkresech, kde před45 stavuje obr. 1 perspektivní pohled najedno provedení oběžného kola, obr. 2 perspektivní pohled na oběžné kolo čerpadla a vstup do čerpadla, obr. 3 nárys oběžného kola z obr. 1 a 2 instalovaného uvnitř komory čerpadla a obr. 4 čelní pohled na oběžné kolo čerpadla z obr. 1 a 3.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 3 znázorňuje částečný řez nárysem odstředivého čerpadla 50, které zahrnuje pouzdro 51 čerpadla 50, které může mít vnitřní plášť, čerpací komoru 54 a vstup 56 čerpadla. Zobrazeno je rovněž oběžné kolo 10, které je namontováno uvnitř čerpací komory 54, kde se otáčí okolo osy

-3CZ 300400 B6

X-X otáčení.

U znázorněného provedení oběžné kolo 10 zahrnuje hlavní těleso 12 se zadním krytem Mas výtlačnými lopatkami Γ8 oběžného kola 10 umístěnými na zadní čelní straně a dále sérii čerpa5 cích lopatek 16 vystupujících z čelní strany směrem do sacího vstupu 56 čerpadla 50. Oběžné kolo 10 zahrnuje množství nátokových lopatek 20 indukujících tok, přitom každá nátoková lopatka 20 vystupuje z příslušné čerpací lopatky 16 do sacího vstupu 56 čerpadla 50. Na obr. 2 je vidět, jak materiál vstupuje do oběžného kola 10 ve směru šipky D a vychází ve směru šipky E.

io Obr. 3 znázorňuje oběžné kolo 10 nainstalované do čerpadla 50, kde hlavní těleso 12 oběžného kola 10 je umístěno uvnitř čerpací komory 54 a kde nátokové lopatky 20 indukující tok vstupují do sacího vstupu 56 čerpadla 50. Sací vstup 56 čerpadla 50 je umístěný v oblasti osy X-X rotace a je uspořádán tak, že přicházející kapalina vstupuje do čerpací komory 54 jak s axiální složkou, tak i s radiální složkou. Kapalina je pak čerpána pomocí čerpacích lopatek 16 a vystupuje po obvodu oběžného kola 10.

Čerpací lopatky 16 mají konvenční formu a mají volnou čelní hranu 17 s nátokovými lopatkami 20 indukujícími tok, které vystupují z tělesa 12. Každá nátoková lopatka 20 indukující tok zahrnuje čelo 21, které z čerpacích lopatek 16 vstupuje ve spirále. Každá nátoková lopatka 20 indukující tok je upevněna k, nebo je integrální s volným bočním okrajem a čtyřmi spojenými lopatkami indukujícími tok.

Je nutné vzít na vědomí, že lze do různých konstrukcí a uspořádání jednotlivých částí zahrnout různé změny, modifikace a/nebo dodatky, aniž by došlo ke vzdálení se od myšlenky nebo roz25 sáhu vynálezu.

Claims (10)

1. 30 PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Oběžné kolo (10) čerpadla vhodné k použití v odstředivém čerpadle (50) pro čerpání zpěněné nebo viskózní kapaliny, které zahrnuje čerpací komoru (54) a sací vstup (56), kde oběžné kolo

   35 (10) je při instalaci do komory čerpadla uloženo pro otáčení kolem osy (X-X) rotace a zahrnuje hlavní těleso (12) s hlavními čerpacími lopatkami (16), z nichž každá má volnou čelní hranu (17), vyznačující se tím, že jedna nebo více hlavních čerpacích lopatek (16) je přidružena k nátokové lopatce (20), která je upevněná neboje součástí volné čelní hrany (17) a vystupuje přes volnou čelní hranu (17) hlavní čerpací lopatky (16) obecně ve směru osy (X-X)

   40 rotace, přičemž jedna nebo každá nátoková lopatka (20) má čelo (21), které je obecně částečně spirálové a při instalaci vystupuje do sacího vstupu (56) čerpadla (50) k vytvoření záběru k vyvolání toku.
2. 2. Oběžné kolo podle nároku 1, vyznačující se tím že jeho hlavní těleso (12) zahr45 nuje zadní kryt (14), který je umístěn na jedné straně hlavních čerpacích lopatek (16), přičemž zadní kryt (14) je vzdálen od sacího vstupu (56) v jeho nainstalované poloze.
3. 3. Oběžné kolo podle nároku 2, vyznačující se tím, že hlavní čerpací lopatky (16) vystupují ze zadního krytu (14) ajejich volné čelní okraje jsou přilehlé k vnitřní straně čerpací

   50 komory (54) v nainstalované poloze.
4. 4. Oběžné kolo podle nároku 1, vyznačující se tím, že každá hlavní čerpací lopatka (16) má nátokovou lopatku (20) k ní přidruženou.

   -4CZ 300400 B6
5. 5. Oběžné kolo podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho hlavní těleso (12) zahrnuje dva od sebe vzdálené kryty s hlavními čerpacími lopatkami mezi nimi.

   5
6. 6. Oběžné kolo podle nároku 5, vyznačující se tím, že jedna nebo každá nátoková lopatka (20) vystupuje z krytu, který je přilehlý vstupní straně čerpací komory (54) a zasahuje do sacího vstupu (56) čerpadla (50).
7. 7. Oběžné kolo podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž 6, vyznačující se tím, io že jedna nebo každá nátoková lopatka (20) má okraj, který je připojen nebo tvoří nedílnou část s části volného čelního okraje jedné hlavní čerpací lopatky (16).
8. 8. Odstředivé Čerpadlo (50) pro čerpání zpěněné nebo viskózní kapaliny zahrnující oběžné kolo (10) podle nároku 1, čerpací komoru (54) se sacím vstupem (56), vyznačující se

   15 t í m , že oběžné kolo (10) je uloženo v čerpací komoře (54) otočně kolem osy (X-X) otáčení.
9. 9. Odstředivé čerpadlo podle nároku 8, vyznačující se tím, že oběžné kolo (10) zahrnuje kryt (14) na jedné straně hlavních čerpacích lopatek (16), kde tento kryt (14) je v nainstalované poloze vzdálen od sacího vstupu (56), přičemž hlavní čerpací lopatky (16) vystupují

   20 z krytu (14) a jejich volné čelní okraje jsou přilehlé vnitřní straně sacího vstupu čerpací komory (54), kde jedna nebo každá nátoková lopatka (20) je připojena neboje nedílnou součástí volného okraje jedné nebo více hlavních čerpacích lopatek (16) a vystupuje do sacího vstupu (56).
10. 10. Odstředivé čerpadlo podle nároku 8, vyznačující se tím, že hlavní těleso (12)

    25 oběžného kola zahrnuje dva od sebe vzdálené kryty s hlavními čerpacími lopatkami (16) mezí nimi, přičemž jedna nebo každá nátoková lopatka (20) vystupuje z krytu přilehlého sací straně čerpadla a vystupuje do sacího vstupu (56).