RU158649U1

RU158649U1 - PUMP - DISPERSANT

Info

Publication number: RU158649U1
Application number: RU2015120688/06U
Authority: RU
Inventors: Юрий Апполоньевич Сазонов; Михаил Альбертович Мохов; Вадим Иванович Асеев
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2016-01-20

Abstract

1. Насос-диспергатор, содержащий корпус, входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, ротор, состоящий из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу, каждая секция содержит дистанционную втулку и лопастное колесо, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщения между собой через канавки в обойме, и с межлопастными каналами колеса в последующей секции, отличающийся тем, что он оснащен проточной сепарационной камерой и, по крайней мере, одним дополнительным выходным каналом, выполненным в корпусе, причем проточная сепарационная камера размещена в центральной части корпуса, а дополнительный выходной канал сообщается через проточную сепарационную камеру с выходным каналом.2. Насос-диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что в секциях ротора на периферии каждого лопастного колеса выполнено кольцо, с образованием между соседними колесами кольцевых щелевых каналов, которые сообщаются между собой через канавки в обойме.3. Насос-диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный выходной канал расположен тангенциально по отношению к проточной сепарационной камере и оснащен диффузорным участком.1. The dispersing pump, comprising a housing, input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a rotor consisting of sections sequentially mounted one after another on the drive shaft, each section contains a spacer sleeve and impeller, the inter-blade channels of which are configured to communicate with each other through grooves in the ferrule, and with the inter-blade wheel channels in the subsequent section, characterized in that it is equipped with a flow separation chamber and at least one it an additional output channel made in the housing, and the flow separation chamber is located in the Central part of the housing, and the additional output channel communicates through the flow separation chamber with the output channel. 2. A dispersant pump according to claim 1, characterized in that a ring is made in the sections of the rotor on the periphery of each impeller, with the formation of annular slotted channels between adjacent wheels, which communicate with each other through grooves in the ferrule. 3. The dispersant pump according to claim 1, characterized in that the additional output channel is located tangentially with respect to the flow separation chamber and is equipped with a diffuser section.

Description

Полезная модель относится к области производства насосного оборудования и может применяться при создании машин для перекачки газожидкостных многофазных сред, а также при создании вентиляторов (и компрессоров) при перекачке многофазных газовых сред.The utility model relates to the field of production of pumping equipment and can be used to create machines for pumping gas-liquid multiphase media, as well as to create fans (and compressors) when pumping multiphase gas media.

Известным техническим решением является насос-диспергатор, содержащий входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, ротор, состоящий из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу. Каждая секция содержит лопастное колесо, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщаться между собой через канавки в обойме, и с межлопастными каналами колеса в последующей секции. В секции между лопастными колесами установлены дистанционные втулки. Этот известный насос-диспергатор способен перекачивать жидкостно-газовые смеси (RU №66789, 2007).A well-known technical solution is a dispersant pump containing an input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a rotor consisting of sections sequentially mounted one after another on a drive shaft. Each section contains a blade wheel, the inter-blade channels of which are made to communicate with each other through grooves in the ferrule, and with the inter-blade wheel channels in the subsequent section. In the section between the impellers, distance bushings are installed. This well-known dispersant pump is capable of pumping liquid-gas mixtures (RU No. 66789, 2007).

Недостатком известного устройства является то, что известный насос-диспергатор снижает эффективность работы при высоких значениях газосодержания на входе в насос.A disadvantage of the known device is that the known dispersant pump reduces the efficiency at high gas concentrations at the inlet to the pump.

Задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является повышение эффективности и расширение области применения насоса-диспергатора.The task to which this technical solution is directed is to increase the efficiency and expand the scope of the dispersant pump.

Техническим результатом является создание более совершенной конструкции насоса-диспергатора, что позволит повысить эффективность работы при высоких значениях газосодержания на входе в насос, для широкого спектра свойств перекачиваемой среды.The technical result is the creation of a more advanced design of the dispersant pump, which will improve the efficiency at high gas contents at the inlet to the pump, for a wide range of properties of the pumped medium.

Указанный технический результат достигается тем, что насос-диспергатор содержит корпус, входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, ротор, состоящий из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу. Каждая секция содержит лопастное колесо, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщаться между собой через канавки в обойме, и с межлопастными каналами колеса в последующей секции. В секции между лопастными колесами установлены дистанционные втулки. Насос-диспергатор оснащен проточной сепарационной камерой и, по крайней мере, одним дополнительным выходным каналом, выполненным в корпусе. Проточная сепарационная камера размещена в центральной части корпуса, а дополнительный выходной канал сообщается через проточную сепарационную камеру с выходным каналом.The specified technical result is achieved by the fact that the dispersant pump contains a housing, input and output channels, a holder with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a rotor consisting of sections sequentially installed one after another on the drive shaft. Each section contains a blade wheel, the inter-blade channels of which are made to communicate with each other through grooves in the ferrule, and with the inter-blade wheel channels in the subsequent section. In the section between the impellers, distance bushings are installed. The dispersing pump is equipped with a flow separation chamber and at least one additional output channel made in the housing. A flow separation chamber is located in the central part of the housing, and an additional output channel is communicated through a flow separation chamber with an output channel.

Насос-диспергатор может иметь исполнение, где в секциях ротора на периферии каждого лопастного колеса выполнено кольцо, с образованием между соседними колесами кольцевых щелевых каналов, которые сообщаться между собой через канавки в обойме.The dispersant pump may have a design where a ring is made in the sections of the rotor on the periphery of each impeller, with the formation of annular slotted channels between adjacent wheels, which communicate with each other through grooves in the cage.

Насос-диспергатор может иметь исполнение, где дополнительный выходной канал расположен тангенциально по отношению к проточной сепарационной камере и оснащен диффузорным участком.The dispersant pump may have a design where the additional output channel is located tangentially with respect to the flow separation chamber and is equipped with a diffuser section.

Заявляемое техническое решение обеспечивает повышение эффективности работы при высоких значениях газосодержания на входе в насос. Совокупность существенных признаков заявляемого технического решения может быть многократно использована в производстве насосов-диспергаторов.The claimed technical solution provides increased efficiency with high gas contents at the inlet to the pump. The set of essential features of the claimed technical solution can be repeatedly used in the manufacture of dispersant pumps.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего технического решения станут понятными при рассмотрении вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые рисунки.These advantages, as well as the features of this technical solution will become clear when considering options for its implementation with reference to the accompanying drawings.

На фигуре 1 изображена схема предлагаемого насоса-диспергатора.The figure 1 shows a diagram of the proposed dispersant pump.

На фигуре 2 изображен разрез B-B по фигуре 1.Figure 2 shows a section B-B of figure 1.

На фигуре 3 изображен разрез C-C по фигуре 1.The figure 3 shows a section C-C of figure 1.

На фигуре 4 изображено отдельно лопастное колесо, где на периферии лопастного колеса выполнено кольцо.The figure 4 shows a separate impeller wheel, where a ring is made on the periphery of the impeller.

На фигуре 5 изображен разрез C-C по фигуре 1, где дополнительный выходной канал расположен тангенциально по отношению к проточной сепарационной камере, и дополнительный выходной канал оснащен диффузорным участком.Figure 5 shows a section C-C of Figure 1, where the additional output channel is located tangentially with respect to the flow separation chamber, and the additional output channel is equipped with a diffuser section.

Насос-диспергатор, по фигурам 1-5, содержит входной канал 1 и выходной канал 2, обойму 3 с выполненными в ней канавками 4 в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал 5 с установленным на нем ротором. Ротор состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу 5, а каждая секция содержит лопастное колесо 6 и дистанционную втулку 7, обеспечивающую осевой зазор между лопастными колесами 6.The dispersant pump, according to figures 1-5, contains an input channel 1 and an output channel 2, a clip 3 with grooves 4 made therein in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft 5 with a rotor mounted on it. The rotor consists of sections sequentially installed one after the other on the drive shaft 5, and each section contains an impeller 6 and a spacer sleeve 7, which provides axial clearance between the impellers 6.

Каждая секция содержит лопастное колесо 6, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщаться между собой через канавки 4 в обойме 3, и с межлопастными каналами лопастного колеса в последующей секции. Насос-диспергатор оснащен проточной сепарационной камерой 8 и, по крайней мере, одним дополнительным выходным каналом 9, выполненным в корпусе 10. Проточная сепарационная камера 8 размещена в центральной части корпуса 10, а дополнительный выходной канал 9 сообщается через проточную сепарационную камеру 8 с выходным каналом 2. Ротор с лопастными колесами 6 и дистанционными втулками 7, обойма 3 размещены в корпусе 10.Each section contains a blade wheel 6, the inter-blade channels of which are configured to communicate with each other through grooves 4 in the cage 3, and with the inter-blade channels of the blade wheel in the subsequent section. The dispersing pump is equipped with a flow separation chamber 8 and at least one additional output channel 9 made in the housing 10. The flow separation chamber 8 is located in the central part of the housing 10, and the additional output channel 9 communicates through the flow separation chamber 8 with the output channel 2. The rotor with the impellers 6 and the spacer bushings 7, the cage 3 are placed in the housing 10.

Насос-диспергатор может иметь исполнение, где в секциях ротора на периферии каждого лопастного колеса 6 выполнено кольцо 11, с образованием между соседними колесами 6 кольцевых щелевых каналов 12, которые сообщаться между собой через канавки 4 в обойме 3.The dispersant pump may have a design where a ring 11 is made in the rotor sections on the periphery of each impeller 6 to form annular slotted channels 12 between adjacent wheels 6, which communicate with each other through grooves 4 in the cage 3.

Насос-диспергатор может иметь исполнение, где дополнительный выходной канал 9 оснащен диффузорным участком 13. При этом дополнительный выходной канал 9 расположен тангенциально по отношению к проточной сепарационной камере 8, так, что продольная ось 14 у дополнительного выходного канала 9 не пересекает ось вращения приводного вала 5.The dispersant pump may have a design where the additional output channel 9 is equipped with a diffuser portion 13. In this case, the additional output channel 9 is located tangentially with respect to the flow separation chamber 8, so that the longitudinal axis 14 at the additional output channel 9 does not intersect the axis of rotation of the drive shaft 5.

В представленном техническом решении, как и в известных лабиринтных и шнековых насосах, возможно исполнение обоймы 3 и ротора конической формы, винтовых нарезных канавок - полукруглой, трапецеидальной, прямоугольной, треугольной или иной формы. Лопасти лопастного колеса 6 могут быть не только радиальными, но и отогнутыми вперед или назад.In the presented technical solution, as in the well-known labyrinth and screw pumps, it is possible to design the cage 3 and the cone-shaped rotor, screw threaded grooves - semicircular, trapezoidal, rectangular, triangular or other shape. The blades of the impeller 6 can be not only radial, but also bent forward or backward.

Насос-диспергатор, по фигурам 1-5, работает следующим образом. От двигателя (который не показан на схеме) механическая энергия от вращательного движения передается на приводной вал 5. При вращении ротора и соответственно при вращении рабочего лопастного колеса 6, лопасти оказывают силовое воздействие на перекачиваемую среду (смесь жидкости и газа). В объеме смеси из жидкости и газа, в межлопастных каналах в колесах 6, развиваются центробежные силы. Они вызывают непрерывное движение перекачиваемой среды от центра лопастного колеса 6 к его периферии. Далее перекачиваемая среда устремляется в канавки 4, выполненные в обойме 3. Ввиду неразрывности течения перекачиваемая среда из винтовых канавок 4 непрерывно втекает в межлопастные каналы колеса 6. Дистанционные втулки 7 обеспечивают осевой зазор между лопастными колесами 6, что способствует движению перекачиваемой среды из винтовых канавок 4 в межлопастные каналы в лопастном колесе 6, и что также способствует движению перекачиваемой среды из межлопастных каналов лопастного колеса 6 в винтовые канавки 4. При таком силовом воздействии на перекачиваемую среду механическая энергия преобразуется в гидравлическую энергию, и создается поток перекачиваемой среды в направлении от входного канала 1 к выходному каналу 2.The dispersant pump, according to figures 1-5, works as follows. From the engine (which is not shown in the diagram), mechanical energy from the rotational movement is transmitted to the drive shaft 5. When the rotor rotates and, accordingly, when the impeller 6 rotates, the blades exert a force on the pumped medium (a mixture of liquid and gas). Centrifugal forces develop in the volume of the mixture of liquid and gas, in the inter-blade channels in the wheels 6. They cause a continuous movement of the pumped medium from the center of the impeller 6 to its periphery. Further, the pumped medium rushes into the grooves 4, made in the holder 3. Due to the continuity of the flow, the pumped medium from the helical grooves 4 continuously flows into the inter-blade channels of the wheel 6. The spacer sleeves 7 provide axial clearance between the impellers 6, which contributes to the movement of the pumped medium from the helical grooves 4 in the inter-bladed channels in the impeller 6, and which also contributes to the movement of the pumped medium from the inter-bladed channels of the impeller 6 into the helical grooves 4. With this force impact on p rekachivaemuyu environment mechanical energy is converted into hydraulic energy, and creates a flow of the pumped medium in the direction from the inlet 1 to the outlet 2.

Каждая секция ротора содержит лопастное колесо 6, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщаться между собой через канавки 4 в обойме 3, и с межлопастными каналами лопастного колеса в последующей секции. Ротор с лопастными колесами 6 и дистанционными втулками 7, обойма 3 размещены в корпусе 10. В каждой секции насоса формируется вихревое течение, обеспечивающее передачу энергии от лопастного колеса 6 потоку перекачиваемой среды (смесь жидкости газа). При многократном изменении направления течения происходит измельчение пузырьков газа и реализуется процесс диспергирования. Ввиду неразрывности течения через входной канал 1 в насос-диспергатор непрерывно поступает перекачиваемая среда (смесь жидкости и газа).Each section of the rotor contains a blade wheel 6, the inter-blade channels of which are configured to communicate with each other through grooves 4 in the cage 3, and with the inter-blade channels of the blade wheel in a subsequent section. A rotor with impeller wheels 6 and spacer sleeves 7, a ferrule 3 are placed in the housing 10. In each section of the pump a vortex flow is formed, which provides energy transfer from the impeller 6 to the flow of the pumped medium (gas liquid mixture). With multiple changes in the direction of flow, gas bubbles are ground and the dispersion process is realized. Due to the continuity of the flow through the inlet channel 1, the pumped medium (a mixture of liquid and gas) continuously enters the dispersing pump.

Насос-диспергатор оснащен проточной сепарационной камерой 8 и, по крайней мере, одним дополнительным выходным каналом 9, выполненным в корпусе 10. Проточная сепарационная камера 8 размещена в центральной части корпуса 10, а дополнительный выходной канал 9 сообщается через проточную сепарационную камеру 8 с выходным каналом 2. При большом значении газосодержания на входе насоса-диспергатора часть газа концентрируется в центральной части ротора, поскольку под действием центробежных сил жидкость оттесняется к периферии лопастного колеса 6. За счет вращательного движения в каналах ротора, жидкость с мелкими пузырьками газа отводится в выходной канал 2. За счет инерционных сил вращательное движение реализуется и в сепарационной камере 8, при таком вращении реализуется процесс сепарации, как в известных циклонных сепараторах. Как и в известных циклонных сепараторах, сепарационная камера может иметь форму конуса, форму цилиндра или комбинированную форму, состоящую из конических и цилиндрических участков. Жидкая фракция (фаза) из-за более высокой плотности оттесняется к внутренней стенке сепарационной камеры 8 и далее оттесняется к выходному каналу 2. Газовая фракция (фаза) из-за меньшей плотности оттесняется к центру сепарационной камеры 8 и далее оттесняется к дополнительному выходному каналу 9. Поскольку часть газа не попадает в выходной канал 2, там, в канале 2, снижается значение газосодержания (газосодержание определяют как отношение объемного расхода газа к сумме объемномого расхода жидкости и объемного расхода газа). С уменьшением значения газосодержания в канале 2 повышается эффективность работы дожимного лопастного насоса, который подключен к каналу 2 (на фигурах этот дожимной насос не показан), и повышается эффективность насосной системы в целом. Таки образом, заявляемое техническое решение обеспечивает повышение эффективности работы при высоких значениях газосодержания на входе в насос-диспергатор. Достигается технический результат по созданию более совершенной конструкции насоса-диспергатора, что позволит повысить эффективность работы при высоких значениях газосодержания, для широкого спектра свойств перекачиваемой среды.The dispersing pump is equipped with a flow separation chamber 8 and at least one additional output channel 9 made in the housing 10. The flow separation chamber 8 is located in the central part of the housing 10, and the additional output channel 9 communicates through the flow separation chamber 8 with the output channel 2. With a large gas content at the inlet of the dispersant pump, a part of the gas is concentrated in the central part of the rotor, since under the action of centrifugal forces, the liquid is pushed to the periphery of the impeller 6. For due to rotational motion in the rotor channels, a liquid with small gas bubbles is discharged into the output channel 2. Due to inertial forces, rotational motion is also realized in the separation chamber 8, during this rotation, the separation process is realized, as in the well-known cyclone separators. As in the known cyclone separators, the separation chamber may be in the form of a cone, the shape of a cylinder or a combined shape consisting of conical and cylindrical sections. Due to the higher density, the liquid fraction (phase) is pushed to the inner wall of the separation chamber 8 and then pushed to the output channel 2. Due to its lower density, the gas fraction (phase) is pushed to the center of the separation chamber 8 and then pushed to the additional output channel 9 Since part of the gas does not enter the outlet channel 2, there, in channel 2, the gas content decreases (gas content is defined as the ratio of the gas volumetric flow rate to the sum of the volumetric liquid flow rate and the gas volumetric flow rate). With a decrease in the gas content in channel 2, the efficiency of the booster vane pump, which is connected to channel 2, increases (this booster pump is not shown in the figures), and the efficiency of the pump system as a whole increases. Thus, the claimed technical solution provides an increase in operating efficiency at high gas contents at the inlet to the dispersing pump. A technical result is achieved by creating a more perfect design of the dispersant pump, which will improve the efficiency at high gas contents for a wide range of properties of the pumped medium.

Насос-диспергатор может иметь исполнение, где в секциях ротора на периферии каждого лопастного колеса 6 выполнено кольцо 11, с образованием между соседними колесами 6 кольцевых щелевых каналов 12, которые сообщаться между собой через канавки 4 в обойме 3. Кольца 11 повышают жесткость и прочность конструкции лопастного колеса 6, такое исполнение становится пригодным для использования при повышенных нагрузках. Что расширяет спектр свойств перекачиваемой среды и спектр режимов работы насоса-диспергатора.The dispersant pump may have a design where a ring 11 is made in the rotor sections on the periphery of each impeller 6 to form annular slotted channels 12 between adjacent wheels 6, which communicate with each other through grooves 4 in the cage 3. Rings 11 increase the rigidity and strength of the structure impeller 6, this design becomes suitable for use at high loads. Which expands the range of properties of the pumped medium and the range of operating modes of the dispersant pump.

Насос-диспергатор может иметь исполнение, где дополнительный выходной канал 9 оснащен диффузорным участком 13. При этом дополнительный выходной канал 9 расположен тангенциально по отношению к проточной сепарационной камере 8, так, что продольная ось 14 у дополнительного выходного канала 9 не пересекает ось вращения приводного вала 5. При таком исполнении снижаются гидравлические потери давления в местных гидравлических сопротивлениях, при движении потока через дополнительный выходной канал 9. Снижение гидравлических потерь давления способствует расширению спектра свойств перекачиваемой среды и спектра режимов работы насоса-диспергатора. Количество дополнительных выходных каналов 9, при таком исполнении насоса-диспергатора, можно подбирать в зависимости от условий работы насоса-диспергатора и насосной системы в целом.The dispersant pump may have a design where the additional output channel 9 is equipped with a diffuser portion 13. In this case, the additional output channel 9 is located tangentially with respect to the flow separation chamber 8, so that the longitudinal axis 14 at the additional output channel 9 does not intersect the axis of rotation of the drive shaft 5. With this design, the hydraulic pressure loss in local hydraulic resistances is reduced when the flow moves through the additional output channel 9. The hydraulic pressure loss is reduced in a way It is necessary to expand the range of properties of the pumped medium and the spectrum of operating modes of the dispersing pump. The number of additional output channels 9, with this design of the dispersant pump, can be selected depending on the operating conditions of the dispersant pump and the pump system as a whole.

Насос-диспергатор может быть использован и как предвключенная ступень перед центробежным насосом. В этом случае насос-диспергатор обеспечивает подпор (повышение давления) на входе в центробежный насос и обеспечивает диспергирование жидкостно-газовой смеси, заключающееся в дроблении крупных пузырьков газа на множество более мелких пузырьков. Известно, что центробежные насосы работают более эффективно, если перекачиваемая жидкостно-газовая смесь предварительно обработана таким образом в диспергаторе.The dispersing pump can also be used as an upstream stage in front of a centrifugal pump. In this case, the dispersant pump provides pressure (increase in pressure) at the inlet of the centrifugal pump and provides dispersion of the liquid-gas mixture, which consists in crushing large gas bubbles into many smaller bubbles. It is known that centrifugal pumps operate more efficiently if the pumped liquid-gas mixture is thus pretreated in a dispersant.

Claims

1. The dispersing pump, comprising a housing, input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a rotor consisting of sections sequentially mounted one after another on the drive shaft, each section contains a spacer sleeve and impeller, the inter-blade channels of which are configured to communicate with each other through grooves in the ferrule, and with the inter-blade wheel channels in the subsequent section, characterized in that it is equipped with a flow separation chamber and at least one it an additional output channel made in the housing, and the flow separation chamber is located in the Central part of the housing, and the additional output channel communicates through the flow separation chamber with the output channel.

2. The dispersant pump according to claim 1, characterized in that a ring is made in the sections of the rotor on the periphery of each impeller, with the formation of annular slotted channels between adjacent wheels that communicate with each other through grooves in the ferrule.

3. The dispersant pump according to claim 1, characterized in that the additional output channel is located tangentially with respect to the flow separation chamber and is equipped with a diffuser section.