FI111814B - Keskipakonestepumppu, jossa on sisäänrakennettu kaasuinjektiolaitteisto - Google Patents

Description

5 111814

KESKIPAKONESTEPUMPPU, JOSSA ON SISÄÄNRAKENNETTU KAASUINJEK-TIOLAITTEISTO - CENTRIFUGALVÄTSKEPUMP MED EN INBYGGD GASIN-JEKTIONSÄNORDNING

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kaasun injektoimiseksi ja liuottamiseksi nesteeseen, joka on edullisimmin vettä, samalla kun tätä nestettä pumpataan pyörivälevy-tyyppisellä keskipakopumpulla. Keksinnön kohteena on myös pyörivälevy-10 tyyppinen keskipakonestepumppu, johon kuuluu kaasuinjek-tiolaitteisto.

Flotaatioprosesseissa, joita nykyisin käytetään jäteveden "selkeyttämiseen" tai muunlaiseen käsittelyyn, on yleinen 15 käytäntö uudelleen kierrättää osa selkeytetystä vedestä. Yleensä selkeytetty vesi pumpataan selkeyttimen flotaa-tiosäiliön pohjalle tai sen poistoon ja injektoidaan jäteveteen sen käsittelemiseksi juuri ennen selkeytintä.

20 Edelleen on yleinen käytäntö injektoida ilmaa selkeyttimeen saapuvaan jäteveteen sillä tavalla, että synnytetään suuri määrä erittäin pieniä kuplia, jotka "pyydystävät" kiintoaineet jätevesisuspensiossa ja siten edesauttavat sen flotaa-. tiota. Tällainen injektio voidaan tehdä joko suoraan sel- *, 25 keyttimeen syötettävään jäteveteen, juuri ennen kuin se saa- ’· / puu selkeyttimeen, tai edullisesti selkeytettyyn jäteveteen, '·*' joka uudelleen kierrätetään ennen sen injektoimista jäteve teen. Molemmissa tapauksissa injektio tehdään edullisesti ‘G·· paineen alaisena mahdollisimman suuren ilmamäärän liuottami- V ’ 30 seksi veteen.

:,i.: Jotta riittävä määrä selkeytettyä vettä saataisiin uudelleen : kierrätettyä ja samanaikaisesti saataisiin liuotettua siihen riittävä määrä ilmaa lukuisten mikrokuplien (halkaisija 150 ,···. 35 mikromillimetriä tai vähemmän) synnyttämiseksi heti, kun ,* . paine on alentunut, pumpun on synnytettävä ideaalitilantees- • *; sa 550-825 kN/m2 paine. Tietenkin sillä tulee olla alhainen 111814 2 energian kulutus (ilmoitetaan kuutiometreinä hevosvoimaa kohti) .

Näiden tavoitteiden toteuttamiseksi on tähän asti käytetty 5 monivaiheisia keskipakopumppuja, joissa on siivillä varustettu juoksupyörät, jotka voivat aikaansaada jopa 1380 kN/nr paineen. Näillä pumpuilla on kuitenkin alhainen virtausnopeus .

10 Edelleen on ehdotettu käytettäväksi levypumppuja, jotka käsittävät useita toisiaan lähellä olevia levyjä, jotka on asennettu pyörivästi pesään (kts. esim. US-patentit 4,335,994; 4,514,139; 4,768,920 ja 4,773,819). Tässä nimenomaisessa tapauksessa pumppausvaikutus aikaansaadaan kitka-15 ja leikkausvoimilla, jotka syntyvät pyörivien levyjen ja nesteen välillä. Tällaisen vaikutuksen parantamiseksi on ehdotettu säteen suuntaisia suoria ripoja kussakin levyssä (kts. US-patentti 4,940,385).

20 Levypumput ovat rakenteensa ansiosta kiinnostavia sikäli, että pystyvät helposti käsittelemään juoksevaa väliainetta, kuten jätevettä, joka voi sisältää kiintoaineita suspensios-|V; sa. Kuitenkin ne ovat erittäin tehokkaita vain, kun haluttu

• I

: paine on pienempi kuin 350 kN/m2. Lisäksi ne tunnetaan ener- • · . ,·. 25 giaa kuluttavina (maksimi 1 m3/HP) .

Ilman liuottamiseksi halutussa määrässä uudelleen kierrätet-·;·, tävään veteen (tai selkeyttimeen syötettävään jäteveteen), on yleinen käytäntö muodostaa ilmansyöttö pumppua ennen si-30 jaitsevaan kanavaan ilman imemiseksi veden kanssa ja veteen (!'. ja kokoonpuristamiseksi veden kanssa pumpussa (kts. esim.

CA-patentti 1,016,408, vaikka se liittyykin toisenlaiseen käyttötarkoitukseen) .

j 35 Tällä erityisellä tekniikan alueella on ehdotettu myös ilman 111814 3 imemistä suoraan pumppupesän sisään, joko juoksupyörän siipiin ja aukkoon näiden siipien ulkopäissä (kts. US-patentti 3,485,484) tai pumppupesään ulottuvien stationääristen tappien läpi, jolloin roottorin siivet katkaistaan tietyltä 5 säteen suuntaisella etäisyydellä pyörimisakselista, jotta ne eivät häiritsisi tappeja (kts. US-patentti 4,744,722). Molemmissa tapauksissa pesä ja/tai juoksupyörä tai roottori on/ovat rakenteeltaan erityisellä tavalla muodostettuja, mikä tekee pumpun melko kalliiksi ja sen rakenteelliset osat 10 toisinaan vaikeiksi korjata ja/tai vaihtaa.

On tunnettua, että siipijuoksupyörillä varustetuissa moni-vaihepumpuissa, jotka pystyvät aikaansaamaan korkean paineen, on mahdollista sekoittaa jopa 20% ilmatilavuus vesi-15 virtaan. Konventionaalisilla levypumpuilla, joiden levyissä ei ole lainkaan ripoja ja jotka eivät pysty aikaansaamaan korkeaa painetta, on mahdollista vain korkeintaan 7% ilmatilavuus, ja vain jos levyt sijaitsevat lähellä toisiaan ja pyörivät nopeudella 1700-2100 rpm. Kuitenkin käytännössä 10-20 15% ilmatilavuus tarvitaan tekemään jäteveden käsittelystä tehokas selkeyttimessä.

:v. Ranskalaisessa hakemusjulkaisussa 2,253,716 on esitetty nes- , : telannoitteen ilmastuslaitteisto, joka käsittää aksiaa- • » · . ,·. 25 lisuuntaisen ilmaimuputken ja useita säteen suunnassa ulot-• * * tuvia ilmansyöttöputkia, jotka on kiinnitetty jäykästi pyörivään juoksupyörään, joka koostuu yhdestä levystä, johon on kiinnitetty useita ulkonevia siipiä. Tämän laitteiston tar- • s · koitus on sekoittaa ilmaa nestelannoitteeseen ja kierrättää . 30 näin saatua seosta lannoitesäiliön kautta, johon on aiemmin syötetty lannoitetta ulkopuolisella pumpulla. Käytännössä ainoa paine, joka on aikaansaatava juoksupyörän avulla, on lannoitteen säiliössä kiertämisen aiheuttama painehäviö. Tällainen paine on erittäin pieni. Niinpä juoksupyörä voi-.·, : 35 daan sijoittaa lähelle nestelannoitteen yläpintaa, jolloin 111814 4 se ei ime ainoastaan nestelannoitetta, vaan myös vaahdon, joka kelluu sen päällä.

Mikään "todellinen" keskipakopumppu, jonka on synnytettävä 5 ainakin 500 kN/m2 paine, ei pystyisi toimimaan tällä tavalla, vaan pumpulta loppuisi siemenvesi samoissa toimintaolosuhteissa, erityisesti jos, kuten tässä ranskalaisessa hakemuksessa, juoksupyörän käyttöakseli kulkee pesän sisääntulon kautta ja siten olennaisesti vähentää tämän pinta-alaa.

10 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada pyörivälevy-tyyppinen keskipakonestepumppu, johon kuuluu rakenteeltaan erittäin yksinkertainen, mutta kuitenkin tehokas kaasuinjek-tiolaitteisto, jolloin nestettä voidaan pumpata yli 550 kN/m2 15 paineella virtausnopeuden ollessa 190 m3/h, samaan aikaan kun jopa 15% tilavuus kaasua, kuten ilmaa, injektoidaan ja liuotetaan ainakin osaan pumpatusta nesteestä.

Keksinnön mukaista keskipakopumppua on erityisesti tarkoitus 20 käyttää nesteen pumppaamiseen samalla kun injektoidaan kaasua pumpattavaan nesteeseen.

Samoin kuin edellä selitetty ranskalaisen hakemuksen mukai- • · '·, ; nen nestelannoitteen ilmastuslaitteisto, myös keksinnön mu- • · · /_·, 25 kainen pumppu käsittää: « > · a) pesän, joka rajoittaa sisemmän, olennaisesti sylinteri- i f · » > · mäisen kammion, jossa on kaksi vastakkaista, keskenään sa- [ : : mankeskistä päätyseinää; . 30 ;·* b) nesteen syöttökohta, joka on avoimessa yhteydessä kammion ’ kanssa, ja joka on samankeskinen kammion kanssa ja avautuu yhteen sen päätyseinistä; » · * · ,·. : 35 c) nesteen poistokohta, joka on avoimessa yhteydessä kammion t * * 111814 5 kanssa ja ulottuu tangentiaalisessa suunnassa ulos kammiosta; d) pyörivä juoksupyörä, joka on asennettu pyörivästä kammion 5 sisään ja käsittää kammion kanssa samankeskisen levyn, jolla on määrätty säde, ja joka levy ulottuu lähelle päätyseinää, joka on vastapäätä sitä seinää, jossa nesteen syöttö avautuu; 10 e) voima-akseli, joka on samankeskinen ja jäykästi kiinnitetty levyyn juoksupyörän pyörittämiseksi määrättyyn suuntaan kammion sisällä; f) kaasunsyöttöputki, joka on samankeskinen ja jäykästi yh-15 distetty juoksupyörään pyöriäkseen tämän mukana, ja jossa kaasunsyöttöputkessa.on kaasunsyöttökohta, joka sijaitsee pesän ulkopuolella; ja g) ainakin yhden kaasuinjektoriputken, joka on jäykästi 20 kiinnitetty kaasunsyöttöputkeen pyöriäkseen sen ja juoksu-pyörän kanssa samanaikaisesti, johon juoksupyörään kaasunsyöttöputki on liitetty, jolloin mainittu ainakin yksi ini'.'. jektoriputki on kohtisuorassa syöttöputkeen nähden ja ulot- : tuu säteen suunnassa pesän sisään, ja jolloin tämän ainakin , 25 yhden injektoriputken yksi pää on avoimesti yhteydessä syöt- • 1 · töputken kaasun poistokohdan ja toisen säteen suunnassa vas-, takkaisen pään kanssa, joka vastakkainen pää rajoittaa kaa- susuuttimen, joka aukeaa pesän sisään säteen suuntaisella * * · etäisyydellä kaasunsyöttöputkesta.

. 30 ,’!! Keksinnön mukaisesti pumpulle on tunnusomaista se, että: * * · h) sen pyörivä juoksupyörä käsittää toisen levyn, jolla on » < * sama säde kuin aiemmin mainitulla levyllä, joka mainittu 35 toinen levy on samankeskinen ja jäykästi liitetty ensimmäi- » ·

• I

111814 6 seen levyyn ja sijaitsee sellaisella etäisyydellä ensimmäisestä levystä, että se on lähellä päätyseinää, johon nesteen poisto avautuu, jolloin mainitussa toisessa levyssä on myös keskiaukko, joka mahdollistaa nesteen injektoimisen syöttö-5 kohdan kautta kammioon; i) pyörivän juoksupyörän levyissä on vastakkaiset tasaiset pinnat, jotka ovat toisiaan kohti, ja joista ulkonee useita ripoja; 10 j) voima-akseli ulottuu pesän ulkopuolelle nesteen syöttö-kohtaan nähden vastakkaisessa suunnassa; k) kaasunsyöttöputken kaasunsyöttökohta on liitetty pyörivän 15 tiivistysliitoksen kautta painekaasulähteeseen; l) mainittu ainakin yksi kaasunsyöttöputki ulottuu pesän sisään keskietäisyydelle levyjen ja juoksupyörän väliin; ja 20 m) säteen suuntainen etäisyys, jolla mainitun ainakin yhden injektoriputken pää ulottuu poispäin, on olennaisesti lyhyempi kuin levyjen säde.

• · » • · · • » ,·. ; Keksinnön mukainen keskipakopumppu pumppaa nestettä yli 550 * « t , ,·, 25 kN/m2 paineella virtausnopeuden ollessa jopa 190 m3/h. Saman- I * · tii.: aikaisesti suoritetaan jopa 15% ilmatilavuuden injektio ja i » . liuotus nesteeseen.

? « * • * » ti* ψ · * • .

• ’ Kuten havaitaan, keksinnön mukaisesti käytetty kaasuinjek- . 30 tiolaitteisto on rakenteeltaan erittäin yksinkertainen ja se 1 · voidaan yhdistää konventionaalisen keskipakopumpun rakentee- i · * * » · seen ilman suurempia muutostöitä.

I t · * * · #

Kaasunsyöttöputki voidaan yhdistää voima-akseliin yhtenäisen ,·. : 35 rakenteen muodostamiseksi. Kaasunsyöttöputki on kuitenkin i i * t f • · 111814 7 edullisesti erillinen voima-akselista ja ulottuu samankeski-sesti sekä nesteensyöttökohdan että juoksupyörän yhden levyn aukon kautta voima-akseliin nähden vastakkaiseen suuntaan. Tämä on erityisen mielenkiintoista, koska kaasunsyöttöputki 5 tulee tällöin pumppuun sen syöttökohdan kautta eikä siten vaadi ylimääräistä aukkoa pumppupesään.

Kuten huomataan, injektoriputket ulottuvat säteen suunnassa levyjen välissä juoksupyörän sisällä eivätkä siten vaadi 10 aukkoja, rakoja tai sisäpuolisia kanavia levyihin tai roottorin muihin komponentteihin. Niinpä investointi- ja huoltokustannukset on vähennetty minimiin.

Keksinnön ensimmäisen toteutusmuodon mukaisesti rivat, jotka 15 ulottuvat levyjen vastakkaisilla tasaisilla pinnoilla, on yhdistetty toisiinsa ja ne muodostavat siivet, jotka ulottuvat säteen suunnassa ulospäin pois yhteen levyyn tehdystä aukosta sillä tavalla, että ne eivät häiritse kaasuinjekto-riputkia, jotka ulottuvat levyjen välissä.

20

Keksinnön toisen edullisen toteutusmuodon mukaisesti rivat, jotka sijaitsevat levyjen vastakkaisilla tasaisilla pinnoil- la, ulottuvat poispäin vastaavista levyistään sellaisella ,\ : etäisyydellä, että niiden välissä on rako, jolloin jää tilaa » * · t « , 25 kaasuinjektoriputkille. Siinä tapauksessa rivat ovat edulli- t · * · t sesti paksut ja korkeat, kierukkamaiset ja kaartuvat säteen suunnassa ulospäin juoksupyörän pyörimissuuntaan nähden vas- ft » · takkaiseen suuntaan. Tällöin pumpun tärkeimpänä etuna on, » I · että levyjen väliin jää rako, jonka kautta pumpatun nesteen . 30 suspensiossa olevat suuret partikkelit pääsevät kulkemaan.

i * I I I * r * »

On selvää, että edellä selitettyä keskipakopumppua yhdessä t kaasuinjektiolaitteistonsa kanssa voidaan käyttää injektoi-maan mitä tahansa kaasua mihin tahansa nesteeseen samalla 35 kun nestettä pumpataan. Keksinnön eräs edullinen käyttökohde » » r » » 111814 8 on kuitenkin käyttää edellä mainittua kombinaatiota ilman injektoimiseen selkeytettyyn jäteveteen.

Niinikään on selvää, että kaasuinjektoriputkien pituus voi 5 vaihdella käyttötarkoituksesta riippuen. Mitä lyhyempiä kaa-suinjektoriputket ovat, sitä pienempi tulee olemaan paine, joka tarvitaan ilman injektoimiseen pumppuun. Kuitenkin, mitä pidempiä kaasuinjektorit ovat sitä suurempi tulee olemaan paine, joka tarvitaan ilman injektoimiseen ja sen seu-10 rauksena pumppuun injektoidun ilman määrä.

Hakijan suorittamat kokeet osoittavat, että edellä kuvattu pyörivälevy-tyyppinen keskipakopumppu, johon kuuluu kaasuin-jektiolaitteisto, kuten niinikään edellä on selitetty, kyke-15 nee helposti aikaansaamaan 550 - 9700 kN/m2 paineen ja mahdollistamaan 15% ilmatilavuuden injektoimisen ja liuottamisen pumpattuun veteen, mikä edelleen mahdollistaa erittäin tehokkaiden mikrokuplien (muutamia kymmenesosamikroneja) muodostumisen. Lisäksi pumpun virtausnopeus oli sopiva ja 20 energian kulutus odotettua parempi (yli 2 m3/HP).

Keksinnön mukaisesti on myös aikaansaatu erittäin tehokas, ; mutta yksinkertainen menetelmä kaasun, erityisesti ilman, \{ injektoimiseksi ja liuottamiseksi nesteeseen, kuten jäte- * « . 25 tai selkeytettyyn veteen samalla kun nestettä pumpataan, ,, joka menetelmä on erityisen mielenkiintoinen sen vuoksi, , että sen toteuttamiseen tarvitaan vain standardikomponentte- * > t ja, jotka ovat kenelle tahansa helposti saatavia.

, 30 Keksinnön mukainen menetelmä käsittää:

r .1 I

> ' * I · a) pumpattavan nesteen syöttämisen keskipakopumppuun, joka f i · käsittää juoksupyörän, joka koostuu kahdesta samankeskisestä

i 1 I

levystä, joilla on ennalta määrätty säde, ja joiden toisiaan 35 kohti osoittavat pinnat ovat etäisyyden päässä toisistaan, > « « t » > · 111814 9 niin että niiden väliin jää rako; ja samaan aikaan; b) syötetään paineenalaisena injektoitavaa ja liuotettavaa kaasua ainakin kahden symmetrisesti sijoitetun kaasuinjekto-5 riputken läpi, jotka putket ulottuvat säteen suunnassa rakoon, joka on jätetty levyjen väliin säteen suuntaisella etäisyydellä, joka on lyhyempi kuin levyjen säde, jotka putket on liitetty jäykästi juoksupyörään pyöriäkseen sen kanssa yhdessä.

10 Jälleen kaasu on edullisesti ilmaa ja neste jäte- tai selkeytettyä vettä, vaikka tätä menetelmää voidaan käyttää muidenkin kaasujen ja nesteiden kanssa.

15 Keksintö ja sen edut käyvät vielä paremmin selville seuraa-vasta selityksen erityisestä osasta, jossa on esitetty kaksi keksinnön edullista toteutusmuotoa viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa: 20 Kuvio 1 esittää sivulta katsottuna, osittain leikattuna pyörivälevy-tyyppistä keskipakopumppua, johon kuuluu keksinnön mukainen kaasuinjektiolaitteisto; > I f * ·

Kuvio 2 esittää perspektiivistä räjäytyskuvaa kuvion 1 mu-: 25 kaisen pumpun pesästä, juoksupyörästä ja kaasuinjektiolait- teistosta;

Kuvio 3 esittää sivulta katsottuna, osittain leikattuna siipijuoksupyörä-tyyppistä pumppua, johon kuuluu keksinnön . .·. 30 mukainen kaasuinjektiolaitteisto; ja « · »

Kuvio 4 esittää diagrammia paineesta virtausnopeuden funk-tiona kuvion 1 mukaisessa pumpussa injektioilman kanssa ja * * · *·.·* ilman.

35 • » »tili 111814 10

Seuraavassa pumpattavana nesteenä käytetään vettä ja ilmaa kaasuna, jota injektoidaan pumpattavaan nesteeseen. Kannattaa kuitenkin mainita, että keksintö ei ole rajoittunut ilman injektoimiseen veteen, erityisesti jäte- tai selkeytet-5 tyyn veteen, vaan sitä voidaan todellisuudessa käyttää myös muiden kaasujen injektoimiseen muihin nesteisiin.

Keskipakonestepumppu 1, jota käytetään kuvioissa 1 ja 2 esitetyn ensimmäisen toteutusmuodon mukaisesti, on "pyöriväle-10 vy"-tyyppinen. Se käsittää pesän 3, joka rajoittaa sisemmän, olennaisesti sylinterimäisen kammion 5, jossa on kaksi vastakkaista, keskenään samankeskistä päätyseinää 7, 9. Pesä 3 on varustettu nesteen syötöllä 11, joka on samankeskinen kammion 5 kanssa ja avautuu yhteen vastakkaisista päätysei-15 nistä, esim. viitenumerolla 7 merkittyyn. Pesä 3 käsittää myös nesteen poiston 13, joka on avoimessa yhteydessä kammioon 5 ja ulottuu tangentiaalisesti siitä ulos.

Pyörivä juoksupyörä 15 on asennettu pyörivästi kammion 5 20 sisälle. Tämä juoksupyörä 15 käsittää kaksi etäisyyden päässä toisistaan sijaitsevaa levyä 17, 19, joilla on määrätty säde, ja jotka ovat kammion kanssa samankeskisiä. Levyt 17, : ’.· 19 on liitetty toisiinsa useilla pienillä tangoilla 22 sel- '·.*: laiselle etäisyydelle toisistaan, että ne ulottuvat lähelle *·,·.: 25 vastakkaisia päätyseiniä. Levyssä 17, joka sijaitsee lähellä vastakkaista päätyseinää 7, johon nesteen syöttö avautuu, on : : : keskiaukko 21, joka mahdollistaa nesteen injektion syöttö- kohdan 11 kautta kammioon 5. Molemmissa levyissä 17, 19 on tasaiset pinnat, jotka osoittavat toisiaan kohti ja joihin : 30 on järjestetty useita ripoja 23. Kuten kuviosta 1 selvästi • · · havaitaan, rivat 23 ulottuvat levyistä sellaiselle etäisyy-delle, että niiden väliin jää rako. Kuten paremmin kuviosta ”.!! 2 käy ilmi, rivat 23 ovat paksuja ja korkeita, kierukkamai- siä ja säteen suunnassa ulospäin kaarevia juoksupyörän pyö-35 rimissuuntaan nähden vastakkaisessa suunnassa kitkan, ja 111814 11 siten pumpun aikaansaaman paineen, suurentamiseksi niin paljon kuin mahdollista levyjen ja pumpattavan veden välillä.

Pumppu 1 käsittää myös voima-akselin 25, joka on levyn 19 5 kanssa samankeskinen ja liitetty siihen jäykästi, joka levy on vastakkainen rei'itettyyn levyyn nähden. Voima-akseli on asennettu toiminnallisesti laakeriyksikköön 27 ja kytketty moottoriin (ei esitetty) hihnapyörien 29 kautta juoksupyörän 15 pyörittämiseksi kammion 5 sisällä. Kuten on esitetty, 10 voima-akseli 25 ulottuu pois pesästä nesteen syöttöön 21 nähden vastakkaisessa suunnassa.

Kuten jo aiemmin myönnettiin, edellä esitetty pumpun 1 rakenne on ennestään tunnettu, paitsi muodoltaan kierukkamais-15 ten ja ulospäin kaarevien ripojen käyttö.

Keksinnön mukaisesti yllä mainittu pumppu 1 on parannettu siten, että siihen kuuluu kaasuinjektiolaitteisto 31, jota käytetään kaasun, erityisesti ilman, injektoimiseen ja li-20 uottamiseen nesteeseen samalla kun sitä pumpataan.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti laitteisto 31 käsittää kaasun- : ’ : syöttöputken 33, joka on samankeskinen juoksupyörän 15 kans- *. sa kiinnitetty siihen jäykästi pyöriäkseen sen mukana. Kaa- : 25 sunsyöttöputkessa 33 on suora osa, joka ulottuu samankeski- ·;··· sesti sekä nesteen syötön 11 että juoksupyörän levyn 17 au- ; kon 21 läpi voima-akseliin 25 nähden vastakkaiseen suuntaan.

Tämän suoran osan pää 35 on irrotettavasti kiinnitetty levyn 19 keskelle, joka levy on jo liitetty voima-akseliin 25, , .·. 30 mikä aikaansaa syöttöputken vaaditun jäykän kiinnityksen * · juoksupyörän kanssa. Kaasunsyöttöputkella 33 on toinen, vas-·. takkainen pää, joka rajoittaa kaasun syöttökohdan, joka si- ;;; jaitsee pesän ulkopuolella ja on toiminnallisesti pyörivän **;·* tiivistysliitoksen 37 kautta yhdistetty painekaasulähteeseen :/·; 35 39.

i2 111814

Laitteisto 31 käsittää myös yhden tai useamman kaasuinjekto-riputken 41, joka on liitetty jäykästi kaasunsyöttöputkeen lähellä sen päätä 35 pyöriäkseen yhdessä sen ja juoksupyörän 5 15 kanssa. Kun on vain yksi kaasuinjektoriputki 41, on kaa sunsyöttöputkeen 33 asennettava vastapaino sen tasapainottamiseksi, kun se pyörii juoksupyörän kanssa. Vastapainon käytön välttämiseksi ja samanaikaisesti kaasun jakautumisen parantamiseksi nesteeseen samalla kun nestettä pumpataan, 10 käytetään edullisesti enemmän kuin yhtä kaasuinjektoriputkea 41, jotka ovat muodoltaan ja pituudeltaan identtisiä ja sijoitettu symmetrisesti kaasunsyöttöputken 33 ympärille, jolloin ne ulottuvat samassa, levyjen kanssa yhdensuuntaisessa tasossa ja ovat avoimesti yhteydessä samaan kaasun syöttöön, 15 joka on järjestetty syöttöputkeen lähelle sen päätä 35. Tietenkin käytettävä kaasuinjektoriputkien 41 lukumäärä riippuu pumpun koosta. Käytännössä voidaan käyttää kolmesta viiteen injektoriputkea, jotka on edullisesti irrotettavasti kiinnitetty syöttöputkeen 33 ennestään tunnetulla tavalla, mikä 20 tekee niiden asennuksen ja huollon helpommaksi toteuttaa.

Kuten on esitetty, kukin injektoriputki 41 on kohtisuorassa : syöttöputken 33 kanssa ja ulottuu säteen suunnassa pesän 5 : sisään juoksupyörän levyjen ripojen 23 väliin. Kussakin in- : 25 jektoriputkessa 41 on myös yksi pää avoimessa kaasuyhteydes- • * · ·:**: sä syöttöputken 33 kanssa ja toinen, säteen suunnassa vas- ; takkainen pää 43, jossa on kaasusuutin, joka avautuu pesän sisään levyjen 17, 19 väliin säteen suuntaisella etäisyydellä syöttöputkesta 33, joka on lyhyempi kuin levyjen säde.

: 30 .·;·. Kuten jo edellä selitettiin, kaasuinj ektoriputkien pituus voi vaihdella käyttötarkoituksesta riippuen. Mitä lyhyempiä • t · ·;;; kaasuinjektoriputket ovat sitä pienempi tulee olemaan paine, ’··,·" joka vaaditaan ilman injektoimiseen pumpun sisään. Kuiten- ·’/·· 35 kin, mitä pidempiä kaasuinjektorit ovat sitä korkeampi tulee olemaan paine, joka vaaditaan ilman injektoimiseen ja vas taavasti sitä suurempi ilmamäärä injektoidaan pumppuun.

13 111814

Kaasuinjektoriputkien muoto ja halkaisija voi myös vaihdella 5 riippuen käyttötarkoituksesta. Niinpä, paitsi suoria, ne voivat olla myös kaarevia. Samoin yhden vastakkaisissa päissä sijaitsevan aukon sijasta injektoriputkissa voi olla useita aukkoja niiden koko pituudella.

10 Kuviossa 3 on esitetty keksinnön eräs toinen toteutusmuoto, joka on hyvin samankaltainen kuin edellä esitetty paitsi, että pumppu käsittää ripojen sijasta siivet. Yksinkertaisuuden vuoksi samoja viitenumerolta on käytetty samojen rakenteellisten komponenttien identifioimiseksi.

15 Tässä toteutusmuodossa juoksupyörä 15 käsittää myös kaksi etäisyyden päässä toisistaan sijaitsevaa levyä 17, 19. Kuitenkin, sen sijaan että ne liitettäisiin tangoilla ja varustettaisiin rivoilla, nämä levyt liitetään siivillä 23', jot- 20 ka ovat edullisesti kaarevia ja ulottuvat säteen suunnassa ulospäin aukosta 21 poispäin, joka aukko on tehty levyyn 17 sillä tavalla, että se ei häiritse kaasuinjektoriputkia 41, : jotka ulottuvat levyjen välissä. Tätä tarkoitusta varten injektoriputket 41 voidaan sijoittaa vierekkäisten siipien : 25 23' väliin.

» · · 5 Kuvion 3 mukaisessa toteutusmuodossa nesteen syöttö 11 on L- muotoinen ja kaasunsyöttöputkessa 33 on suora osuus, joka on riittävän pitkä ulottumaan ulos L-muotoisesta syötöstä 11 ja . 30 se liitetään pyörivään tiivisteliitokseen 37. Tämä tekee pyörivän tiivistysliitoksen 37 huollon huomattavaksi hel-·, pommaksi toteuttaa, koska huoltohenkilöllä on suora pääsy *;;; siihen.

35 Kuvioissa 1 ja 2 esitettyä pyörivälevy-tyyppistä pumppua 111814 14 testattiin laajasti hakijan toimesta uudelleen kierrättämällä selkeytettyä vettä valtavassa, teollisessa selkeyttimes-sä.

5 Testatun pumpun levyjen halkaisija oli 35 cm ja niiden välinen etäisyys 6 cm. Kussakin levyssä oli viisi 2 cm koekata ripaa. Lisäksi käytettiin kolmea ilmainjektoriputkea, joiden pituudet olivat 10 cm. Nämä injektoriputket eivät millään tavalla häirinneet nestevirtausta. Juoksupyörää pyöritettiin 10 nopeudella 2100 rpm.

Saavutetut tulokset on raportoitu kuviossa 4 esitetyssä diagrammissa. Kuten havaitaan, yli 550 kN/m2 paine saavutettiin helposti jopa 190 m3/h virtausnopeudella. Lisäksi jopa 15 15% ilmaa injektoitiin helposti pumpattuun veteen ilman, että juurikaan vaikutettiin pumpun tehoon, käyttämällä vain 200 kN/m2 ilmanpainelähdettä.

Luonnollisesti useita modifikaatioita voidaan tehdä edellä 20 esitettyihin toteutusmuotoihin ilman, että poiketaan oheisten patenttivaatimusten suojapiiristä.

• * » • · » · t * » * t* f > » i • * · * * · • * · » · · * ♦ · » · t · · > ·

Claims (13)

1. Keskipakopumppu (1), nesteen pumppaamiseen ja samanaikaisesti kaasun injektoimiseen pumpattavaan nesteeseen, joka pumppu käsittää: a) pesän (3), joka rajoittaa sisemmän, olennaisesti sylinte-rimäisen kammion, jossa on kaksi vastakkaista, keskenään samankeskistä päätyseinää (7, 9); b) nesteen syöttökohdan (11), joka on avoimessa yhteydessä kammion (5) kanssa, ja joka on samankeskinen kammion kanssa ja avautuu yhteen (17) sen päätyseinistä; c) nesteen poistokohdan (13), joka on avoimessa yhteydessä kammion(5) kanssa ja ulottuu tangentiaalisessa suunnassa ulos kammiosta; d) pyörivän juoksupyörän (15), joka on asennettu pyörivästi kammion (5) sisään ja käsittää kammion kanssa samankeskisen : yhden levyn (19), joka levy ulottuu lähelle päätyseinää (9), • · , ,·. joka on vastapäätä sitä seinää, jossa nesteen syöttö (11) * · · avautuu; • · • · · • · · • t · e) voima-akselin (25) , joka on samankeskinen ja jäykästi • · · » kiinnitetty mainittuun yhteen levyyn (19) juoksupyörän (15) • pyörittämiseksi määrättyyn suuntaan kammion (5) sisällä; • · • · · • · **’ f) kaasunsyöttöputken (33) , joka on samankeskinen ja jäykäs- • » · ti yhdistetty juoksupyörään (15) pyöriäkseen tämän mukana, • · · ja jossa kaasunsyöttöputkessa on kaasunsyöttökohta, joka • sijaitsee pesän ulkopuolella; ja • M · » • · g) ainakin yhden kaasuinjektoriputken (41), joka on jäykästi 1β 111814 kiinnitetty kaasunsyöttöputkeen (33) pyöriäkseen sen ja juoksupyörän (15) kanssa samanaikaisesti, johon juoksu-pyörään kaasunsyöttöputki on liitetty, jolloin mainittu ainakin yksi injektoriputki (41) on kohtisuorassa syöttöput-keen nähden ja ulottuu säteen suunnassa pesän sisään, ja jolloin tämän ainakin yhden injektoriputken yksi pää on avoimesti yhteydessä syöttöputken kaasun poistokohdan ja toisen säteen suunnassa vastakkaisen pään (43) kanssa, joka vastakkainen pää rajoittaa kaasusuuttimen, joka aukeaa pesän sisään säteen suuntaisella etäisyydellä kaasunsyöttöputkesta (33), joka säteen suuntainen etäisyys on pienempi kuin mainitun yhden levyn (19) säde; tunnettu siitä, että: h) keskipakopumpun pyörivä juoksupyörä (15) käsittää toisen levyn (17), jolla on sama säde kuin mainitulla yhdellä levyllä (19), jotka molemmat levyt ovat samankeskisiä kammion kanssa ja joka toinen levy (17) on jäykästi liitetty mainittuun yhteen levyyn (19) ja sijaitsee sellaisella etäisyydellä ensimmäisestä levystä (19) , että se on lähellä ·. : päätyseinää, johon nesteen sisääntulo (11) avautuu, jolloin « · mainitussa toisessa levyssä (17) on myös keskiaukko (21), joka mahdollistaa nesteen injektoimisen syöttökohdan kautta • · , kammioon (5) ; • · · * * I i) mainituissa yhdessä ja toisessa levyssä (17, 19) on ... vastakkaiset tasaiset pinnat, jotka ovat toisiaan kohti, ja joista ulkonee useita ripoja (23, 23'); j) voima-akseli (25) ulottuu pesän (3) ulkopuolelle nesteen syöttökohtaan (11) nähden vastakkaisessa suunnassa; • · » • I · · k) kaasunsyöttöputken (33) kaasunsyöttökohta on liitetty pyörivän tiivistysliitoksen (37) kautta painekaasulähteeseen it 111814 (39); ja 1. mainittu ainakin yksi kaasunsyöttöputki (41) ulottuu pesän sisään keskietäisyydelle juoksupyörän yhden ja toisen levyn (17, 19)väliin; ja jolloin keskipakopumpulla on pumpattavissa nestettä yli 550 kN/m2 paineessa virtausnopeuden ollessa jopa 190 m1 2/h samalla kun injektoidaan ja liuotetaan nesteeseen jopa 15% kaasuti-lavuus.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että se käsittää useita kaasuinjektoriputkia (41), jotka ovat identtisiä muodoltaan ja jotka on sijoitettu symmetrisesti kaasunsyöttöputken (33) ympärille, jolloin ne ulottuvat samassa tasossa yhden ja toisen levyn (17, 19) kanssa yhdensuuntaisesti ja ovat avoimessa yhteydessä syöttöputken kaasunpoistokohdan (35) kanssa. Patenttivaatimuksen 2 mukainen keskipakopumppu, tunnettu siitä, että se käsittää viisi inj ektoriput- i » ,·, : kea (41) . * · 2 Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen keskipakopumppu, , tunnettu siitä, että rivat, jotka on sijoitettu mainittujen yhden ja toisen levyn (17, 19) vastakkaisille * · · tasaisille pinnoille, on yhdistetty toisiinsa siipien (23') .. . muodostamiseksi, jotka siivet ulottuvat säteen suunnassa ulospäin toiseen levyyn (17) tehdystä aukosta poispäin sillä tavalla, että ne eivät häiritse mainittujen yhden ja toisen levyn välissä olevia kaasuinjektoriputkia (41) . • · *

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen keskipakopumppu, tunnettu siitä, että rivat, jotka on sijoitettu mainittujen yhden ja toisen levyn (17, 19) vastakkaisille 111814 18 tasaisille pinnoille, ulkonevat mainituista levyistä sellaiselle etäisyydelle, että niiden väliin jää rako, mikä antaa tilaa kaasuinjektoriputkille (41), jolloin juoksupyörän (15) ensimmäinen ja toinen levy (17, 19) on liitetty toisiinsa useilla tangoilla (22).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen keskipakopumppu, tunnettu siitä, että rivat (23) ovat kierukkamaisia ja säteen suunnassa ulospäin kaarevia juoksupyörän (15) pyörimissuuntaan nähden vastakkaisessa suunnassa.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1, 2, 3 tai 6 mukainen keskipakopumppu, tunnettu siitä, että kaasunsyöttöputki (33) ulottuu samankeskisesti sekä nesteen syöttökohdan (11) että juoksupyörän (15) toisen levyn (17) aukon (21) läpi voima-akselin (25) suuntaan nähden vastakkaisessa suunnassa, jonka kaasunsyöttöputken (33) yhdessä päässä on kaasunpoistokohta (35), joka on irrotettavasti kiinnitetty yhteen levyyn (19), johon on jo liitetty voima-akseli (25), mikä aikaansaa syöttöputken jäykän liitoksen juoksupyörään (15), jolla kaasunsyöttöputkeila on toinen, vastakkainen • · .·, ; pää, jossa on kaasunsyöttökohta, joka on toiminnallisesti * · · , liitetty pyörivään tiivistysliitokseen (37) .

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen keskipakopumppu, * » · tunnettu siitä, että nesteen syöttökohta (11) on L- • · t muotoinen ja kaasunsyöttöputkessa (33) on vastakkainen pää, .. . joka ulkonee L-muotoisesta syöttökohdasta ja on liitetty pyörivään tiivistysliitokseen (37) . » ♦

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen ·,.,· keskipakopumppu, tunnettu siitä, että | kaasunsyöttöputki (33) on kiinteä osa voima-akselia (25) . • · » · • ·

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen 111814 19 keskipakopumppu, tunnettu siitä, että säteen suuntainen etäisyys, jolla mainitun ainakin yhden injektoriputken (41) pää 43) ulottuu poispäin, on olennaisesti lyhyempi kuin mainitun yhden ja toisen levyn (17, 19) säde.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mukaisen keskipakopumpun käyttö ilman injektoimiseen jäte- tai selkeytettyyn veteen samalla kun nestettä pumpataan.

12. Menetelmä kaasun injektoimiseksi ja liuottamiseksi nesteeseen samalla kun nestettä pumpataan jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mukaisessa keskipakopumpussa (1), tunnettu siitä, että injektoitava ja liuotettava kaasu syötetään paineenalaisena ainakin yhden kaasuinjektoriputken (41) läpi, joka ulottuu säteen suunnassa pyörivän juoksupyörän (15) mainitun yhden ja toisen levyn (17, 19) väliin jäävään rakoon säteen suuntaiselle etäisyydelle, kun juoksupyörää pyöritetään voima-akselin (25) avulla. * · • · ,·, : 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, • · tunnettu siitä, että kaasu on ilmaa ja neste jäte- * * · tai selkeytettyä vettä. • * · * · · 111814 20