HU222385B1

HU222385B1 - Centrifugal pump with air cell and two or more leveled blade wheel for mixing several mediums

Info

Publication number: HU222385B1
Application number: HU0004992A
Authority: HU
Inventors: Ferenc Inotay; Mária Bata; Antal Frányó
Original assignee: Ferenc Inotay; Mária Bata; Antal Frányó
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2003-06-28
Also published as: HUP0004992A2; HU0004992D0

Abstract

A találmány tárgya légkamrás többszintes járókerekű szivattyú, melynélaz alsó, folyadéktovábbító nyitott, dugulásmentes járókerékrészalaplapja feletti részen egy- vagy többfokozatú ventilátorszerűlapátsor (5) van elhelyezve, amely a szekunder közeget vezeti be aszivattyúház keverőterébe. A szekunder közeg megfelelő mennyiségűbevezetése érdekében olyan többfokozatú ventilátorkerék-részt (3)alkalmaznak, melynek lapátszárnyai (5) túlnyúlnak a járókerékalaplapján (4). A keveredés és elegyedés megfelelő biztosításátszolgálja a felszálló vertikális nyomócső mamutszivattyúként valóalkalmazása. ŕThe present invention relates to an air-chamber multilevel impeller pump having a single or multi-stage fan-like impeller row (5) above the lower, non-clogging impeller base plate of the fluid conveyor, which introduces the secondary medium into the mixing chamber of the pump housing. In order to introduce a sufficient amount of secondary medium, a multistage fan wheel part (3) is used, the blade wings (5) of which extend beyond the impeller base plate (4). The application of the ascending vertical discharge pipe as a mammoth pump serves to ensure adequate mixing and mixing. ŕ

Description

Az élelmiszer-, vegyi és környezetvédelmi ipar területén sokszor szükség van különböző elegyek, keverékek előállítására, és zárt térben való kezelésére, továbbítására. Ezek a berendezések napjainkban több egységből tevődnek össze. Külön adagoló-, keverő-, elegyítő-, homogenizáló- és továbbítóberendezések szolgálják e sokrétű feladat megvalósítását. Számos fajtája, típusa ismert e különféle berendezéseknek, amelyeket erre a célra a felsorolt iparágakban alkalmaznak.In the food, chemical and environmental industries, it is often necessary to produce various mixtures, mixtures and to handle and transfer them indoors. These devices today consist of several units. Separate dispensing, mixing, mixing, homogenizing and conveying equipment serve this versatile task. Many different types and types of these devices are known for use in the industries listed.

Megemlítjük a számos berendezés egy-két gyakran alkalmazott fajtáját, típusát, találmányunk előnyeinek felsorolása előtt, azzal a szándékkal, hogy tiszta képet adjunk a ma ismert, folyamatokat kiszolgáló sokféle eszközről és berendezésről, azok hibáiról, hátrányairól, és ezután ismertethessük az általunk feltalált gépi berendezés előnyeit.Before mentioning the advantages of the present invention, we will mention one or two of the many commonly used types, types of equipment, in order to give a clear picture of the various process-serving tools and equipment known today, their failures, drawbacks, and benefits.

Ismert probléma a különféle anyagokkal dolgozó iparágakban, különösen a vegyipar, élelmiszeripar és környezetvédelmi eszközöket gyártó ipar területén a szükséges különböző térfogatsúlyú anyagok elegyítése, az elegyek és keverékek homogenizálásának biztosítása, ezek célgépeinek sokrétűsége. A termék-előállítók részéről sokféle feladat elvégzését és célgépek beszerzését igényli fenti folyamatok eredményes megvalósítása. A végső termék előállításához keverni, elegyíteni, homogenizálni, és zárt térben továbbítani kell az összetevő alapanyagot, folyadékot, gázt, szilárd porított anyagot, hogy a végtermék előálljon.Known problems in the various materials industries, especially in the chemical, food and environmental industries, are the mixing of materials of different bulk weights, ensuring the homogenization of mixtures and mixtures, and the versatility of their target machines. Product manufacturers require a variety of tasks and target machines to successfully implement the above processes. To make the final product, it is necessary to mix, blend, homogenize and transfer the ingredient raw material, liquid, gas, solid powdered material in an enclosed space to produce the final product.

Napjainkban a megfelelő behatások és továbbítási igények elérésére több eljárást és berendezést alkalmaznak, melyek közül ismertetjük az általunk feltárt, szabadalmaztatottakat.Nowadays, several processes and equipment are used to obtain the appropriate influences and transmission requirements, of which we have disclosed the patented ones.

Ilyen találmány hazánkban a P 99 01709 üi. számú szabadalmaztatás alatt lévő bejelentés, „Eljárás kémiai és biotechnológiai folyamatok elemeinek elegyítésére, keverésére, potenciális energiájuk növelésére, kéttengelyű keverő, folyadékelegy-emelő berendezéssel”, melynek lényegét a kéttengelyű keverés és bolygóműves meghajtás jellemzi, amely a berendezést bonyolulttá, rosszabb hatásfokúvá teszi. Ez a találmány nem említi a légnyomásos felhajtóerő alkalmazásának lehetőségét.Such an invention is known in Hungary as P 99 01709. patent application, "A process for mixing, mixing, increasing the potential energy of chemical and biotechnological process elements with a biaxial mixer, fluid mixture lifting device", the essence of which is biaxial mixing and planetary propulsion, which makes the device cumbersome. This invention does not mention the possibility of applying a pressurized buoyancy.

Másik hasonló szabadalom a német 2455456 lajstromszámú találmány, melynél egy cellás járókerék állítja elő a keveréket, és a cellák áttört alaplemezén továbbítja a csigaházba, majd a nyomócsőbe.Another similar patent is German Patent Application No. 2455456, in which a cell impeller produces a mixture and transmits it on the pierced base plate of the cells to the screw housing and then to the discharge pipe.

Hasonló megoldást mutat az FR 2401694 lajstromszámú szabadalom. Ez a találmány a két elemet, víz és gáz elegy összekeverését a járókerék két oldalára való vezetéssel a vízfelszín alatt valósítja meg, szabad kiömléssel, hosszú hajtótengellyel.Patent FR 2401694 discloses a similar solution. This invention accomplishes the mixing of two elements, a mixture of water and gas, by guiding both sides of the impeller below the surface of the water, with a free spout and a long drive shaft.

Egyik megoldás sem alkalmazza a szekunder közeg, többnyire légnemű gázanyag több légkamrás elősűrítését, és ezután való bevezetését a primer folyadékközegbe. Nem említik a felszállónyomócső alkalmazását légnyomásos szivattyúként, nincs megoldva a felesleges szekunder közeg visszavezetése a rendszerbe.Neither solution utilizes pre-compressing the secondary medium, usually gaseous gaseous material, and then introducing it into the primary fluid medium. There is no mention of the use of a riser as a pneumatic pump, and there is no solution for recirculating excess secondary fluid into the system.

A találmány szerinti légkamrás többszintes járókerekű szivattyú azon a felismerésen alapul, hogy szivattyújárókerék szekunder közeget bevezető felső, egy- vagy többfokozatú lapátrésze a folyadéknál jóval kisebb térfogatsúlyú közeget megfelelően felgyorsítva olyan mozgási energiával lássa el, mely képes a jóval nagyobb térfogatsúlyú közegbe, folyadékba bejuttatni a perdülethatás, centripetális gyorsulás és nyomásnövekedés eredményeként.The air chamber multilevel impeller pump of the present invention is based on the discovery that the upper, single or multi-stage impeller portion of the impeller impinging secondary medium provides an accelerating fluid mass which can transfer fluid to a greater volume, , as a result of centripetal acceleration and pressure increase.

A primer közeget bevezető alsó járókerékrész a folyadékot szívja be az alsó beömlőnyíláson, melynek átmérője megegyezik az egy- vagy kétcsatornás, esetleg hátrahúzott vortex járókerék szabad átömlő-keresztmetszetével. Ennek eredményeként a szívócsonk átmérőjével azonos méretű darabos szennyeződést is dugulásmentesen tud továbbítani a nyomócsőbe. A szívócsonk és a járókerék szabad átömlő-keresztmetszetét célszerűen, minimálisan 65 mm átmérőjűre kell méretezni.The lower impeller inlet to the primary medium draws fluid into the lower inlet having a diameter equal to the free cross-sectional area of the single or dual channel or possibly retracted vortex impeller. As a result, you can also transfer a piece of dirt of the same size as the suction nozzle to the pressure pipe without plugging. The free cross-section of the inlet manifold and the impeller should preferably be dimensioned to a minimum diameter of 65 mm.

A járókerék felső része, a szekunder közeget bevezető és nyomásfokozó sűrű lapátos, megfelelően kiválasztott másodfokú görbe alakkal rendelkező difiuzor jellegű csatornákból áll, a lapátok alaplemezen való túlnyúlásával.The upper part of the impeller, comprising the secondary fluid inlet and pressure booster, consists of a dense paddle with diffuser channels having a properly selected second degree curve shape, the blades extending over the base plate.

A középső, gyűrő alakú nyíláson áramlik be a szekunder közeg a lapátokhoz. A járókerék alaplapján elhelyezett és méretezett nyílásokon át beömlő primer közeg segíti elő a kisebb térfogatsúlyú felülről betáplált szekunder közeg bekeveredését és bejuttatását a csigaház nyomóterébe, oly módon, hogy az alsó térben forgó járókerék ne kapjon gázos elegyet, keveréket, és ne alakulhasson ki kavitációs jelenség. Ennek megakadályozására szolgál a két kerékrészt elválasztó beépített lemez is, mely a szivattyúház belső terét két részre választja.The secondary annulus flows through the central annular opening to the blades. The primary fluid inlet through the orifices on the impeller base plate facilitates the incorporation and delivery of a lower volume top-fed secondary fluid into the pressurized space of the worm body such that the lower impeller is not agitated, agitated, or formed. The built-in plate separating the two wheel sections, which divides the pump housing interior into two parts, also prevents this.

A szekunder közeg nyomásnövekedésének fokozására a felső lapátrész több, egymás fölé helyezett elemből is állhat. Ebben az esetben minden elem közé átvezető zárt teret is ki kellett alakítanunk. Ezen az átvezetőtéren keresztül jut az egyes fokozatokban előgyorsított és nagyobb nyomású szekunder közeg a következő fokozatú ventilátoregységbe.In order to increase the pressure increase in the secondary medium, the upper blade portion may consist of a plurality of superposed elements. In this case, we also had to create a closed space between each element. Through this passage, the secondary medium in each stage is pre-accelerated and pressurized to the next stage fan unit.

A nyomásfokozó kerékelemek átvezetőterének külső záróburkolatán egy/kettő, szabályzócsavaros, menetes furat szolgál a beömlő folyadékfázis eltávolítására. Ennek alkalmazásával megszűnik az a veszély, hogy az esetleg és/vagy leálláskor a felső lapátokra kerülő folyadékfázis elzárja a kisebb térfogatsúlyú szekunder közeg beáramlását a keverőtérbe.One / two adjusting screw threaded holes are provided on the outer closing cover of the passage area of the pressure-boosting wheel members to remove the inlet liquid phase. Applying this eliminates the risk that the liquid phase on the upper blades, if any, and / or when stopped, will block the flow of a lower volume secondary medium into the mixing chamber.

Az első fokozat járókerekének ellátását a felette lévő légkamra biztosítja, melybe a kinyúló csonkon át kerül be, majd a tengely körül kialakított gyűrűnyíláson át ömlik a járókerék belső terébe a szekunder közeg.The impeller of the first stage is provided by the upper air chamber, which enters it through the protruding nipple, and then the secondary medium flows through the annular aperture formed around the shaft.

A szivattyú nyomócsonkján kiömlő keverék/elegy a szivattyúakna mélységétől függően megfelelő hosszú vertikális nyomócsőbe kerül, melyben a keverék/elegyben lévő kisebb térfogatsúlyú közeg és az előresiető gázbuborékok légnyomásos szivattyúhatást is eredményeznek a mamutszivattyú elve szerint.Depending on the depth of the pump shaft, the mixture / mixture discharged at the pump discharge port is fed into a suitably long vertical discharge pipe in which the mixture / mixture of lower volume and propellant gas also results in a pressurized pump effect according to the mammoth pump principle.

Ezt a hatást kihasználva egyrészt csökkenthető az energiabevitel, másrészt a felesleges és az elegyből kiváló gázok szívóaknába való visszavezetésével a keverőhatás, a turbulencia és a kémiai, biológiai folyamatok gyorsítása is elősegíthető.This effect can be used both to reduce energy intake and to help mixing, turbulence and acceleration of chemical and biological processes by returning excess and excess gases to the sump.

Ennek eléréséhez alkalmazzuk a nyomócső felső részén, a továbbvezető cső csatlakozási pontja felett a lég2To achieve this, apply air to the upper part of the pressure pipe above the connection point of the feed pipe.

HU 222 385 BI tartálynak kiépített csőtoldatot, melyből vízzáró úszó golyósszelepen keresztül távozhat a kivált gázmennyiség a szívóaknába.EN 222 385 BI tank, from which gas can be discharged into the sump through a water-tight floating ball valve.

A visszavezetett gáz nyomása a továbbvezető nyomócső áramlási ellenállásától és a geodéziai adottságoktól függ. Általában az alkalmazott technikai területeken ez az érték 3-10 m v. o. nyomás.The pressure of the recirculated gas depends on the flow resistance of the downstream pipeline and the geodesic characteristics. Usually in the technical fields used this value is 3-10 m v. She. pressure.

A találmányt kiviteli tervek szerint rajzolt vázlatokon mutatjuk be. A mellékelt rajzokon azThe invention is illustrated by the following schematic drawings. The attached drawings show

1. ábra a találmány szerinti közegelegyítő kétszintes centriíugálszivattyú egy lehetséges kiviteli alakjának vázlatos hosszmetszete, aFigure 1 is a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of the fluid combiner two-stage centrifugal pump of the present invention,

2. ábra az előző pont többszintes változatának vázlatos hosszmetszete, aFigure 2 is a schematic longitudinal sectional view of the multilevel version of the previous point, a

3. ábra a szivattyú alsó járókerékrésznél felvett részletes keresztmetszete, aFigure 3 is a detailed cross-sectional view of the pump at the lower impeller portion, a

4. ábra a szivattyú egycsatornás alsó járókerekének nézete, azFigure 4 is a view of the pump's single channel lower impeller, FIG

5. ábra a felső járókerék(ek) javasolt kiviteli alakjának nézete, aFigure 5 is a view of the preferred embodiment of the upper impeller (s), a

6. ábra a légnyomásos emelés és gázneműanyagvisszavezetés vázlata.Figure 6 is a schematic diagram of air pressure lift and gaseous material recirculation.

A példaként bemutatott egyik lehetséges kiviteli alak a víz alatti peremes motorral összeszerelt légkamrás kétszintes járókerekű közegelegyítő centrifugálszivattyú, amint azt az 7. ábra mutatja. A motor 1 tengelyére van felszerelve a 2 járókerékagy, mely a 3 kettős járókerékkel egy egységet képez. A 3 járókerék 4 alaplapjának felső részén helyezkednek el a 5 másodfokú görbe alakú ventilátorlapátok, melyek túlnyúlnak az alaplapon. A 4 alaplap alsó oldalára kerül a 6 szivattyúlapát, mely lehet egy- vagy kétcsatornás, illetve nyitott dugulásmentes kivitelű. A 4 alaplapon a 2 agy mellett helyezzük el a 7 folyadékbevezető furatokat.One exemplary embodiment is a dual-chamber impeller centrifugal fluid pump centrifugal pump assembled with an underwater flange motor as shown in Figure 7. The impeller 2 is mounted on the shaft 1 of the motor and forms a unit with the dual impeller 3. At the top of the base plate 4 of the impeller 3 are curved fan blades 5 which extend over the base plate. The pump blade 6 is placed on the underside of the base plate 4, which can be single or dual channel or open plug-free. On the motherboard 4, place the fluid inlet holes 7 near the hub 2.

A szekunder közeg a 8 csőcsonkon át áramlik be a 9 légkamrába, amelynek fedele egyben a 10 szivattyúház motorhoz csatlakozó központosító peremét és a külső záróoldalát is képezi. A légkamra 11 alsó zárólemeze a 2 agy körül 10 mm-es gyűrű formájú légbevezető nyílással lett kialakítva, melyen keresztül a szekunder közeg az 5 radiális ventilátorlapátok közé ömlik. A 10 szivattyúház a közbenső 12 lemezzel két részre van osztva, az alsó rész a primerközeg-gyorsító nyomásfokozó tere, amíg a felső rész a szekunder közeg bevezető- és elegyítőtere.The secondary medium flows through the nozzle 8 into the air chamber 9, the cover of which also forms the centering flange of the pump housing 10 and the outer sealing side. The lower end plate 11 of the air chamber is formed around the hub 2 with a 10 mm annular air inlet through which the secondary fluid flows between the radial fan blades 5. The pump housing 10 is divided by the intermediate plate 12 into two parts, the lower part being the primary fluid accelerator pressure amplifier space, the upper part being the secondary medium inlet and outlet.

A 2. ábra szerinti egyik lehetséges kiviteli alak a többszintes járókerekű szivattyú metszete. A többszintes járókerék célja a szekunder közeg nyomásfokozása, és ennek eredményeként hozamának növelése. Az 4 alaplap felső részére ennél a kiviteli formánál kétfokozatú ventilátor kerül elhelyezésre, oly módon, hogy a légkamra 11 alsó zárólemeze alatt helyezzük el a 13 zárt kétfokozatú ventilátort.2 is a sectional view of a multi-stage impeller pump. The purpose of the multi-stage impeller is to increase the pressure of the secondary medium and, as a result, to increase its yield. In this embodiment, a two-stage fan is placed on the upper part of the base plate 4 by placing the closed two-stage fan 13 under the lower closing plate 11 of the air chamber.

A két ventilátor 5 járókereke azonos formájú és nagyságú. A felső ventilátor lapátjairól egy 14 közbenső átvezető-légkamrán keresztül áramlik a szekunder közeg a második fokozatú járókerékbe. A záróelemek megegyeznek az első légkamra 11 alsó lemezével. A 13 zárt kétfokozatú ventilátor 15 oldalfalán a bekerülő nagy térfogatsúlyú folyadék eltávolítására 16 kisméretű csavaros furatokat helyeztünk el 17 nyílásméretszabályozó csavarokkal.The impellers 5 of the two fans are of the same shape and size. From the blades of the upper fan, the secondary fluid flows through an intermediate inlet air chamber 14 to the second stage impeller. The closures are identical to the lower plate 11 of the first air chamber. On the side wall 15 of the closed two-stage fan 13, small screw holes 16 are provided with aperture-adjusting screws 17 to remove the high volume fluid entrained.

A 3. ábra a szivattyúház keresztmetszetének egy lehetséges kialakítását mutatja, ahol az alsó és felső szivattyúteret elválasztó 12 lemez elhelyezését és alakját mutatjuk be a szivattyú 18 nyomócsonkjával. A bemutatott rajz szerint a két, más-más térfogatsúlyú közeg ténylegesen a nyomócsonkban és a felszállónyomócsőben elegyedik, keveredik.Figure 3 illustrates a possible cross-sectional design of the pump housing, showing the placement and shape of the plate 12 separating the lower and upper pump space with the discharge nozzle 18 of the pump. According to the figure shown, the two media of different volume weights actually mix and blend in the discharge nozzle and the riser.

A 4. ábrán a járókerék alsó részének és alaplapjának egy lehetséges kialakítását mutatjuk be, A 6 egylapátos, egycsatornás rendszerű továbbítóegység spirális alakú, és a kiegyensúlyozás érdekében változó keresztmetszetű. Az alaplapon elhelyezett 7 folyadékbevezető furatok a szekunder közeg térfogatsúlyának növelését szolgálják, ezeken a furatokon távozik az alsó szivattyútérbe kerülő, esetleg kavitációt okozható levegő/gáz is.Figure 4 illustrates a possible design of the bottom part of the impeller and the base plate. The single-blade single-channel conveyor unit 6 is helical and of variable cross section. The fluid inlet holes 7 on the system board serve to increase the volume of the secondary medium, which also discharges air / gas into the lower pump space and may cause cavitation.

Az 5. ábrán bemutatjuk az 5 ventilátor-járókerék egy lehetséges kialakítását, mely jól szemlélteti a soklapátos, sokcsatornás megvalósítási javaslatot. A lapátokat felülről záró 19 lemez zárt csatornákat képez a ventilátor járókerekében.Figure 5 illustrates a possible design of the fan impeller 5 illustrating a multi-blade multi-channel implementation proposal. The blades 19 closing the blades from above form closed channels in the impeller of the fan.

A 6. ábra a 20 felszállónyomócső légnyomásos mamutszivattyúként működő elvét szemlélteti. A két közeg keveréke kisebb térfogatsúlyú anyagot eredményez, mint a primer közeg térfogatsúlya. Ezért a vertikális nyomócsőrészben gázbuborékos légnyomásos emelőhatás is létrejön. A keverék kisebb térfogatsúlyának kihasználása és a mamutszivattyú-hatás elősegítése érdekében a 20 felszállónyomócső a szivattyú csőcsonkjánál egy szabványos mérettel nagyobb is lehet.Fig. 6 illustrates the principle of the riser tube 20 acting as an air-pressure mammoth pump. The mixture of the two media results in a material of less volume than the volume of the primary medium. Therefore, a gas-bubble air pressure lifting effect is also produced in the vertical rail. In order to take advantage of the lower bulk density of the mixture and to facilitate the mammoth pump effect, the riser 20 may be larger than a standard size at the pump nozzle.

A felszállócső tetejére szerelt 21 zárólapon lévő 22 l”-os csőcsonk alatt a csőben 23 vízzáró úszószelepet helyeztünk el annak céljára, hogy csak a gázállapotú közeg tudjon a 24 csövön visszaáramlani a 25 szivattyúakna vízterébe, majd ott spirális áramlást létrehozni a zagyülepedés megakadályozására.Underneath the 22 l 'sump at the top of the riser 21, a water-tight float valve 23 is provided in the tube so that only gaseous medium can flow back into the water space of the pump shaft 25 and then create a spiral flow to the sludge.

Claims

PATENT CLAIMS

A fluid centrifugal pump, characterized in that a two or multi-stage impeller (3) fixed to its motor shaft is provided with an air chamber space (9) between the motor and the impeller, through which the secondary fluid is a one or two stage a wheel portion (5) having its free end blades extending beyond the impeller base plate (4) in a vertical riser manifold, mixed with a primary medium flowing through the lower, open or closed single or multi-channel impeller (6) of the pump, at the bulk density of the primary material and thus generates a pressurized buoyancy.

A mixing centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the impeller system is mounted directly on the electric motor shaft (1) of the drive, the motor, the pump housing forming a closed unit with the air chambers (9).

HU 222 385 Bl

The mixing pump according to claim 2, characterized in that it is formed as a single unit and is divided into two or more sections by the intervening air chambers to ensure adequate mixing and mixing efficiency.

The mixing pump according to claim 2, characterized in that the flat cylindrical free-flow spaces are located between the motor and the impeller, wherein the secondary fluid inlet pipe (8) and the intermediate chamber (s) are cylindrical in a projecting extension of the upper chamber. the outer casing has holes (16) for mixing and fluid removal, adjustable in size with a screw (17).

A mixing pump according to claim 2, characterized in that an intermediate sealing plate (12) is arranged in a plane with the base plate (4) of the impeller lower liquid transfer part for separating the primary and secondary spaces.

5

6. Mixing pump according to claim 1, characterized in that its diameter is equal to or larger than the size of the pump discharge nozzle, the pipe is provided with a stop plate (21), the horizontal feed pipe is connected to the riser pipe 50-80 cm below the pipe. and, in the upper part, there is a gas outlet tube with a float valve (23), from which the gas outlet tube (24) returns to the suction space (25) of the pump by a tangential inlet.