HU199594B - Turbine pump for delivering gas-containing media - Google Patents

Description

A találmány tárgya örvényszivattyú gáztartalmú közegek szállításához, amely örvényszivattyú felépítésére, nézve egy vagy több fokozatú, és gáz leválasztására szolgáló szerkezettel van ellátva. ' 5

Általában véve nehézségekbe ütközik órvényszivattyúkkal olyan folyadékok szállítása, amelyek gázt is tartalmaznak. Ha a szállított közeg gáztartalma igen nagy, akkor szállítás közben a szivattyúban fellépő erős centrifuga- 10 lis erők hatására az őrvényszivattyú lapátkeréken belül a szállított közeg gázra és folyadékra válik szét. Ezen probléma megoldására ismeretesek olyan gázleválasztók, amelyeket az örvényszivattyú elé kapcsolnak, 15 és így a járókerékre csupán gázmentesitett szállítandó közeg jut.

A DE-OS 23 61 328. számú közrebocsátási iratból olyan további megoldás ismeretes, amelynél a lapátkeréken belül a szállított 20 közegből kiválasztott gázbuborékokat az egyes járólapátok szívóoldalánál elrendezett nyílásokon át eltávolítják. A járókerék mögött található nyomóoldali készülékfalon a szivattyútengelynél további nyílások vannak, 25 és ezeken át távo-lítják el a járókerék mögött található gázpárnát. Kettősárajnú járókerék esetére olyan megoldási változatot ismertetnek, amelynél a járókerékből elszívott gázokat a szivattyútengelyen át vezetik el. 30

A találmány révén megoldandó feladat abban áll, hogy egy-vagy több fokozatú örvényszivattyúkhoz olyan gázleválasztót fejlesszünk ki, amely kevésbé költséges módon és nagy áramlási veszteség nélkül megbíz- 35 hatóan végzi el a gázmentesítést.

A kitűzött célt olyan gázleválasztóval ellátott örvényszivattyúval oldottuk meg, amelynek első járókerék után kapcsolt és szivattyútengely irányában kiterjedő leválasztó kamrá- 40 ja van, amelynek hossza legalább a kétszerese egy szivattyúfokozatnak, továbbá a leválasztókamra járókerékkel ellentétes végén a szivattyútengelyt körülvevő gázgyűjtővel van ellátva, valamint a gázgyűjtő és leválasztó kamra belső fala között a gázmentesített szál- ⁴⁵ lítandó közeg számára átömlönyílások vannak elrendezve.

A találmány szerinti megoldás egy másik változatánál első szivattyúfokozat elé van 50 leválasztókamra kapcsolva, amelynek hossza legalább kétszerese egy szivattyúfokozatnak és a leválasztókamra belépő oldalán a szállítandó közeget a fal felületére érintő irányú áramlásra kényszerítő terelő szerkezet van ₅₅ elrendezve, míg a leválasztókamra kilépő oldalán a szivattyútengelynél elrendezett gázgyűjtő van és a gázgyűjtő, valamint a leválasztókamra belső fala között a gázmentesített szállítandó közeg számára átömlő nyílások vannak kialakítva. ⁰⁰

Azon megoldásnál, ahol a leválasztókamra az első járókerék után van elrendezve, és amelynek átmérője egyenlő vagy nagyobb, mint a járókerék átmérője, elérhető, hogy a szállított gáztartalmú folyadék az örvényszi- 65 2 vattyú járókereke által közölt perdület hatására a leválasztókamra falfelületéhez képest érintő irányban forogjon. A gáz és a folyadék egymástól eltérő sűrűsége következtében a folyadékban levő gázok a l^választókamra közepe felé nyomulnak és összegyűlnek a szivattyútengely mentén. Ezen leválasztókamra hatásmódja hasonló, mint egy radiális cikloné. A leválasztókamra megadott hosszúsága mellett megbízhatóan leválasztható a gáz, amely a szivattyútengelynél elrendezett és a leválasztókamrának az örvényszivattyú járókerekével ellentétes oldalán található gazgyűjtő fog fel. A gázmentesített szállított közeg a gázgyűjtőn kívül azt megkerülve áramlik, majd ezután célhelyre továbbítható.

A találmány szerinti örvényszivattyú azon változatánál, ahol a leválasztókamra az első szivattyúfokozat előtt van elrendevze, a gáz leválasztásához szükséges perdületet nem a forgó járólapát, hanem a terelőszerkezet állítja elő. A terelőszerkezet a rajta átáramló gáztartalmú közegnek perdületet ad, amely a terelőszerkezetből kilépve a perdület hatására a leválasztó kamra fala mentén érintő irányban forogva áramlik. A centrifugális erők hatására kiváló és alacsonyabb sűrűségénél fogva a szivattyútengely mentén összegyülemlő gázt a gázgyűjtő fogja fel.

A találmány szerinti örvényszivattyú egyik többlépcsős kiviteli alakjánál a leválasztó kamra első járókerék után, valamint járókereket és terelőszerkezetet tartalmazó szivattyúfokozat előtt van elrendezve. Ezen megoldás révén a leválasztókamra fúrólyukba helyezhető szivattyúk vagy búvárszivattyúk esetén is kifejti a kívánt hatást. Mivel a leválasztókamra külső átmérőjének nem kell nagyobbnak lennie, mint a szivattyúház külső átmérője, ezért az ilyen gázleválasztó szerkezettel ellátott örvényszivattyú különösen alkalmas fúrólyukba való alkalmazáshoz. Az első örvényszivattyú járókerék szerepe abban áll, hogy a leválasztókamrában érintő irányú forgásba hozza a gáztartalmú szállítandó közeget. Az ennek eredményeként létrejövő gázelválasztás teszi lehetővé, hogy a tulajdonképpeni szivattyúfokozathoz vagy szivattyúfokozatokhoz gázmentes közeg kerülhessen. Az ezt követő szivattyúfokozatok járókerekei ezen megoldás révén az optimális hatásfok tartományában üzemeltethetők.

A találmány szerinti örvényszivattyú különböző kiviteli alakjainál tartóelemek kötik össze a gázgyűjtőt a leválasztókamrával, vagy pedig a gázgyűjtő forgásmereven össze van kapcsolva a szivattyútengellyeí. így például bordák, kengyelek vagy megfelelően kialakított peremek tartják a gázgyűjtőt a szivattyútengely menti helyzetben. Lehetséges továbbá a rögzítőelemek olyan formájú kialakítása, amelynek révén szükség ecetén a perdületbe hozott folyadékáram perdületmentessé tehető. A gázgyűjtő alakjára nézve például harang, fazék vagy egyéb alakú lehet

-2HU 199594 Β és megfelelő esetben közvetlenül a szivattyútengelyre erősíthető.

A találmány szerinti örvényszívattyú további kiviteli alakjánál a rögzítőelemekben és/vagy a szivattyútengelyben a gázgyűjtő belső terével közlekedő gázelvezető járatok vannak kialakítva. Ezen járatok segítségével a gázgyüjtőben gáztérfogat eltávolítható, és például csővezetéken át a folyadék felszíne főié, illetve megfelelő betápláló berendezés segítségével az örvényszivattyú nyomóvezetékébe táplálható.

Olyan esetekben például, amikor a kívánt gázokat cső- vagy tömlővezetéken át a folyadékfelszínre kell felvezetni, akkor ezen gázelvezető vezeték elején visszacsapolószelep helyezhető el. Ezen intézkedés révén megakadályozható, hogy a szivattyú leállításakor a szállítandó közeg benyomuljon a gázelvezető vezetékbe. Üzemi állapotban a víznyomás lecsökken a visszacsapolószelepnél, amely ezt kővetően automatikusan kinyílik és lehetővé teszi a gáz elvezetését. További lehetőségként megemlíthető, hogy a leválasztókamrán kívül vákuumot előállító szerkezet rendezhető el. Beépíthető például egy olyan sugárszivattyú, amely a szállított közeg egy részáramát használja fel és segítségével elvégezhető a gázleválasztás, illetve meg is növelhető. Ilyen esetben nincs szükség visszacsapószelepre.

A találmány szerinti gázleválasztóval ellátott örvényszivattyú lényeges előnye, hogy kihasználja az első örvényszivattyú lapátkereke, illetve a terelőszerkezet által előállított perdületet. A gázleválasztón belül az áramlási veszteség csekély értékű és csupán a felületeken kialakuló súrlódás függvénye, szemben a korábbról ismert és az örvényszivattyúk elé kapcsolt, költséges módon kialakított áramlási utakkal ellátott gázleválasztókkal, a találmány szerinti megoldás áramlástani szempontból különleges előnyös.

A találmány szerinti megoldás gyakorlati megvalósítása során egy szokásos többlépcsős örvényszivattyúhoz képest járulékosan az okoz költséget, hogy hosszabb szivattyútengelyt és egy igen egyszerű leválasztókamrát kell kialakítani. Semmi akadálya sincs azon megoldásnak, hogy a már meglévő többlépcsős fúrólyuk-szivattyúkat a találmány értelmében átalakítsák, és utólagosan gázleválasztóval lássák el. Az átalakításhoz csupán megfelelő hosszúságú szivattyútengely szükséges. Szükségeseién a gázgyűjtőnél és/vagy a terelőszerkezetnél járulékosan csapágy helyezhető el a szivattyútengely számára.

A találmányt a továbbiakban a rajzon bemutatott példakénti kiviteli alakján ismertetjük részletesebben, amely a találmány szerínfí örvényszivattyú búvárszivattyúként kialakított változatát mutatja hosszmetszetben.

A rajzon példaként bemutatott búvárszivattyú a rajzon nem ábrázolt, csupán csatlakozócsonkjával-jelzett 1 hajtómotorral, 3 ten4 gelykapcsolón át kapcsolatban levő 2 szivatytyúrészt tartalmaz. A 2 szivattyúrész az ábrár zolt kiviteli alaknál 4 visszacsapó szelepen át nem ábrázolt nyomóvezetékhez kapcsolódik. Egy ily módon összeállított szerkezetet gyakran süllyesztenek le fúrólyukakba, üregekbe és hasonlókba, amely ezután a szállítandó közeget közvetlenül saját környezetéből szívja fel. Az ehhez szükséges 5 szívónyílás a 3 tengelykapcsolónál van elrendezve. A beszívott közeg először első 6 járókerékre ömlik, majd innét közvetlenül hengeres formájú 7 leválasztókamrába jut. Ennek hosszúsága legalább kétszerese egy szivattyúfokozat hosszúságának. Az örvényszivattyú 6 járókereke megperdíti a szállítandó közeget, amely ezt követőleg, érintő irányú, spirálvonalú mozgásban halad a 7 leválasztókamra fala mentén, eközben a szállított közegben található gázok kiválnak és összegyűlnek az eltérő sűrűség hatására a 8 szivattyútengely mentén. A szállítandó közeg gáztartalmától függően a szívóoldalon különlegesen nagyméretű belépőtartománnyal kialakított 6 járókerék alkalmazható. Ennek révén megakadályozható, hogy az összegyűlő gázbuborékok lezárják a belépő tartományt és kielégítően áramolják a gáz-folyadék keverék. Az első járókerék azonban tetszőleges alakú lehet, annak figyelembevételével, hogy az általa előállított perdületnek elegendőnek kell lennie a leválasztókamrában a gáz elválasztásához, így tehát az alkalmazandó 6 járókerék kiválasztása az örvényszívattyú teljes szállítási mennyiségének megfelelően kell történnie. Következésképp nem szabad csillapító hatást kifejtenie, illetve mérete nem lehet kisebb, mint ami megfelel a teljes szállított mennyiségnek.

Az ábrán bemutatott 7 leválasztókamra gyűrűalakú 9 peremmel van ellátva, amelynek méretei egy szokásos 20 szivattyúfokozat 10 házának pereméhez illeszkedik. Ezen 9 peremhez hegesztéssel 11 csodarab illeszkedik, amelynek másik vége kúpos 12 átmeneti részszel, második 13 csatlakozóperemmel van összeerősítve. Ezen 13 csatlakozóperem méreteit tekintve ugyancsak megegyezik egy 20 szivattyúfokozat 10 házának peremével.

Á 7 leválasztókamrának az első 6 járókerékkel szembenfekvő végén tárcsaalakú 15 tartóelem van elrendezve, amelyre a 8 szivattyútengelyt körülölelő és rövid csodarabként kialakított 14 gázgyűjtő van ráhegesztve. A 11 csődarab fala és a 14 gázgyűjtő között a 15 tartóelemben áramlástani szempontból kedvezően kialakított 16 átömlőnyílások vannak elrendezve, amelyek az áramlást a lehető legkisebb veszteséggel a következő 20 szivattyúfokozatra vezetik. A 14 gázgyűjtő gyűjtőtere a 15 tartóelemben kialakított 17 furatokon át a kerületen kialakított gyűrűs 18 horonnyal van összeköttetésben. így egyszerűen a 7 leválasztókamra külső átmérőjén kialakított furat segítségével a gyűrűs 18 horony 19 gázlevezetéshez kapcsolható.

-3nu d

Természetesen az is megoldható, hogy a 14 gázgyűjtő forgásmereven össze legyen kötve a 8 szivattyútengellyel, mikor is a felgyülemlett gázok közvetlenül a 8 szivattyútengelyen át vezethetők el. Az ábrán bemutatott 5 tárcsaalakú 15 tartóelem helyett megfelelően kialakított bordák, rudak és hasonlók is alkalmazhatók. A 14 gázgyűjtő hengeralakú, harangalakú, tölcséralakú vagy más hasonló részként, amelyik lemezből préseléssel is elő- 10 állítható. A gázleválasztó teljes hossza előnyösen úgy van megválasztva, hogy egyetlen szivattyúfokozat hosszának többszöröse legyen. Ezen intézkedés révén egy többfokozatú szivattyú viszonylag alacsony költséggel a 15 mindenkori üzemi viszonyokhoz adaptálható.

Azon esetekben, amikor a gázgyűjtő forgásmereven van hozzákapcsolva a szivattyútengelyhez, akkor a tartóelem vagy tartóelemek olyan alakúak lehetnek, amelyek a gáz- 20 gyűjtő által előállított járulékos perdületet kiegyenlítik. Ugyanennek a fordítottja is megvalósítható, mikor is a tartóelemek segítségével az eltávozó és gázmentesített szállitótf közeg megperdíthető és ezáltal lehetővé válik, 25 hogy perdülettel együtt áramolják rá a következő szivattyúfokozatra.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK _χ

   1. örvényszivattyú gáztartalmú közegek szállításához, amely egy vagy több szivattyúfokozatot és gázleválasztó szerkezetet tartalmaz, azzal jellemezve, hogy első járókerék 35 (6) után elrendezett szivattyútengely irányú leválasztókamrát (7) tartalmaz, amelynek hosszúsága legalább kétszerese egy szivattyúfokozat (20) hosszúságának és a leválasztókamrának (7) az első járókerékkel (6) szem- 40 benfekvő végén szivattyútengelyt (8) körülölelő gázgyűjtő (14) van, valamint a gáz6 gyűjtő (14) és a leválasztókamra (7) belső felülete között a gázmentesített közeg számára kialakított átömlőnyílások (16) vannak.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti örvényszivattyú, azzal jellemezve, hogy többfqkozatú örvényszivattyúként van kialakítva és a. leválasztókamra (7) az első járókerék (6) után, valamint járókereket és térelőszerkezetet tartalmazó szivattyúfokozat (20) előtt van elrendezve.
3. 3. örvényszivattyú gáztartalmú közegek szállítására, amelynek egy vagy több szivatytyúfokozata és gázleválasztó szerkezete van, azzal jellemezve, hogy első szivattyúfokozata előtt leválasztókamra (7) van elrendezve, amelynek_ hosszúsága legalább kétszerese egy szivatfyűFokozatnosszúságának és a leválasztókamra (7) beáramlási tartományában a szállítandó közeget falmenti érintőirányú áramlásra kényszerítő terelőszerkezet van elrendezve, továbbá a leválasztókamra (7) kiáramlási tarományában a szivattyútengely (8) tartományában található gázgyűjtő (14) van elrendezve, valamint a gázgyűjtő (14) és a leválasztókamra (7) belső fala között a gázmentesített szállítandó közeg számára átömlőnyílások vannak elrendezve.
4. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti örvényszivattyú, azzal jellemezve, hogy a gázgyűjtőt (Í4j tartóelem (15) kapcsolja a leválasztókamrához (7).
5. 5. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti örvényszivattyú, azzal jellemezve, hogy a gázgyűjtő (14) forgásmereven csatlakozik a szivattyútengelyhez (8).
6. 6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti örvényszivattyú, azzal jellemezve, hogy a tartóelemekben (15) és/vagy a szivattyútengelyben (8) a gázgyűjtő (14) belső terével közlekedő gázelvezető furatok (17) vannak kialakítva.