RU1789768C - Способ перекачивани жидкости и центробежный насос дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : всасывают и нагнетают жидкость путем пропуска ее через вращающийс  орган к месту назначени . Жидкость перед нагнетанием деаэрируют за счет подключени  зоны низкого давлени  к линии вакуумировани  через вертикальный трубопровод, имеющий высоту больше высоты гидростатического подъема жидкости . Дл  осуществлени  этого способа используют центробежный насос. В корпусе установлено на полом валу с радиальными каналами рабочее колесо с лопаст ми. Вертикально расположенный трубопровод сообщен через полость вала с зоной низкого давлени , Разделительна  емкость сообщена с верхним концом трубопровода. Радиальные каналы выполнены у основани  лопастей. Трубопровод подключен к емкости тангенциально, сообщен с полостью вала со стороны торца вала через торцовое уплотнение и имеет высоту, превышающую 10 м. Лини  вакуумировани  подключена к верхней части емкости. 2 с.п. ф-лы. 1 ил. со с

Description

Изобретение относитс  к перемещению жидкости способом необъемного вытеснени  и насосостроению, в частности к конструкци м центробежных насосов.

Известен способ перемещени  жидкости необъемным вытеснением динамического действи . В результате вращени  рабочего органа (колеса) внутри корпуса кинетическа  энерги  от колеса передаетс  перемещаемой жидкости.

Устройством, осуществл ющим известный способ перемещени  жидкости,  вл етс  центробежный насос. Центробежные насосы в общем виде состо т из корпуса, вращающегос  вала с установленным на нем в полости корпуса колесом с лопаст ми, привода, всасывающего и нагнетательного патрубков.

Известно, что некоторые жидкости, в частности вода, содержат в себе растворенные газы, например составные части воздуха. При разрежении, образуемом во всасывающей линии, растворимость газов снижаетс  и они в виде пузырей скапливаютс  в насосе, в зоне пониженного давлени  у основани  лопастей рабочего колеса. При разрежении возрастает количество паров перекачиваемой жидкости, увеличивающих объем газовых пузырей. Схлопывание парогазовых пузырей в зоне нагнетани  - процесс кавитации - снижает долговечность насосов.

Дл  деаэрации воды примен етс  упреждающее вакуумирование жидкости в линии всасывани . Известна насосна  установка, имеюща  на всасывающей линии промежуточную емкость, верхн   часть коVI

00

чэ VJ

сх

00

торой вакуумируетс . Вакуумирование в линии всасывани  не избавл ет от образовани  паровых пузырей в корпусе в зоне всасывани  самого насоса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению решением  вл етс  способ перекачки жидкости, реализованный в известном устройстве. Перекачка жидкости осуществл етс  посредством насоса, необъемного вытеснени , включающего всасывание и нагнетание жидкости путем пропуска последней через вращающийс  орган к месту назначени  и деаэрацию жидкости перед нагнетанием за счет подключени  зоны низкого давлени  насоса к линии вакуумировани . Устройство дл  осуществлени  способа перекачки содержит кольцевой канал, образованный между валом рабочего колеса со стороны входа жидкости к лопаст м рабочего колеса и специальной втулкой, охватывающей вал, с зазором. Удаление парогазовых пузырей из зоны низкого давлени  производитс  через кольцевой канал путем всасывани  пузырей вместе с частью жидкости и пропуска их через дополнительный вращающийс  орган .

К недостаткам способа перекачки, используемого в предлагаемом устройстве, относитс  снижение КПД насоса по количеству жидкости, перекачиваемой к месту назначени . При этом, в зависимости от условий всасывани , в частности от увеличени  высоты всасывани , полезна  производительность насоса снижаетс .

Известен центробежный насос, содержащий KOprtyc с установленным в нем на полом валу с радиальными каналами рабочим колесом с полост ми, вертикально расположенный трубопровод, сообщающийс  через полость вала с зоной низкого давлени  насоса, а также разделительную емкость , сообщенную с верхним концом трубопровода, и линию вакуумировани .

Цель изобретени  - повышение высоты всасывани  насосов, исключение срывов их работы при граничных значени х высоты всасывани  без существенного вли ни  на производительность. Поставленна  цель достигаетс  следующим образом. Жидкость деаэрируетС  с удалением парогазовых пузырей непосредственно в полости корпуса насоса между операци ми всасывани  и нагнетани , вакуумированием всасывающей полости насоса в зоне основани  лопастей рабочего колеса, и зона низкого давлени  насоса подключаетс  к линии вакуумировани  через вертикальный трубопровод, имеющий высоту, превышающую высоту гидростатического подъема жидкости. Центробежный насос содержит корпус и установленное в нем на полом валу с радиальными каналами рабочее колесо с лопаст ми, вертикально расположенный трубопровод,

сообщенный через полость вала с зоной низкого давлени  насоса, разделительную емкость, соединенную с верхним концом трубопровода, и линию вакуумировани , снабженную торцовым уплотнением, герметизирующим место соединени  вертикального трубопровода с полостью вала. Радиальные каналы, св зывающие полость вала с зоной низкого давлени  в корпусе насоса, выполнены у основани  лопастей.

Вертикальный трубопровод имеет высоту, превышающую 10 м, и подключен к разделительной емкости верхним концом тангенциально и сообщен с полостью вала со стороны торца последнего через торцовое

уплотнение. Лини  вакуумировани  подключена к верхней части разделительной емкости.

Из растворенного воздуха и образовавшихс  вследствие разрежени  паров жидкости в зоне пониженного давлени  у основани  лопастей рабочего колеса формируетс  парогазовый пузырь. При достаточно большой кинетической энергии

движущегос  потока жидкости, что наблюдаетс  при оптимальных высотах всасывани ,наступает равновесие, характеризующеес  равенством поступающих газов и паров и уносимых потоком жидкости . При увеличении высоты всасывани  происходит увеличение затрат энергии на подъем жидкости, уменьшаетс  ее дол  на кинетическую энергию. В св зи с ростом разрежени  в полости насоса возрастает количество образовывающихс  паров. Нарушаетс  равновесие в зоне парогазового пузыр , последний начинает расти, заполн   полость корпуса насоса, р определенный момент наступает срыв насоса, т.е.

прекращение движени  жидкости от всасывающего к нагнетательному патрубку, Вакуумированием зоны пониженного давлени  производитс  удаление парогазовой фазы, при этом производительность вакуумнасоса

должна быть не ниже максимально возможного количества паров и воздуха, способного образовыватьс  в зоне пониженного давлени  в единицу времени дл  данной марки насоса. Таким образом, вакуумирование зоны пониженного давлени  - операци , производима  между всасыванием и нагнетанием, обеспечивает стабильность работы при колебани х высоты всасывани , а также способствует повышению предель- ных ее значений дл  центробежных насосов большой производительности (насосна  станци  подъема систем водопотребле- ни ).

Колебани  высоты всасывани , наблюдающиес  при годичных циклах изменени  уровней воды в естественных водоемах, не будут существен но сказыватьс  на производительности каждого насоса. Жидкость из полости корпуса насоса также поступает по каналам в полость вала. Дл  предотвраще- ни  попаданй  её в вакуумную линию служит вертикальный трубопровод. Он позвол ет создать гидростатический столб жидкости, компенсирующий величину разрежени , создаваемого в линии вакуумиро- вани , котора  не может превышать 10 м вод.ст.

Наличие вертикального трубопровода, имеющего высоту, превышающую высоту гидростатического подъема жидкости, иск- лючает непроизводительный расход жидкости , что существенно не снижает полезной производительности насоса.

Удал ема  парогазова  фаза пробуль- кивает через столб жидкости к вакуумнасо- су, Разделительна  емкость позвол ет отделить жидкость, уносимую парогазовой фазой в виде капель.

Устройство работает следующим образом .

Водозаборные системы 1 подъема оборудуютс  насосными станци ми, размещаемыми выше уровн  воды. При годичных колебани х уровн  воды в водоемах, в частности в реках, высота всасывани  насосов  вл етс  переменной величиной. В осенне- зимний период при сокращении стока, особенно на мелеющих реках, например на реке Томь, возникают режимы работы насосов , граничащие со срывами, вынуждающие дл  повышени  напорности снижать производительность единицы насоса, а дл  удовлетворени  потреблени  включать резервные, увеличива  тем самым энергопотребление , и насосы при этом работают в режимах, близких к кавитационным. Причина данного  влени  - увеличение количества паров, образующихс  при повышении разрежени .

Выполнив в валу рабочего колеса по- лость, соединенную каналами с зоной пониженного давлени  в корпусе насоса - у основани  лопастей рабочего колеса - и линией вакуумировани  через вертикальный трубопровод и разделительную емкость, со- единенную полостью вала с установкой торцового уплотнени , герметизирующего место соединени  вертикального трубопровода с полостью вала, создава  в ней разрежение , удал ют парогазовую фазу. Это позвол ет не снижать существенно производительность единичного насоса, обеспечива  его работоспособность при высотах всасывани  5-7 м.

На чертеже показана схема обв зки центробежного насоса двустороннего действи  и его конструкци .

Насос 1 состоит из корпуса 2 рабочего колеса 3, установленного на валу 4. Насос имеет привод 5. В валу выполнен полостной канал 6, св занный отверсти ми 7 с внутренней полостью корпуса насоса. В торце вала с противоположной приводу стороны через торцовое уплотнение 8 установлен вертикальный трубопровод 9. В верхней части корпуса насоса имеетс  штуцер 10 верхнего выпуска, Системы всасывани  11 и нагнетани  12 выполнены по конструкции аналогично действующим насосным станци м 1 подъема.,

Система вакуумировани  и запуска насоса способом заливки вакуумировател  состоит из трубопровода 13, св занного со штуцером 10, клапана 14, разделительной емкости 15 и вакуумнасоса 16. Вертикальный трубопровод 19, длина которого не менее 10 м, подсоединен к разделительной емкости потенциально. Последн   выполнена в виде циклона с нижним спускником 17.

Насосна  установка работает следующим образом.

Дл  заливки насоса включаетс  ваку- умнасос 16, которым через штуцер 10, полостной канал 6, отверсти  7 в корпусе 2 насоса 1 создаетс  разрежение, за счет которого заполн етс  система всасывани  11 и сам насос. При заполнении последнего автоматически включаетс  привод 5 и воздействием напора закрываетс  клапан 14 на трубопроводе 13. Насос подает воду в систему нагнетани . Отсос образовывающихс  газов и паров через полостн ой канал 6 проводитс  в течение всего времени работы. При одновременной работе нескольких насос Отсос проводитс  из всех насосов.

Предлагаемое техническое решение позвол ет стабилизировать работу насосов без существенного изменени  их производительности при годовых циклах изменени  уровн  воды, а также повысить высоту всасывани  действующих насосов, уменьшить потребление электроэнергии и обеспечить бесперебойную подачу воды в системах во- допотреблени .

Claims (2)

1. Способ перекачивани  жидкости, включающий всасывание и нагнетание жидкости путем пропуска ее через вращающийс  орган к месту назначени  и деаэрацию жидкости перед нагнетанием путем подключени  зоны низкого давлени  насоса к линии вакуумировани , отличающий- с   тем, что, с целью повышени  высоты всасывани  насоса и исключени  срыва работы при граничных значени х высоты всасывани  без существенного вли ни  на производительность, зону низкого давлени  насоса подключают к линии вакуумировани  через вертикальный трубопровод, имеющий высоту, большую высоты гидростатического подъема жидкости.

2. Центробежный насос, содержащий корпус, установленное в нем на полом валу с радиальными каналами рабочее колесо с лопаст ми, вертикально расположенный трубопровод, сообщенный через полость вала с зоной низкого давлени  насоса, разделительную емкость, сообщенную с верхним концом трубопровода, и линию вакуумировани , отличающийс  тем, что он снабжен торцевым уплотнением, радиальные каналы выполнены у основани  лопастей, трубопровод подключен к разделительной емкости тангенциально, сообщен с полостью вала со стороны торца последнего через торцевое уплотнение и имеет высоту, превышающую 10 м, а лини  вакуумировани  подключена к верхней части разделительной емкости.