HU228402B1 - Bladed wheel for centrifugal pumps and centrifugal pump - Google Patents

Description

LAPÁTKERÉK CENTRIFUGÁLIS SZIVATTYÚKHOZ, VALAMINT CENTRIFUGÁLIS SZIVATTYÚ

A találmány lapátkerék centrifugális szivattyúkhoz, valamint ilyen lapátkerékkel ellátott centrifugális szivattyú,

A lapátkerékkel ellátott centrifugális szivattyúk főleg habos közegek, így pl, fiotácíós koncentrátumok szállítására valók. Példaként említjük ilyen habzó folyadékként a víz. levegő és ásványi anyagrészecskék keverékét, amelyek a bányászati feídolgozőíeíepeken végzett ásványi anyag-fíotáoíős eljárásokban keletkeznek. Megjegyezzük azonban, hogy az. alábbi leírásban bemutatásra kerülő találmány szerinti megoldás más alkalmazásmódokhoz Is szóba jöhet. Példaként említjük meg, hogy az ilyen szivattyú viszkózus zagyok szállításá15 ra is használható.

Mint ismeretes, az ásványi anyagokat feldolgozó telepeken gyakran használják az un. flotáoiós eljárást a kinyerendő ásványi anyag és a meddő kőzet szétválasztására. Ezt általában flotáoiós tartályban végzik, amelybe betöltik a zagyot és ehhez finom levegöbuborékokat és reagenseket adagolnak. Ez20 után a tartály tartalmát keverik, ennek hatására a tartály tetejéig emelkedő hab képződik, és ez a hab magában foglalja a kinyerendő finom ásványi anyagrészeeskéket. Ezt követően a babot leválasztják és abból az ásványi anyagot kinyerik,

A fiotácíós eljárásból nyert hab tehát magában foglalja a kinyerendő ásványi anyagrészecskéket, és ezt a habot általában a további feldolgozási művelethez szivattyúval keli továbbítani. A keletkező hab különböző típusai jöhetnek létre, ez pedig nagyban függ a fiotácíós eljáráshoz használt részecskék szemcseméretétőí, a reagensek típusától és mennyiségétől, valamint a légbuborékok mennyiségétől és méretétől; A hagyományos habosítást eljárások folyamatosak, de jelenleg nincs olyan kereskedelmi forgalomban beszerezhető berendezés, amely csökkenteni lenne képes a habban lévő levegő <· * * mennyiségét. Jelenleg a szivattyúzás előtt nem célszerű a habot megára hagyni, amíg a levegő magától kiválik.

Az ásványi anyag részecskék jó kinyerése érdekében megkívánt, hogy az ásványi anyag igen finom szemcseméretöre legyen aprítva (bizonyos esetek5 ben 10 mikronnál kisebb szemcseméretűre}. Az ásványi anyag kedvező mértékű kinyeréséhez az alkalmazott reagenseket pontosan keli szabályozni gyakran ezt kombinálni keit a légbuborékok mennyiségének szabályozásával, hogy kellően hatékony legyen az eljárás stabil és tapadós hab esetében is. Az ilyen erősen tapadó habokat ugyanis a tartályban 12-24 óráig hagyva jelentősen lecsökken a víztartalom, és az bizonyos mértékig megszilárdul, ezért a légbuborékok rendkívül lassan oszlathatók el.

A jelenlegi gyakorlatban a habok szivattyúzására használt szivattyúk függőlegesen és/vagy vízszintesen elhelyezett szivattyúk, Á függőleges szivattyúk úgy vannak elrendezve, hogy a szivattyúk beömlőnyílása lényegében függc15 leges, viszont a vízszintes szivattyúk úgy vannak elrendezve, hogy a szívatytyúk beömíőnyilása lényegében vízszintes. A függőleges habszivattyúkról azt állítják, hogy azokkal a tapadós habok is szállíthatók, de igen gyakran túl nagy méretűek, éppen ezért ezek tervezésére már a bányászati ásványi anyag feldolgozó üzem tervezésénél gondolni kell. A vízszintes szivattyúk ugyancsak használhatók habok szivattyúzására, ezek azonban általában nem kellően hatásosak tapadás habok esetében.

A vízszintes szivattyúkat hagyományosan túlméretezik a habokhoz való ah kalmazásmódoknál. Mint ismeretes, viszont nagyobb szivattyú azt jelenti, hogy az kevésbé hatásos a maradék kis mennyiségű áramlás és nagy íég25 mennyiség esetén, aminek oka a nagyobb szivattyúban képződő nagy menynyíségű hab, A szakaszos szivattyúzás miatt viszont a gyakorlati tapasztalatok szerint a mechanikai meghibásodások különböző problémákat és üzemzavarokat okoznak. A hab telítve van levegővel, viszont a gyakorlati tapasztalatok szerint az igen kis légbuborékmérelek kevésbé hatékonyak, mint azonos mennyiségű levegő esetén a nagyobb méretű légbuborékok alkalmazása. Hangsúlyozzuk azonban, hogy van egy olyan pont, amelynél a szivatytyúk törése a habot illetően hirtelen lecsökken a levegő hatására. A szivattyú levegővel szembeni tűrése ugyancsak kapcsolatban van a tiszta pozitív szívást (MPSH) jellemzővel, azaz a szivattyú beömlönyílásánál mérhető alacsonyabb nettó nyomással, ami nagy valószínűség szerint komoly mértékben befolyásolja a szivattyú teljesítőképességét.

Az US 3,844,056 sz. dokumentum olyan centrifugális szivattyút ismertet, amely tartalmaz egy szívattyükamrat és egy szívónyOást, valamint egy, a szivattyúkamrában tengely körül forgó lapátkereket, és tartalmaz egy fő részt, amely primer lapátokkal vagy szárnyakkal van ellátva, ahol mindegyik primer lapát vagy szárny szabad homlokéllel van ellátva. Valamennyi lapátkerék lapát csökkentett átmérőjű, hogy több axiális irányú vezetőéle és megfelelő bevezetése legyen, annak érdekében, hogy a szivattyú jellemző teljesítmény görbéje módosuljon és javuljon a kavitácíós teljesítmény.

A jelen találmánnyal célunk olyan tökéletesített lapátkerék és centrifugális szivattyú létrehozása, amellyel javítható a szivattyú teljesítménye, különösen habok szállítása esetén.

A kitűzött feladatot egyfelől az 1. Igénypont szerinti lapátkerékkel, másfelől a

8. igénypont szerinti centrifugális szivattyúval oldottuk meg

A találmány szerinti elrendezésnél tehát a lapátkeréknek a szivattyúba beépi20 tett helyzetében a íapátkerék fő része a szlvattyükamrában helyezkedik el, és a legalább egy áramlásbevezető vagy áramlásterelő lapát a szivattyú beomlönyílásába nyúlik, A lapátkerék úgy van beszerelve, hogy a központi forgási középvonal körül legyen forgatható, valamint a szivattyú beömlönyiíása ugyancsak a forgási középvonal körzetében helyezkedik el, A közeget a szí25 vattyúlapát vagy szárnyak továbbítják és a szállított közeg a lapátkerék kerületénél: lép ki a szivattyútérbőí. Az elrendezés tehát olyan a találmány értelmében, hogy a szivattyúkamrában a közeg áramlását kombináljuk axiális és radiális komponensekkel.

Célszerű a találmány szerinti íapátkerék olyan kivitele, amelynél a Íapátkerék fő lapátkerék része a primer szlvattyúíapát vagy szárnyak oldalán védőkari-4rnával van ellátva, amely a lapáfkerék beépített állapotában a szivattyú beömlőnyílásátől távközzel helyezkedik el

A lapátkefék olyan kivitele is lehetséges azonban, amelynél a szivattyúlapát vagy szárnyak a védokarimáboi: kinyúló elrendezésűek, valamint szabad homlokélök van, amely a szivattyútér beömlönyílási oldalával szomszédosán helyezkedik el₅ a lapátkerék beépített állapotában.

Adott esetben a találmány szerinti lapátkerék úgy is kialakítható, hogy az áramlásterelő lapátok mindegyike a szlvattyúíapát vagy szárnyak legalább egyikének szabad homlokéléhez van rögzítve, és a lapátkerék beépített áíla1Ö pofában a beömlönyíláshoz nyúlóan van elrendezve,

A találmány szerinti lapátkerék ismét további kiviteli alakjánál minden szivatytyúlapáf vagy szárny egy-egy áramíástereíő lapáttal van társítva. A fő lapátkerék rész két, egymástól távközzel elhelyezkedő védökarímával van ellátva, a szivattyúlapát vagy szárnyak pedig ezek között vannak elrendezve. Élőié nyösen az áramíástereíő lapátok mindegyike a szivattyútér beömlőnyílásával szomszédos védőkanmától a beömlőnyilásig nyúlóan van elrendezve.

Továbbá, előnyös az olyan kivitel, amelynél az áramíástereíő lapátok mindegyikének olyan homlokéle van, amely a szivattyúlapát vagy szárny szabad homiokélének egy részéhez, van rögzítve, vagy azzal egyetlen darabból van kialakítva. Továbbá, az áramíástereíő lapátok mindegyike homíokoldalával ettől kifelé helyezkedik el, amely homlokoídal Is spirális szelvényű.

legalább részben

A találmány szerinti centrifugális szivattyú további előnyös kivitelénél a lapátkeréknek a primer szlvattyúíapát vagy szárnyak egyik oldalán védőkarimája van, amely a lapátkerék beépített állapotában a szivattyú beömlőnyílásától távközzel van elrendezve. Továbbá, a szivattyúlapát vagy szárnyak a védőkarimából kinyúló elrendezésűek és olyan szabad homlokélük van, amely a szivattyútér beömlönyílási oldalával szomszédosán helyezkedik el; az áramiásterelő lapát a szlvattyúíapát vagy szárny vagy lapátok szabad bomlokélétöl a beömlőnyilásig nyúló elrendezésű. Előnyösen a fő lapátkerék *ν««

-δrésznek két, egymástól távközzel elrendezett védőkarímája van, és ezek között vannak a szivattyúlapát vagy szárnyak elrendezve,, továbbá az egy vagy több áramíásterelö lapát a szivattyútér beőmlönyOásí oldalával szomszédos védőkarimátől a beömlőnyításig nyúlóan van elrendezve.

Legalább egy áramlásterelő lapátnak olyan széle lehet, amely a szivattyúlapát vagy szárny szabad homlokélének egy részéhez van rögzítve, vagy azzal egyetlen darabként van kialakítva, továbbá abból homlokoldalával kinyúló elrendezésű, amely homlokoldal legalább részben spirál-keresztmetszetű.

Az áramíásterelö lapátok alakja és beépített áilapotbeli elrendezése révén já~ rolékos forgást adunk a habnak, mielőtt valójában belépne a szivattyútérbe, ugyanakkor jobb és simább belépést biztosítunk a hab számára a fö lapátkerék-járatokhoz. A találmány szerinti áramíásterelö lapátok hatására a nettó pozitív fejnyomás követelménye csökken, ami szükséges ahhoz, hogy a szivattyú, pl erősen tapadó habok kifogástalan szállítására legyen alkalmas,

A fapados habok általában nagy levegőtartalmúak, éppen ezért körülményes a habra bármilyen típusú erőt vagy nyomást kifejteni a buborékokon keresztül. Éppen ezért a hab nem könnyen hajlandó belépni a szivattyú beömlőnyílásába, vagy lapátfcerékbe. Mivel a szivattyú iapátkereke a közegnek vagy a habnak energiát ad át a szivattyúzás közben, belátható, hogy szükségszerű előfeltétel, hogy lehetővé tegyük a lehető legkönnyebb módon a habnak a járókerékbe való belépését.

A jelen találmány értelmében a tiszta (nettó) pozitív szívás! karakterisztikát (NPSH) csökkentjük, ezzel pedig lehetővé tesszük, hogy a lapátok benyúljanak a szivattyú beőmlonyílási körzetébe, következésképpen ezzel megiepö25 en hatásos belépést biztosítunk a lapátkerékhez, vagyis jelentősen lecsökkentettük az akadályokat és a veszteségeket a lapátkerékbe való belépéskor.

„bekanalazzák”. Ennek a hatásnak köszönhetően a hab lényegesen fcönynyebben beszivbató a lapátkerékbe a szivattyúzáshoz.

- 8 A találmány szerinti megoldás a létező bármelyik szlvattyótlpusnél alkalmazható, de különösen előnyösen alkalmazható vízszintes zagyszivattyúknál, vagy olyan zagyszivattyúknál, amelyeknél a beömtőnyílás nagyobb, mint az általában megkívánt. A találmány hasonló előnyökkel alkalmazható a nyitott lapátkerekekhez is. Ezek valójában olyan lapátkerekek, amelyek nem rendelkeznek mellső védökarlmával, azonban, amint arra már fentebb utaltunk, semmi akadálya annak, hogy a találmány szerinti megoldást bármelyik hagyományos szabványos szivattyúhoz vagy zárt lapátkerékhez alkalmazzuk.

Megjegyezzük továbbá, hogy a találmány szerinti iapátkerék alkalmazható bármilyen nehéz zagy vagy közeg szivattyúzására, így pl, nagy sűrűségű viszkózus iszapok és hasonlók szállítására, vagyis a találmány nem korlátozóé Ik a habos anyagok szállítására.

A találmányt részletesebben a csatolt rajz alapján Ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás példaként! kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon:

* az 1. ábra a találmány szerinti lapátkerék első példaként! kiviteli alakjának perspektivikus képe;

« a 2. ábra a találmány szerinti szívattyú-lapátkerék perspektivikus képe a szivattyú beömlönyílási részévei;

« a 3. ábra az 1, és 2. ábra szerinti lapátkerékkei ellátott, találmány szerinti szivattyú oldalnézete, részben metszve;

» a 4, ábra az 1-3. ábrák szerinti megoldás eiölnézete.

Először utalunk a 3, ábrára, amelyen a találmány szerinti centrifugális szivattyú oldalnézetben és részben metszve látható, és amelyet egészében 5025 ne! jelöltünk. A találmány szerinti 50 szivattyúnak 51 szivattyúháza van, amely adott esetben ellátható megfelelő béléssel, továbbá 54 szivattyútere és 56 heomíőnyííása van. A. 3. ábrán beépített állapotban látható a találmány szerinti 10 lapátkerék Is, amely az 54 szivattyútéren belül van elrendezve, mégpedig X-X középvonal körül fcrgathafóan van ágyazva.

-7A feltüntetett kiviteli alak esetében a 10 lapátkeréknek fő 12 lapátkerék része van, amely hátsó 14 védőkarimával van ellátva. Ez a hátsó 14 védökarima 18 osavarlapátokkal van felszerelve a hátsó homlokoldalán, valamint olyan szivattyúzó 16 lapátokkal rendelkezik, amelyek a szivattyú 56 beömíőnyilása irányába nyúlnak, A 10 lapátkeréknek áramlásterelő 20 lapátjai vannak, ezek mindegyike a megfelelő szivattyúzó 18 lapáttól az 56 beömlőnyílás irányába helyezkedik el. Á 2. ábrán részletesebben látható, hogy a találmány szerinti 10 lapátkerékbe a szállítandó közeg D nyíl irányába lép be és E nyíl irányába távozik.

A 3. ábrán látható, hogy a 10 lapátkeréknek a centrifugális 50 szivattyúba beépített állapotában a 10 lapátkerék fő 12 lapátkerék része az 54 szivattyútéren belül van elrendezve, valamint az áramlásterelő 20 lapátok a szivattyú 58 beömlőnyílásának körzetébe nyúlnak. Az 50 szivattyú 56 beömíőnyilása a forgási X-X középvonal körzetében van kialakítva az ábrázolt kiviteli alaknál, mégpedig ügy, hogy a beérkező közeg az 54 szívattyútérbe axiális és radiális áramlási komponensekkel lépjen be. A közeget ezután a szivattyúzó 18 lapátok továbbítják, és végül is a közeg a 10 lapátkerék kerülete mentén lép ki, amint arra már fentebb utaltunk.

A szivattyúzó 18 lapátok alakja a jelen esetben megegyezik a hagyományos lapátkerekekéveí, valamint a szabad 17 homlokéle az áramlásterelő 20 lapátok egyik részéből kínyúlőan helyezkedik el, Az áramlásterelö 20 lapátok mindegyikének 21 homlokoldala van, amely a szivattyúzó 16 lapátokból lényegében spirál-alakban nyúlik ki. Az áramlásterelő 20 lapátok mindegyike a hozzátartozó szivattyúzó 18 lapát 17 homlokéléhez van rögzítve, vagy azzal akár egyetlen darabból van kialakítva. Amint a rajzon feltüntettük (lásd főleg

1. és 4. ábrák), a jelen esetben négy szivattyúzó 18 lapátot alkalmaztunk, és ezek egy-egy áramlásterelő 20 lapáttal vannak társítva.

Claims (9)

1. Lapátkerék (10) centrifugális szivattyúkhoz (50), habos vagy viszkózus folyadékok szivattyúzására, amely szivattyúknak szivattyú kamrájuk (54) és beömlő nyitásuk (56) van, ahol a lapátkeréknek, amikor a habkamrába van

5 beépítve, egy forgástengely (X ~ X) körül forgatható, és olyan fő lapátkerék része (12) van, amely több olyan primer szivattyú lapáttal vagy szárnnyal van ellátva, amelyek mindegyike szabad homiokéllel (17) rendelkezik, azzal jel· temezve, hogy a lapátok vagy szárnyak közül egy vagy több a lapátkerék fő lapátkerék részéből kinyúló áramlásterelő lapáttal vagy számnyal (20) van el10 látva, és ez a szabad homlokélhez van erősítve, vagy azzal egy darabból van kialakítva, és túlnyúlik a primer szivattyú lapát vagy szárny szabad homlokaién a forgástengely irányában, ahol az áramlásterelő lapát vagy szárny, illetve mindegyik áramlásterelő lapát vagy szárny rendelkezik egy olyan felülettel (21), amely általában részleges spirál alakú, és összeszerelt

15 állapotban a beömlünyíiásba benyúlva szívónyílást képez .

2. Az 1. igénypont szerinti lapátkerék, azzal'yeffemezve, hegy a Iapáíkerék fő lapátkerék része a primer szivattyú-lapátok vagy szárnyak oldalán védőkarimával (14) van ellátva, amely a Iapáíkerék beépített állapotában a szivattyú beömlönyilásához képest távközzel helyezkedik el

20

3. A 2. igénypont szerinti iapáíkerék, azzal jellemezve, hegy a szivattyúíapátok vagy szárnyak a védőkarimából kinyúló elrendezésűek, és szabad homiokélük beépített állapotban a szivattyútér beömlönyííásí oldalával szomszédosán helyezkedik el

4, Az 1, igénypont szerinti lapátkerék, azzal/e/lamezve, hogy a szivattyúíapá25 fok vagy szárnyak el vannak látva egy-egy áramíásterelö szárnnyal

5, Az 1. igénypont szerinti lapátkerék, azze/ feőemezve, hogy a fő rész két, egymástól távközzel elhelyezkedő védőkarirnával van ellátva, a szívagy szárnyak pedig ezek között vannak elrendezve.

-96. Az 5, igénypont szerinti lapátkerék, azza/ Jellemezve, hogy a vagy mindegyik áramlásterelő lapát vagy szárny a szivattyútér beömiőnyílásávai szómszédos.védőkanmától a beömiönyllásig nyúlóan van elrendezve.

7. Az 1-6, Igénypontok bármelyike szerinti iapátkerék, azza//e//emezve_s hogy

S az áramlásterelő lapát vagy azok mindegyike egy olyan peremmel van ellátva, amely a szivattyúlapátok vagy szárnyak szabad homlokélének agy .szakaszához van erősítve, vagy azzal egy darabból van kialakítva.

8. Centrifugális szivattyú (50) habos vagy viszkózus folyadékok szivattyúzására, amely szivattyúnak az 1 -7. igénypontok bármelyike szerinti lapátkereke

10 (10), szivattyú kamrája (54) és beömlő nyílása (56) van, ahol a lapátkerék szivattyúkamrába van beépítve, és egy forgástengely (X - X) körül forgatható.

9. A 8, igénypont szerinti szivattyú, ahol a lapátkerék a primer szivatfyúiapátok vagy szárnyak oldalán védőkarimával (14) van ellátva, amely a íapátke16 rák beépített állapotában a szivattyú beömlőnyílásához képest távközzel helyezkedik el, a szivattyúlapátok vagy szárnyak a védőkanmáóóí kinyúló elrendezésűek, és szabad homlokéíük beépített állapotban a szivattyúiét beömlőnyilasi oldalával szomszédos, és az áramlásterelő lapát vagy szárny, illetve mindegyik áramlásterelő lapát vagy szárny a szivattyúlapátok egyiké20 nek vagy mindegyikének szabad éléhez van erősítve, vagy azzal egy darabból van kialakítva, és henyélik a szívónyílásba.

10. A 8„ igénypont szerinti szivattyú, azza/ /ef/emezve, hogy a fő lapátkerék rész két, egymástól távközzel elhelyezkedő védőkarimával van ellátva, a szívattyűlapátok vagy szárnyak pedig: ezek között vannak elrendezve, és az áramlásterelő lapát vagy szárny, liletves mindegyik áramlásterelő lapát vagy szárny a szivaftyütér beömiőnyílásávai szomszédos védőkarimálóí a beömlönyíiásig nyúlóan van elrendezve.