RU1789037C

RU1789037C - Насос и способ перекачки газожидкостных смесей

Info

Publication number: RU1789037C
Application number: SU884356141A
Authority: RU
Inventors: Нисканен Тойво
Original assignee: А.Альстрем Корпорейшн
Priority date: 1987-07-06
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 1993-01-15
Also published as: EP0298442A2; US4921400A; ES2031182T3; DE3869679D1; JPH01159494A; EP0298442B1; FI872967A0; ATE74406T1; EP0298442A3; FI872967A

Abstract

Изобретение предназначено дл повышени надежности насосов при перекачивании ими газожидкостных смесей с большим содержанием твердой фазы. Это достигаетс тем, что насос снабжаетс одним .или несколькими защитными экранами (Э) с перфорацией дл отделени твердой фазы, расположенным в тракте отвода газа. Газ из центральной части ротора 6 через отверсти 10 попадает в полость 11 и на лопатки 12, которые осуществл ют дополнительную сепарацию газа и очищают Э 13 за счет турбу- лизации потока у поверхности Э 13. В соответствии со способом, реализуемым в насосе, твердую фазу отдел ют от удал емого газа, а отделенную твердую фазу с помощью лопаток 12 возвращают в основной поток. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 8 ил.

Description

Фиг. 7

Изобретение относитс к насосам и способам отделени газа отсасыванием из нагнетаемой жидкости, в частности к устройствам газовыпускной системы насоса, который используетс дл нагнетани жидкости , содержащей газовую фазу. Насос по насто щему изобретению предназначен, в частности, дл прокачивани волокнистых суспензий, которые используютс в целлюлозной и бумажной промышленности.

Известно, что нагнетание жидкостей, содержащих газы в большом количестве, нельз производить эффективно без газовыпускной системы, поскольку газы, концентрирующиес вокруг оси ротора насоса, образуют газовую полость, размеры которой возрастают и котора стремитс закупорить вход в насос. В результате резко падает производительность насоса, по вл ютс вибрации оборудовани , также может прекратитьс работа установки вообще. Эта проблема была вы влена, например, в центробежных насосах.

Эти проблемы пытались решить различными способами путем выпуска газа из полости . В оборудовании, которое известно и используетс в насто щее врем , удаление газов осуществл етс либо пропусканием через трубу, расположенную в середине впускного отверсти и проход щую к втулке крыльчатки, либо путем использовани крыльчатки, имеющей одно или несколько отверстий, через которые газ отводитс на заданную сторону крыльчатки и далее из насоса.

Все указанные выше средства работают удовлетворительно, если жидкость чиста . Проблемы возникают, когда жидкости содержат посторонние вещества, такие как волокна, нити и т.п. В этом случае такие загр зн ющие вещества стрем тс запуко- рить газовыпускные каналы, открытое состо ние которых вл етс необходимым условием правильной работы насоса.

Известны различные устройства, с помощью которых были сделаны попытки исключить или свести к минимуму указанные недостатки или опасность дл работы, св занные с присутствием загр знений. Простейшее устройство представл ет собой газовыпускной канал, ширина которого настолько велика, что забивание его не происходит . Другие способы включают, например, использование устройств с различными типами лопаток или лопаточных роторов, расположенных на задней стенке крыльчатки. Наиболее часто используетс способ, в котором задн стенка крыльчатки имеет радиальные лопатки, предназначенные дл нагнетани жидкости вместе с

веществами, ее загр зн ющими, причем эта жидкость проходит вместе с газом через газовыпускные отверсти в крыльчатке до периферии крыльчатки, а также через зазор обратно в поток жидкости. В некоторых случа х устройство аналогичного типа расположено на задней стенке крыльчатки, оно представл ет собой лопаточный ротор, установленный на валу крыльчатки. Упом ну0 тый лопаточный ротор вращаетс в своей собственной камере, предназначенной дл отделени жидкости, котора проходит вместе с газовой фазой, тем самым жидкость отводитс на периферию камеры, газ выво5 дитс внутрь, а жидкость с загр зн ющими веществами выводитс по отдельному каналу либо на вход, либо на выход насоса.

Все устройства, описанные выше, работают удовлетворительно, если количество

0 загр зн ющих веществ, переносимых жидкостью , ограничено. Также можно отрегулировать насто щие устройства, чтобы они работали относительно удовлетворительно, когда в жидкости содержитс большое коли5 чество твердых частиц, например, волокнистой суспензии, как это имеет место в целлюлозной промышленности. Однако, в этом случае должно быть обеспечено надлежащее функционирование газовыпускного

0 отверсти , поскольку наиболее существенно , чтобы волокнистые вещества не попадали в газовый канал. Поэтому волокниста суспензи , содержаща газ, должна направл тьс обратно в перекачиваемый поток.

5 С другой стороны, известно, что газ, содержащийс в волокнистой суспензии, вл етс вредным включением в процессе приготовлени бумажной массы, он по возможности должен быть удален, Следова0 тельно, не следует подавать газ. который содержит в уже отделенном потоке, обратно в систему циркул ции бумажной массы. Также будут потери бумажной массы, если вс масса, котора движетс вместе с газом,

5 будет отделена от потока циркулирующей массы и выведена из насоса в виде вторичного потока,

Целью изобретени вл етс повышение надежности при перекачивании газожидкост0 ных смесей с большим содержанием твердой фазы путем исключени забивани последней тракта отвода газа.

. Устройство по насто щему изобретению отличаетс тем, что газовыпускной канал от

5 передней стороны крыльчатки к газовыпускному патрубку снабжен одной или несколькими фильтрующими поверхност ми дл отделени газа от нагнетаемой жидкости.

Способ по насто щему изобретению отличаетс тем, что при прокачивании жидкости поток отдел емого газа и других веществ, перемещаемых жидкостью, направл ют в процесс разделени , в котором твердые частицы отдел ют от упом нутого потока, благодар чему можно отдельно выпускать газ.

Преимущества центробежного насоса по насто щему изобретению по сравнению с существующими устройствами следующие: более эффективно выпускаетс газ, поскольку жидкость, содержащую газ, нет необходимости возвращать в основную циркул цию; при нагнетании волокнистых суспензий исключаетс опасность забивани газовыпускного канала, а также направлени волокнистой суспензии в сточные воды; исключаетс опасность того, что давление нагнетаемого вещества будет направл ть загр знени в газовыпускные каналы, когда насос не работает, что обычно происходит с оборудованием, в котором исполь- зуютс обычные газовыпускные устройства.

На фиг. 1 представлена конструкци центробежного насоса с защитными экранами; на фиг. 2 - выполнение экрана с радиальными канавками; на фиг. 3 - выполнение экрана с кольцевыми канавками; на фиг. 4 - насос с экраном, расположенным концент- рично валу; на фиг. 5 - насос с экраном, расположенным перед ротором; на фиг. 6 - насос с экранами, закрепленными на кром- ках лопаток; на фиг. 7 - насос с неподвижным экраном перед ротором; на фиг. 8 - насос с вакуумным насосом; на фиг. 1 показан обычный центробежный насос, содержащий корпус 1 с подводом 2 и отводом 3, элемент 4 и вал 5 с ротором 6. Вал 5 установлен в подшипниках 7 на элементе 4, который также снабжен каналом 8, 9 отвода газа. Канал подсоединен к ротору 6, в диске которого выполнены газоотвод щие отвер- сти 10, предназначенные дл направлени газа от передней стороны диска ротора 6 к задней его стороне в полость 11. Задн поверхность диска ротора 6 имеет дополнительные лопатки 12, которые, как правило, направлены радиально, но они также могут быть криволинейными или проходить в плоскост х , не пересекающихс с валом 5. как это будет показано ниже.

Как видно на фиг. 1 имеетс защитный экран 13, расположенный между газоотвод щим каналом 8 и полостью 11, этот экран образован пластиной, котора имеет небольшие отверсти или щели и котора предназначена дл предотвращени попадани в газоотво- д щий канал 8 посторонних материалов, содержащихс в нагнетаемой жидкости. Когда центробежный насос используетс дл нагнетани целлюлозных суспензий в целлюлозной промышленности, то диаметр

перфорации или ширина щелей в экранирующей пластине должны быть очень малыми. Проведенные опыты показали, что указанные размеры должны составл ть приблизительно 0,2 мм дл того, чтобы предотвратить проникновение волокон в суспензии в экранную пластину. Однако, в такой конструкции лопатки 12 ротора 6, помимо основной задачи, св занной с нагнетанием, как это описано применительно к известному оборудованию , также предназначены дл решени другой задачи, а именно, очищени защитного экрана 13. Когда зазор между лопатками 12 и экраном 13 достаточно мал, например, около 1 мм, то лопатки очищают его поверхность, дела перфорацию чистой. В частности, лопатки 12 создают такое мощное завихрение вблизи поверхности пласти- ны, которое вообще преп тствует прилипанию волокон к перфорации экрана.

Упом нутую турбулентность и очистку экрана 13 можно также интенсифицировать с помощью выполнени экранов 20, 30, как это показано на фиг. 2 и 3, В этих устройствах перфорации 21 и 31 расположены в донных част х канавок 22 и 32, выполненных в экране. На фиг. 2 показано, что канавки 22 проход т в радиальном направлений или они отклон ютс от радиального направлени на небольшой угол. В таком случае дополнительные лопатки 12 ротора 6 могут соответственно проходить в радиальном направлении или немного отклон тьс 6т эт6г6 направлени . Однако, нет необходимости обеспечивать направление лопаток по канавкам 22.

На фиг. 3 показано, что перфораци 31 экрана 30 выполнена в донной части канавок 32, также как в предыдущем варианте. Однако канавки 32 кольцевые, которые легко выполнить проточкой на токарном станке . Канавки также могут быть спиральными. В таких случа х необходимо использовать другой ротор 6. В частности, лопатки 12 ротора б должны проходить в направлении, отличном от радиального, поскольку в противном случае заданные пульсации давлени не будут генерироватьс дл очистки канавок и перфорации. Преимущественно лопатки 12 закругленные, что позвол ет отбрасывать жидкость, попадающую в полость 11, энергетично на периферию. Тем самым эти лопатки создают пульсации давлени , которые отдел ют волокна, имеющиес в жидкости, от перфораций 31 в канавках 32. В некоторых случа х рекомендуетс использовать керамический экран который закрывает отверсти 10 в роторе 6 В таком варианте облегчаетс выпуск газг через поры в поверхности, при этом твер

дые частицы не могут проникнуть сквозь нее.

Еще один вариант отличаетс тем, чт5 поверхность экрана, устроена таким образом , что она пр мо замен ет перфорацию в крыльчатке. В таком случае очевидно, что така перфораци должна быть достаточно малого диаметра, преимущественно менее 0,5 мм, а в некоторых случа х требуетс выполн ть такие отверсти диаметром 0,2 мм и даже меньше.

На фиг.4 представлен вариант с экраном 40, который расположен внутри лопаток 12 ротора 6. В данном случае экран 40 выполнен цилиндрическим, в котором могут быть канавки, либо аксиальные, либо спиральные . Предпочтительно, чтобы экран был расположен настолько близок к кромкам лопаток 12, наход щимс ближе к валу, чтобы упом нутые лопатки 12 поддерживали чистым экран 40.. Из полости между защит- ным экраном 40 и валом газ направл етс в газовыпускной канал 8 также как в предыдущем варианте.

На фиг. 5 представлен вариант, в котором выпуск газа осуществл етс не через диск ротора 6, а перед ним. Как известно, газовый пузырь образуетс в насосе перед крыльчаткой в центральной части входа в ротор, поэтому желательно отводить газ до того, как пузырь станет слишком большим и достигнет лопаток ротора. В устройстве по насто щему изобретению перед ротором вокруг вала расположен элемент 50, он изготовлен сгибанием защитной пластины в цилиндр, один торец которого закрыт либо заглушкой, либо экраном 51. В варианте, показанном на фиг. 5, элемент 50 прикреплен одним концом к валу 55, внутри которого имеетс сверление 52 дл направлени газа в выпускной канал 8. Также имеютс другие варианты выпуска газа из элемента 50. Например, осева труба может проходить от торца 51 элемента 50 в противоположном направлении, что конструктивно сложнее, но возможно. Кроме этого, на фиг. 5 показан сжижающий ротор 53, расположенный в подводе 2. Входные кромки лопа- тбк этого ротора располагаютс настолько близко к защитной поверхности элемента 50, что поддерживаетс чистота этой поверхности , особенно если сторона элемента 50, противоположна валу, установлена без возможности вращени или она вращаетс вместе с остальными элементами устройства , расположенными на передней стороне насоса. Чистоту можно еще улучшить путем создани на защитной поверхности элемента 50 осевых или спиральных канавок 54, назначение которых совместно с лопатками

ротора 53 состоит в генерировании пульсаций , которые преп тствуют прилипанию твердых частиц, переносимых жидкостью, к перфорации в защитной поверхности. Эк- ран может быть расположен на неподвижном элементе (как показано на фиг. 7) перед псевдоожижающим ротором, благодар чему имеет место разница скоростей между экраном и псевдоожижающим ротором. Ци0 линдрический элемент 71 установлен перед ротором 6 таким образом, что кран 74 обращен к концу вала. Элемент 71 можно соедин ть коническим элементом 73 с полой трубой 72, котора подсоединена в соответ5 ствующем месте к емкости дл пульпы или к вакуумному насосу. Цилиндрический экран можно крепить к окружающей конструкции с помощью трубы 72.

За счет воздействи псевдоожижающе0 го ротора 53 имеет место очень интенсивна турбулентность во входном отверстии насоса , причем созданна турбулентность за счёт разницы составл ющих силы будет преп тствовать прилипанию волокон к по5 верхности экрана.

Защитные экраны могут также размещатьс в других местах. Например, можно экраны 61, как показано на фиг. 6, крепить к кромкам лопаток 12.

0 Защитный экран 40 можно также установить на тех кромках лопаток 12, которые наход тс ближе к валу 5, причем упом нутый защитный экран может иметь форму аксиального цилиндра или его части. В этих

5 случа х защитную поверхность нельз протирать непосредственно механическими элементами; здесь следует использовать элементы, создающие пульсации, расположенные в корпусе насоса, причем два или

0 три таких элемента 63 расположены с равными интервалами в части корпуса, ближайшей к экрану 61 и выполнены в виде гребней. Эти турбулизирующие элементы направл ют мощные пульсации давлени

5 на защитный экран. Эти пульсационные силы перемещают сухие вещества, возможно попавшие в перфорации экрана, обратно в полость между лопатками 12, откуда лопатки возвращают это вещество обратно в цир0 кул цию жидкости.

Как следует из приведенного описани , а помощью насоса по насто щему изобретению можно исключить недостатки, присущие известным конструкци м насосов.

5 Основна иде состоит в том, что удаление газа происходит через защитный экран, который преп тствует проникновению твердых частиц, переносимых перекачиваемой жидкостью, в газовыпускной канал или даже в полость, из которой газ поступает в этот

канал. Во всех известных устройствах используетс перфораци с отверсти ми настолько большого диаметра, что твердые частицы могут свободно проходить через них. Особенно при прокачивании суспензий с высоким содержанием волокон забивание газовыпускного канала представл ет серьезную проблему, поскольку закупоривающа масса представл ет собой большой ком из волокна.

По этой причине необходимо использовать отдельный вакуумный насос 19 (см. фиг. 8), с помощью которого выводитс газ из газовыпускной системы. В этом случае, если газовыпускные тракты забиваютс , то можно их прочистить, отсоединив трубы, соедин ющие вакуумный насос с газовыпускными трактами, а затем прочистить канал. Соединение вакуумного насоса с главным насосом невозможно, поскольку твердые частицы, переносимые газом, будут повреждать или забивать вакуумный насос при длительной работе. В обоих случа х необходимо проводить сложные работы, св занные с демонтажем всего насоса. В некоторых эксплуатационных случа х также возможно забивание центробежного насоса , т.е. он заполн етс суспензией высокой концентрации, при этом насос должен эксплуатироватьс с разбавлением, но вакуум- ный насос нельз использовать дл разбавлени , даже если разбавл ющую среду направл ть в него, Хот центробежный насос проворачиваетс , тем не менее его следует разобрать. Если вакуумный насос установлен на валу центробежного насоса, то демонтировать насос труднее. Таким образом , отдельный вакуумный насос с собственным приводом приводит к увеличению стоимости оборудовани , что вл етс од- ним из преп тствий расширени использовани центробежного насоса, например, дл перекачивани бумажной пульпы. Однако насто щее изобретение облегчает подсоединение вакуумного насоса 19 пр мо на вал центробежного насоса без использовани отдельного привода, поскольку твердые частицы не могут попасть в вакуумный насос вместе с газом.

Следует отметить, что выше приведено описание только нескольких предпочтительных вариантов реализации насто щего изобретени , причем объем защиты не ограничиваетс этими вариантами, а определ етс формулой изобретени . Все виды поверхностей с отверсти ми, щел ми, порами или другой эквивалентной перфорацией применимы к насто щему изобретению. Также можно использовать экран с повышенной перфорированностью в виде тонкого фетрового волокнистого мата, который преп тствует проникновению твердых частиц в газовыпускной тракт. В таком случае толщина волокнистого мата может мен тьс , например, с помощью механического элемента, который выскребывает лишний материал с мата до заданного размера. Следовательно , под термином защитный экран следует понимать значение не в узком смысле, а устройство, которое охватывает множество различных вариантов устройства . Главна цель экрана состоит в отделении грубого материала из нагнетаемой жидкости , благодар чему твердые частицы, содержащиес в этой жидкости, а также их свойства определ ют тип и конкретную конструкцию экрана. Кроме этого, способ и устройство по насто щему изобретению относ тс ко всем насосам и аналогичным устройствам, в которых газ должен отдел тьс в процессе проведени технологического процесса.

Claims

1. Насос, содержащий корпус с подводом и отводом, устанйвленный на нем на валу ротор, включающий ведущий диск и рабочие лопатки, и канал отвода газа, о т л ичающийс тем, что, с целью повышени надежности при перекачивании газожидкостных смесей с большим содержанием твердой фазы путем исключени забивани последней канала отвода газа, насос снабжена одним или несколькими защитными экранами с перфорацией дл отделени твердой фазы, расположенными в канал отвода газа.

2. Насос поп. 1,отличающийс тем, что, в ведущем диске выполнены газо- отвод щие отверсти .

3. Насос по п. 2, отличающийс тем, что защитный экран образован газоот- вод щими отверсти ми.

4. Насос по п. 2, отличающийс тем, что защитный экран закреплен на корпусе и расположен с тыльной стороны ведущего диска.

5. Насос по п. 4, отличающийс тем, что защитный экран расположен аксиально между корпусом и ведущим диском.

6. Насос по п. 2, отличающийс тем, что ведущий диск с тыльной стороны снабжен дополнительными лопатками.

7. Насос по п. 6, отличающийс тем, что кромки дополнительных лопаток расположены напротив защитных экранов.

8. Насос по п. 7, отличающийс тем, что на сторонах защитных экранов, обращенных к дополнительным лопаткам, выполнены канавки и перфораци по крайней мере частично расположена в канавках.

9 Насос по п. 1, отличающийс тем, что он снабжен элементом, расположенным в подводе насоса, при этом часть канала отвода газа выполнена в элементе, а защитный экран установлен на последнем ,

10. Насос по п. 8 отличающийс тем, что рабочие лопатки выполнены выт нутыми в подвод, а защитный экран элемента расположен внутри рабочих лопаток с зазором относительно последних.

11. Насос поп. 6, отличающийс тем, что защитный экран закреплен на дополнительных лопатках по их радиальным или ближайшим к валу осевым торцам.

12. Насос по п. 11,отличающийс тем, что корпус снабжен турбулизирующими элементами, расположенными напротив защитного экрана.

13. Насос по п. 1.отличающийс тем, что он снабжен вакуум-насосом, за- крепленным на том же валу, что и ротор, и расположенным в канале отвода газа за защитным экраном.

14. Насос по п. 1,отличающийс тем, что защитный экран расположен на по- верхности вала, при этом часть канала отвода газа выполнена в валу.

15. Способ перекачки газожидкостных смесей, заключающийс в том, что газ отдел ют от жидкости и отвод т из основного потока, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности при перекачке смеси с большим содержанием твердой фазы, последнюю отдел ют от отводимого в основной поток.

Фиг.7