RU2153103C1

RU2153103C1 - Jet pumping plant

Info

Publication number: RU2153103C1
Application number: RU98122731A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Елисеев; Ю.А. Сазонов; А.П. Шмидт; И.С. Юдин
Original assignee: Елисеев Вячеслав Николаевич; Сазонов Юрий Аполоньевич
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-07-20

Abstract

FIELD: pump engineering. SUBSTANCE: jet pumping plant has working chamber, nozzle mounted for axial motion and coupled hydraulically with power pump, and diaphragm positioned between nozzle and working chamber coaxially with them, with formation of two radial circular channels. One of channels provided between working chamber and diaphragm communicates with receiving channel of pumped-over medium. The second radial circular channel located between diaphragm and nozzle is coupled hydraulically with power pump and output line of working chamber through shut-off valve. EFFECT: enhanced reliability, simplified design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, в частности к регулируемым струйным насосным установкам, и может быть использовано в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности для перекачки жидкостей и газов. The invention relates to a pump engineering industry, in particular to adjustable jet pumping units, and can be used in the oil, gas and other industries for pumping liquids and gases.

Известен регулируемый струйный насос, содержащий рабочую камеру, приемный канал и сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и связанное гидравлическим каналом с источником активной среды (см. авторское свидетельство СССР N 1465624, F 04 F 5/48, 1987). Известное техническое решение имеет набор подвижных уплотнительных устройств, гидроцилиндры с замкнутыми полостями и каналы обратной связи в системе управления, надежность которых снижается при работе в средах, содержащих механические примеси. Кроме того, параметры рабочего сопла в данном случае не регулируются, а изменяется только положение сопла относительно рабочей камеры, что значительно сужает диапазон регулирования; особенно в случае, когда активная среда - жидкость, а перекачиваемая среда - газ. В этом случае влияние положения сопла на работу всей установки оказывается несущественным. Known adjustable jet pump containing a working chamber, a receiving channel and a nozzle mounted with the possibility of axial movement and connected by a hydraulic channel to a source of active medium (see USSR author's certificate N 1465624, F 04 F 5/48, 1987). The known technical solution has a set of movable sealing devices, hydraulic cylinders with closed cavities and feedback channels in the control system, the reliability of which decreases when working in environments containing mechanical impurities. In addition, the parameters of the working nozzle in this case are not regulated, and only the position of the nozzle relative to the working chamber changes, which significantly narrows the regulation range; especially in the case where the active medium is liquid and the pumped medium is gas. In this case, the influence of the nozzle position on the operation of the entire installation is insignificant.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является струйная насосная установка, содержащая рабочую камеру, приемный канал перекачиваемой среды, сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и связанное гидравлическим каналом с силовым насосом, диафрагму, размещенную между соплом и рабочей камерой с образованием двух радиальных кольцевых каналов, один из которых сообщен с приемным каналом перекачиваемой среды, а второй радиальный кольцевой канал сообщен с дополнительным силовым насосом, который оснащен регулятором подачи (производительности) (см. патент RU N 2100659, F 04 F5/02, 1996). Closest to the proposed technical solution is an inkjet pump installation containing a working chamber, a receiving channel of the pumped medium, a nozzle mounted with the possibility of axial movement and connected by a hydraulic channel to the power pump, a diaphragm located between the nozzle and the working chamber with the formation of two radial ring channels, one of which is in communication with the receiving channel of the pumped medium, and the second radial ring channel is in communication with an additional power pump, which is equipped with a rum supply (productivity) (see. Patent RU N 2100659, F 04 F5 / 02, 1996).

Однако, использование дополнительного насоса и регулятора подачи для малогабаритных струйных насосных установок при невысокой производительности, в ряде случаев, значительно усложняет конструкцию самой струйной установки и вызывает снижение ее надежности. However, the use of an additional pump and a feed regulator for small-sized jet pump units with low productivity, in some cases, significantly complicates the design of the jet unit itself and causes a decrease in its reliability.

Задачей изобретения является упрощение конструкции насосной установки и повышение надежности ее работы при переменных режимах. The objective of the invention is to simplify the design of the pumping unit and increase the reliability of its operation under variable conditions.

Поставленная задача достигается тем, что в струйной насосной установке, содержащей рабочую камеру, сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и гидравлически связанное с силовым насосом, и диафрагму, размещенную между соплом и рабочей камерой соосно с ними с образованием двух радиальных кольцевых каналов, один из которых между рабочей камерой и диафрагмой сообщен с приемным каналом перекачиваемой среды, согласно изобретению, второй радиальный кольцевой канал между диафрагмой и соплом гидравлически связан через запорные регулирующие клапаны с силовым насосом и выходной линией рабочей камеры. The problem is achieved in that in a jet pump installation containing a working chamber, a nozzle mounted axially movable and hydraulically connected to the power pump, and a diaphragm located between the nozzle and the working chamber are coaxial with them to form two radial annular channels, of which, between the working chamber and the diaphragm, is in communication with the receiving channel of the pumped medium, according to the invention, the second radial annular channel between the diaphragm and the nozzle is hydraulically connected through the locking p control valves with power pump and outlet line of the working chamber.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена предлагаемая струйная насосная установка. The invention is illustrated by the drawing, which shows the proposed jet pump installation.

Струйная насосная установка содержит рабочую камеру 1, приемный канал перекачиваемой среды 2, сопло 3, связанное гидравлическим каналом 4 с силовым насосом 5. Между соплом 3 и рабочей камерой 1 соосно с ними размещена диафрагма 6 с образованием двух радиальных кольцевых каналов 7 и 8. Канал 7 сообщается с приемным каналом 2. Радиальный кольцевой канал 8 между диафрагмой 6 и соплом 3 через один трубопровод 9 гидравлически связан с силовым насосом 5, а через другой трубопровод 10 гидравлически связан с выходной линией 11 рабочей камеры 1. Каждый из двух названных трубопроводов 9, 10 оснащен запорными регулирующими клапанами соответственно 12, 13. Предварительная регулировка установки возможна за счет осевого перемещения сопла 3 с помощью винтовой пары 14. The jet pump installation comprises a working chamber 1, a receiving channel of the pumped medium 2, a nozzle 3 connected by a hydraulic channel 4 to the power pump 5. Between the nozzle 3 and the working chamber 1, a diaphragm 6 is arranged coaxially with them to form two radial annular channels 7 and 8. Channel 7 communicates with the receiving channel 2. The radial annular channel 8 between the diaphragm 6 and the nozzle 3 through one pipe 9 is hydraulically connected to the power pump 5, and through another pipe 10 is hydraulically connected to the output line 11 of the working chamber 1. Each of the two The named pipelines 9, 10 are equipped with shut-off control valves, respectively 12, 13. Preliminary adjustment of the installation is possible due to the axial movement of the nozzle 3 using a screw pair 14.

Струйная установка работает следующим образом. Inkjet installation works as follows.

Силовой насос 5 обеспечивает подачу рабочей среды через канал 4 в сопло 3. Сформированная в сопле рабочая струя через отверстие диафрагмы 6 попадает в рабочую камеру 1, обеспечивая снижение давления в кольцевом радиальном канале 7 и приемном канале 2, из которого перекачиваемая среда направляется также в рабочую камеру 1. В рабочей камере 1 осуществляется перемешивание рабочей и перекачиваемой сред, снижение скорости течения и повышение давления в диффузорной части рабочей камеры 1. Смесь рабочей и перекачиваемой сред отводится в выходную линию 11. Рабочей и перекачиваемой средой может быть жидкость или газ, или газожидкостная смесь с различными соотношениями входящих компонентов. The power pump 5 provides the supply of the working medium through the channel 4 to the nozzle 3. The working jet formed in the nozzle through the opening of the diaphragm 6 enters the working chamber 1, providing a decrease in pressure in the annular radial channel 7 and the receiving channel 2, from which the pumped medium is also sent to the working chamber 1. In the working chamber 1, the working and pumped media are mixed, the flow rate is reduced and the pressure in the diffuser part of the working chamber is mixed 1. The mixture of the working and pumped media is discharged to the outlet 11. Working iju and the fluid may be liquid or gas, or liquid-gas mixture with different ratios of incoming components.

Управление работой установки может осуществляться в двух режимах: ручном и автоматическом. The operation of the installation can be controlled in two modes: manual and automatic.

При ручном управлении открывают запорный клапан 12 и часть рабочей среды по трубопроводу 9 подается в кольцевой радиальный канал 8. Запорный регулирующий клапан 13 в этом случае закрывают. Радиальный поток рабочей среды в канале 8 оказывает воздействие на условия истечения через сопло 3. При этом изменяются значения коэффициентов Кориолиса, Буссинеска и коэффициент сжатия. Соответственно изменяется параметр количества движения рабочего потока и эпюра скоростей в поперечном сечении рабочей струи, хотя суммарный расход рабочей среды в каналах 8 и 4 может оставаться неизменным. Регулируя расход рабочей среды через канал 8, можно управлять работой струйной насосной установки, поскольку режим ее работы зависит от значений названных коэффициентов. With manual control, the shut-off valve 12 is opened and part of the working medium is piped 9 to the annular radial channel 8. In this case, the shut-off control valve 13 is closed. The radial flow of the working medium in channel 8 affects the outflow conditions through the nozzle 3. In this case, the values of the Coriolis, Boussinesq coefficients and the compression ratio change. Accordingly, the parameter of the quantity of movement of the working stream and the velocity plot in the cross section of the working stream changes, although the total flow rate of the working medium in channels 8 and 4 may remain unchanged. By adjusting the flow rate of the working medium through channel 8, it is possible to control the operation of the jet pump installation, since the mode of its operation depends on the values of the named coefficients.

Ниже приведен пример для подтверждения возможности управления параметрами рабочей струи и соответственно параметрами струйной насосной установки без использования движущихся деталей в проточной части. Если выполнить сопло 3 с профилем по кривой Витошинского, то коэффициент сжатия может быть принят равным единице; сжатие струи будет отсутствовать при нулевом расходе рабочей среды через канал 8. Если же, не меняя расход рабочей среды, весь поток направить через канал 8, то получим условия истечения через диафрагму с коэффициентом сжатия 0,611. В промежуточных положениях при регулировке гидравлического сопротивления запорным регулирующим клапаном 12 коэффициент сжатия будет принимать значения из диапазона от 1 до 0,611, а коэффициенты Кориолиса и Буссинеска не будут равны единице. Below is an example to confirm the ability to control the parameters of the working jet and, accordingly, the parameters of the jet pump installation without using moving parts in the flow part. If to execute a nozzle 3 with a profile along the Vitoshinsky curve, then the compression coefficient can be taken equal to unity; there will be no compression of the jet at zero flow rate of the working medium through channel 8. If, without changing the flow rate of the working medium, direct the entire flow through channel 8, then we obtain the conditions for the outflow through the diaphragm with a compression ratio of 0.611. In intermediate positions, when adjusting the hydraulic resistance by the shut-off control valve 12, the compression ratio will take values from 1 to 0.611, and the Coriolis and Boussinesq coefficients will not be equal to unity.

В режиме автоматического регулирования открывают запорный клапан 13 и часть рабочей и перекачиваемой среды по трубопроводу 10 подается в кольцевой радиальный канал 8. Запорный регулирующий клапан 12 в этом случае закрывают. Радиальный поток рабочей среды в канале 8 оказывает воздействие на условия истечения через сопло 3. При этом изменяются значения коэффициентов Кориолиса, Буссинеска и коэффициент сжатия. Соответственно изменяется параметр количества движения рабочего потока и эпюра скоростей в поперечном сечении рабочей струи. В данном случае, струйная насосная установка сама автоматически настраивается при изменении выходного давления в линии 11. Так, с повышением давления в линии 11 повышается давление в линии 10 и в канале 8, что приводит к росту давления на выходе из сопла 3. При работе насоса объемного типа 5 с той же неизменной подачей (производительностью) произойдет рост давления и в канале 4, что вызовет рост скорости истечения рабочей среды через сопло 3. Тем самым автоматически возрастает мощность потока рабочей среды, что позволит при возросшем давлении в линии 11 сохранить производительность насосной установки по каналу 2. In the automatic control mode, the shut-off valve 13 is opened and a part of the working and pumped medium is supplied through a pipeline 10 to the annular radial channel 8. In this case, the shut-off control valve 12 is closed. The radial flow of the working medium in channel 8 affects the outflow conditions through the nozzle 3. In this case, the values of the Coriolis, Boussinesq coefficients and the compression ratio change. Accordingly, the parameter of the quantity of movement of the working stream and the velocity plot in the cross section of the working stream changes. In this case, the jet pump unit automatically adjusts itself when the output pressure in line 11 changes. So, with increasing pressure in line 11, the pressure in line 10 and in channel 8 increases, which leads to an increase in pressure at the outlet of nozzle 3. When the pump is operating volumetric type 5 with the same constant supply (capacity), pressure will increase in channel 4, which will cause an increase in the velocity of the working medium through the nozzle 3. Thereby, the power flow of the working medium automatically increases, which will allow for increased pressure in NII 11 to maintain the performance of the pumping unit through channel 2.

И другой пример, когда давление в линии 11 снижается. С понижением давления в линии 11 понижается давление в линии 10 и в канале 8, что приводит к снижению давления на выходе из сопла 3. При работе насоса объемного типа с той же неизменной подачей (производительностью) произойдет снижение давления и в канале 4, что вызовет уменьшение скорости истечения рабочей среды через сопло 3. Тем самым автоматически уменьшится мощность потока рабочей среды, что позволит при пониженном давлении в линии 11 сохранить производительность насосной установки по перекачке среды по каналу 2 с поддержанием более экономичного режима работы, исключая бесполезный расход энергии. And another example, when the pressure in line 11 is reduced. With decreasing pressure in line 11, the pressure in line 10 and in channel 8 decreases, which leads to a decrease in pressure at the outlet of nozzle 3. When the volume type pump operates with the same constant supply (capacity), pressure will decrease in channel 4, which will cause reducing the speed of the fluid flow through the nozzle 3. This will automatically reduce the power flow of the working fluid, which will allow at reduced pressure in line 11 to maintain the performance of the pumping unit for pumping medium through channel 2 while maintaining more economy different operating conditions, excluding useless energy consumption.

Claims

An inkjet pump installation containing a working chamber, a nozzle mounted axially movable and hydraulically connected to the power pump, and a diaphragm arranged coaxially between the nozzle and the working chamber to form two radial annular channels, one of which is connected between the working chamber and the diaphragm with a receiving channel of the pumped medium, characterized in that the second radial annular channel between the diaphragm and the nozzle is hydraulically connected through shut-off valves to the power pump and the output line Static preparation chamber.