RU2182992C2

RU2182992C2 - Pneumatic submersible displacement pump

Info

Publication number: RU2182992C2
Application number: RU2000119923A
Authority: RU
Inventors: В.П. Савенко; Л.С. Рагинский; Т.А. Малышева
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: handling liquid-phase pulps. SUBSTANCE: pump has working chamber, suction and discharge valves, pulse branch pipe and pneumatic pulsator connected to pulse branch and to compressed air delivery and relief branch pipes. Fitted on flange of working chamber is device for opening hole in bottom which is connected with rod; compressed air supply pipe line is brought to delivery branch pipe; sleeve perforated by holes and slots is secured to working chamber bottom from beneath; compressed air supply pipe line, delivery branch pipe and pulsator relief branch pipe are provided with cocks. EFFECT: enhanced operational reliability and continuity of handling process. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к конструкции пневматического погружного насоса замещения, предназначенного для перекачивания жидкофазных пульп, преимущественно биологически вредных, например токсичных, радиоактивных и агрессивных, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. The invention relates to the field of pump engineering, in particular to the design of a pneumatic submersible replacement pump, designed for pumping liquid-phase pulps, mainly biologically harmful, such as toxic, radioactive and aggressive, and can be used in various sectors of the economy.

Известный погружной насос замещения [1] содержит рабочую камеру с крышкой, всасывающий клапан, помещенный в клапанную коробку, закрепленную неподвижно в отверстии днища рабочей камеры, напорный клапан, размещенный в напорном патрубке вне рабочей камеры, импульсный патрубок, введенный через крышку в рабочую камеру. Known submersible displacement pump [1] contains a working chamber with a cover, a suction valve placed in a valve box fixed motionlessly in the opening of the bottom of the working chamber, a pressure valve located in the discharge pipe outside the working chamber, a pulse pipe introduced through the cover into the working chamber.

Недостатком известного насоса является весьма малая надежность работы при перекачке радиоактивных пульп, невозможность проведения непрерывного процесса перекачки пульп и высокие эксплуатационные затраты. Эти недостатки обусловлены тем, что при перекачке пульп рабочая камера и напорный патрубок забиваются отстоявшейся пульпой, например, при вынужденной остановке работы насоса, связанной с отключением сжатого воздуха. Вновь запустить в работу насос невозможно без его очистки от пульпы, а чтобы очистить, насос приходиться демонтировать, отмывать и разбирать, что в условиях дистанционной эксплуатации весьма опасно и трудоемко. A disadvantage of the known pump is the very low reliability when pumping radioactive pulps, the inability to conduct a continuous process for pumping pulps and high operating costs. These shortcomings are due to the fact that when pumping pulps, the working chamber and pressure pipe are clogged by settled pulp, for example, when the pump is forced to stop working due to the shutdown of compressed air. It is impossible to restart the pump without cleaning it from the pulp, and in order to clean it, the pump has to be dismantled, washed and disassembled, which is very dangerous and time-consuming in conditions of remote operation.

Известен также погружной насос замещения [2], выбранный в качестве прототипа. Насос содержит рабочую камеру с крышкой, всасывающий и напорный клапаны, помещенные в объединенную клапанную коробку, установленную с уплотнением в отверстии днища и в напорном патрубке и соединенную при помощи штока с фланцем, импульсный патрубок, введенный через крышку в рабочую камеру. Also known is a submersible displacement pump [2], selected as a prototype. The pump contains a working chamber with a cover, suction and pressure valves, placed in a combined valve box installed with a seal in the bottom hole and in the pressure pipe and connected by a rod with a flange, a pulse pipe inserted through the cover into the working chamber.

Принцип действия насоса, погруженного в жидкость, сводится к следующему. Импульсный патрубок попеременно соединяет через золотник пневматического пульсатора рабочую камеру с источником повышенного и пониженного (атмосферного) давления воздуха. При пониженном давлении жидкость через всасывающий клапан под действием положительного напора заполняет рабочую камеру (такт заполнения). При достижении определенного уровня через импульсный патрубок, при соответствующем положении золотника пневматического пульсатора, подается сжатый воздух (такт вытеснения), который вытесняет жидкость из рабочей камеры до определенного уровня в напорный патрубок, действуя на жидкость подобно поршню. К этому времени поворотом золотника пневматического пульсатора рабочая камера сообщается с атмосферой, жидкость снова заполняет рабочую камеру и цикл повторяется. The principle of operation of a pump immersed in a liquid is as follows. The pulse pipe alternately connects the working chamber with a source of high and low (atmospheric) air pressure through the spool of the pneumatic pulsator. At reduced pressure, the liquid through the suction valve under the influence of a positive pressure fills the working chamber (filling stroke). When a certain level is reached, compressed air (displacement cycle) is supplied through a pulse branch pipe, at the corresponding position of the spool of the pneumatic pulsator, which displaces the liquid from the working chamber to a certain level in the discharge pipe, acting on the liquid like a piston. By this time, by turning the spool of the pneumatic pulsator, the working chamber is in communication with the atmosphere, the liquid again fills the working chamber and the cycle repeats.

Недостатком прототипа является малая надежность работы при перекачке радиоактивных пульп, невозможность проведения непрерывного процесса перекачки пульп и увеличенные эксплуатационные затраты. Недостатки обусловлены тем, что для освобождения корпуса насоса и напорного патрубка от отстоявшейся пульпы, например, при вынужденной остановке работы насоса, связанной с отключением воздуха, необходимо освободить фланец и демонтировать сборку (фланец, шток, объединенную клапанную коробку) в пенал, отправить на отмывку и перед установкой в насос продуть его рабочую камеру. Вышеперечисленные операции опасны и трудоемки в условиях дистанционной эксплуатации. The disadvantage of the prototype is the low reliability when pumping radioactive pulps, the inability to conduct a continuous process for pumping pulps and increased operating costs. The disadvantages are due to the fact that in order to free the pump casing and pressure pipe from the settled pulp, for example, when the pump stops working due to air shutdown, it is necessary to release the flange and dismantle the assembly (flange, stem, combined valve box) into a canister, send it for washing and blow it into the working chamber before installing it in the pump. The above operations are dangerous and time-consuming in terms of remote operation.

Предлагаемым изобретением решается техническая задача - повышение надежности работы пневматического погружного насоса замещения при перекачке радиоактивных пульп, обеспечение непрерывности проведения процесса перекачки пульп и снижение эксплуатационных затрат. The present invention solves the technical problem - improving the reliability of the pneumatic submersible displacement pump during the pumping of radioactive pulps, ensuring the continuity of the process of pumping pulps and reducing operating costs.

Для достижения этого технического решения в пневматическом погружном насосе замещения, содержащем рабочую камеру с крышкой, всасывающий клапан, помещенный в клапанную коробку, установленную с уплотнением в отверстии днища рабочей камеры, напорный клапан, размещенный в напорном патрубке вне рабочей камеры, импульсный патрубок, введенный в рабочую камеру и снабженный в верхней части фланцем, причем клапанная коробка всасывающего клапана соединена при помощи штока с фланцем, и пневматический пульсатор, подключенный к импульсному патрубку и патрубкам подачи и сдувки сжатого воздуха, при этом на фланце рабочей камеры установлено устройство для открытия отверстия в днище, соединенное со штоком, проходящим через фланец, имеющий эластичный элемент, обеспечивающий герметичность рабочей камеры, а в напорный патрубок, находящийся в рабочей камере подведен трубопровод подачи сжатого воздуха, и снизу к днищу рабочей камеры прикреплен стакан, перфорированный отверстиями и щелями, кроме того, на трубопроводе подачи сжатого воздуха, на напорном патрубке, за напорным клапаном и на патрубке сдувки из пульсатора установлены краны, отверстие в днище открывается на высоту, равную не менее диаметра этого отверстия, трубопровод подачи сжатого воздуха подведен к напорному патрубку на расстоянии не менее 0,3 м от днища рабочей камеры, а в стакане отверстия и щели выполнены в виде сопел, сужающихся к выходу, причем диаметр каждого отверстия и ширина каждой щели не превышают 25% диаметра напорного патрубка, а устройство, установленное на фланце рабочей камеры, выполнено в виде электромагнита с пружинами и эластичный элемент выполнен в виде плоской гофрированной металлической мембраны. To achieve this technical solution, in a pneumatic submersible displacement pump containing a working chamber with a cover, a suction valve placed in a valve box installed with a seal in the opening of the bottom of the working chamber, a pressure valve placed in the discharge pipe outside the working chamber, a pulse pipe introduced into a working chamber and equipped with a flange in the upper part, the valve box of the suction valve being connected via a rod to the flange, and a pneumatic pulsator connected to the pulse branch pipe and compressed air supply and blow-off nozzles, while on the working chamber flange there is installed a device for opening a hole in the bottom, connected to a rod passing through a flange having an elastic element ensuring the tightness of the working chamber, and in the discharge pipe located in the working chamber the compressed air supply pipe, and a glass perforated with holes and slots is attached to the bottom of the working chamber, in addition, on the compressed air supply pipe, on the pressure pipe, behind the pressure valve and on Valves are installed in the blow-off tube from the pulsator, the hole in the bottom opens to a height equal to at least the diameter of this hole, the compressed air supply pipe is connected to the discharge pipe at a distance of at least 0.3 m from the bottom of the working chamber, and the holes and slots are made in the glass in the form of nozzles tapering to the exit, the diameter of each hole and the width of each slot not exceeding 25% of the diameter of the discharge pipe, and the device mounted on the flange of the working chamber is made in the form of an electromagnet with springs and an elastic element nen as a flat corrugated metal membrane.

Отличие от прототипа состоит в том, что на фланце рабочей камеры установлено устройство для открытия отверстия в днище, соединенное со штоком, проходящим через фланец, имеющий эластичный элемент, обеспечивающий герметичность рабочей камеры, при этом в напорный патрубок, находящийся в рабочей камере, подведен трубопровод подачи сжатого воздуха, и снизу к днищу рабочей камеры прикреплен стакан, перфорированный отверстиями и щелями, кроме того, на трубопроводе подачи сжатого воздуха, на напорном патрубке, за напорным клапаном и на патрубке сдувки из пульсатора установлены краны, отверстие в днище открывается на высоту, равную не менее диаметра этого отверстия, трубопровод подачи сжатого воздуха подведен к напорному патрубку на расстоянии не менее 0,3 м от днища рабочей камеры, а в стакане отверстия и щели выполнены в виде сопел, сужающихся к выходу, причем диаметр каждого отверстия и ширина каждой щели не превышают 25% диаметра напорного патрубка, а устройство, установленное на фланце рабочей камеры, выполнено в виде электромагнита с пружинами и эластичный элемент выполнен в виде плоской гофрированной металлической мембраны, что обуславливает соответствие технического решения критерию "новизна". The difference from the prototype is that on the flange of the working chamber there is a device for opening a hole in the bottom, connected to a rod passing through the flange, having an elastic element that ensures the tightness of the working chamber, while the pipeline is connected to the discharge pipe located in the working chamber compressed air supply, and a glass perforated with holes and slots is attached to the bottom of the working chamber, in addition, on the compressed air supply pipe, on the pressure pipe, behind the pressure valve and on the pipe cranes are installed from the pulser blower, a hole in the bottom opens to a height equal to at least the diameter of this hole, a compressed air supply pipe is brought to the discharge pipe at a distance of at least 0.3 m from the bottom of the working chamber, and in the glass the holes and slots are made in the form nozzles, tapering to the exit, and the diameter of each hole and the width of each slot do not exceed 25% of the diameter of the discharge pipe, and the device mounted on the flange of the working chamber is made in the form of an electromagnet with springs and the elastic element is made in de flat corrugated metal membrane, which determines the conformity of the technical solution to the criterion of "novelty."

Предлагаемый пневматический погружной насос замещения иллюстрируется чертежом, представленным на фиг.1 и фиг.2. The proposed pneumatic submersible displacement pump is illustrated in the drawing shown in figure 1 and figure 2.

Пневматический погружной насос замещения содержит рабочую камеру 1 с крышкой 2, всасывающий клапан 3, помещенный в клапанную коробку 4, установленную с уплотнением в отверстие 5 днища 6 рабочей камеры 1, напорный клапан 7, размещенный в напорном патрубке 8 вне рабочей камеры 1, импульсный патрубок 9, введенный в рабочую камеру 1 и снабженный в верхней части фланцем 10, клапанная коробка 4 всасывающего клапана 3 соединена при помощи штока 11 с фланцем 10, пневматический пульсатор 12, подключенный к импульсному патрубку 9 и патрубкам подачи 13 и сдувки 14 сжатого воздуха, на фланце 10 рабочей камеры 1 установлено устройство 15 для открытия отверстия 5 в днище 6, соединенное со штоком 11, проходящим через фланец 10, имеющий эластичный элемент 16, обеспечивающий герметичность рабочей камеры 1, в напорный патрубок 8, находящийся в рабочей камере 1, подведен трубопровод 17 подачи сжатого воздуха, снизу к днищу 5 прикреплен стакан 18, перфорированный отверстиями 19 и щелями 20, на трубопроводе 17 подачи сжатого воздуха, на напорном патрубке 8, за напорным клапаном 7 и на патрубке сдувки 14 из пульсатора 12 установлены быстродействующие запорные краны 21, 22, 23 соответственно. The pneumatic submersible displacement pump contains a working chamber 1 with a cover 2, a suction valve 3 placed in a valve box 4, installed with a seal in the hole 5 of the bottom 6 of the working chamber 1, a pressure valve 7 located in the discharge pipe 8 outside the working chamber 1, a pulse pipe 9, introduced into the working chamber 1 and equipped with a flange 10 in the upper part, the valve box 4 of the suction valve 3 is connected via a rod 11 to the flange 10, a pneumatic pulsator 12 connected to the pulse pipe 9 and the supply pipe 13 and blow-off 14 s of air, on the flange 10 of the working chamber 1, a device 15 is installed for opening the hole 5 in the bottom 6, connected to the rod 11 passing through the flange 10, having an elastic element 16, ensuring the tightness of the working chamber 1, in the discharge pipe 8 located in the working chamber 1, a compressed air supply pipe 17 is connected, a cup 18, perforated with holes 19 and slots 20, is attached to the bottom 5, on the compressed air supply pipe 17, on the pressure pipe 8, behind the pressure valve 7 and on the blow-off pipe 14 from the pulsator 12 is installed s quick shut-off valves 21, 22, 23, respectively.

Предлагаемый пневматический погружной насос замещения, погруженный в пульпу, работает следующим образом. Импульсный патрубок 9 попеременно соединяет через золотник пневматического пульсатора 12 рабочую камеру 1 с источником повышенного 13 и пониженного 14 (атмосферного) давления воздуха. При пониженном давлении пульпа через всасывающий клапан 3, под действием положительного напора, заполняет рабочую камеру 1 (такт заполнения). При достижении определенного уровня, через импульсный патрубок, при соответствующем положении золотника пневматического пульсатора подается сжатый воздух (такт вытеснения), который вытесняет пульпу из рабочей камеры 1 до определенного уровня в напорный патрубок 8, действуя на пульпу подобно поршню. К этому времени, поворотом золотника пневматического пульсатора, рабочая камера сообщается с атмосферой, пульпа снова заполняет рабочую камеру 1, и цикл повторяется. Испытания опытного образца насоса показали, что запуск насоса после его остановки и заиливания слежавшейся пульпой не вызывает затруднений. Для распульповки насоса достаточно закрыть кран 22 на напорном патрубке 8, включить специальное устройство 15, которое поднимает клапанную коробку 4 в положение "II", открывающее отверстие 5 в днище 6, при этом герметичность рабочей камеры сохраняется за счет эластичной мембраны 16, подать сжатый воздух в трубопровод 17, открыв кран 21, включить пульсатор 12 и начать операцию "распульповка". В это время при такте "вытеснение" пульпа вытесняется из рабочей камеры 1 через отверстие 5 в днище 6 в перфорированный стакан 18 и из него через отверстия 19 и щели 20 сформированными струями в пульпу, куда погружен насос. Через некоторое время (10-30 мин) пульпа в рабочей камере насоса, под насосом и вокруг него приходит во взвешенное состояние, тем самым распульповывается рабочая камера 1. При такте "заполнение" рабочая камера 1 заполняется пульпой, прошедшей через отверстия 19 и щели 20 перфорированного стакана 18, который классифицирует пульпу и исключает забивание рабочей камеры 1 крупными включениями. The proposed pneumatic submersible displacement pump, immersed in the pulp, operates as follows. The pulse pipe 9 alternately connects the working chamber 1 through a spool of a pneumatic pulsator 12 with a source of increased 13 and reduced 14 (atmospheric) air pressure. With reduced pressure, the pulp through the suction valve 3, under the action of a positive pressure, fills the working chamber 1 (filling stroke). When a certain level is reached, compressed air (displacement cycle) is supplied through the pulsed pipe, at the corresponding position of the spool of the pneumatic pulsator, which displaces the pulp from the working chamber 1 to a certain level in the discharge pipe 8, acting on the pulp like a piston. By this time, by turning the spool of the pneumatic pulsator, the working chamber is in communication with the atmosphere, the pulp again fills the working chamber 1, and the cycle repeats. Tests of the prototype pump showed that starting the pump after it has stopped and siltation with packed pulp does not cause difficulties. To unscrew the pump, it is enough to close the valve 22 on the pressure pipe 8, turn on the special device 15, which raises the valve box 4 to the "II" position, opening the hole 5 in the bottom 6, while the tightness of the working chamber is maintained by the elastic membrane 16, to supply compressed air in the pipeline 17, opening the valve 21, turn on the pulsator 12 and start the operation "pulp". At this time, during the stroke, the “displacement” of the pulp is forced out of the working chamber 1 through the hole 5 in the bottom 6 into the perforated glass 18 and out of it through the holes 19 and the slot 20 with the formed jets into the pulp where the pump is immersed. After some time (10-30 min), the pulp in the working chamber of the pump, under the pump and around it, comes to a suspended state, thereby the working chamber 1 is pulled. During the filling cycle, the working chamber 1 is filled with pulp passing through openings 19 and slots 20 perforated glass 18, which classifies the pulp and eliminates clogging of the working chamber 1 with large inclusions.

Сжатый воздух, поданный в трубопровод 17, выходит в рабочую камеру 1, т. к. кран 22 закрыт, тем самым освобождая от слежавшейся пульпы вход в напорный патрубок 8. Через 10-30 мин выключается специальное устройство 15, которое возвращает клапанную коробку 4 в исходное рабочее положение "I", при котором клапанная коробка 4 устанавливается с уплотнением в отверстии 5 днища 6 рабочей камеры 1, открывается запорный кран 22 на напорном патрубке 8 и закрывается кран 21 подачи сжатого воздуха в трубопровод 17, после этого насос начинает работать в штатном режиме, описанном выше. При испытаниях были случаи, когда пульпа не выдавалась из напорного патрубка 8. Это свидетельствовало о том, что напорный патрубок вышеподведенного трубопровода 17 забит пульпой. Для освобождения напорного патрубка 8 от пульпы закрывается кран 23 на сдувке 14 пульсатора 12 на 10-30 мин, тогда сжатый воздух вместе с пульпой выходит из напорного патрубка, распульповывая его. После распульповки напорного патрубка 8 открывается кран 23 на сдувке 14 пульсатора 12, и далее насос начинает работать в штатном режиме, описанном выше. Compressed air supplied to the pipe 17 exits into the working chamber 1, because the valve 22 is closed, thereby freeing the entrance to the discharge pipe 8 from the packed pulp. After 10-30 minutes, a special device 15 is turned off, which returns the valve box 4 to the initial working position "I", in which the valve box 4 is installed with a seal in the hole 5 of the bottom 6 of the working chamber 1, the shut-off valve 22 on the pressure pipe 8 opens and the valve 21 for supplying compressed air to the pipe 17 is closed, after which the pump starts to work as usual mode about written above. During the tests, there were cases when the pulp did not protrude from the discharge pipe 8. This indicated that the discharge pipe of the above pipe 17 was clogged. To release the discharge pipe 8 from the pulp, the valve 23 is closed on the blow-off 14 of the pulsator 12 for 10-30 minutes, then the compressed air together with the pulp leaves the discharge pipe, pulping it. After pulp discharge pipe 8 opens, the valve 23 opens on the blow-off 14 of the pulsator 12, and then the pump starts to work in the normal mode described above.

Таким образом, заявленный насос позволяет существенно увеличить надежность работы насоса, обеспечить непрерывность процесса перекачки пульпы и снизить эксплуатационные затраты. Thus, the claimed pump can significantly increase the reliability of the pump, ensure the continuity of the process of pumping pulp and reduce operating costs.

Источники информации
1. А. c. СССР 620679, МПК 7 F 04 F 1/02, 1976.Sources of information
1. A. c. USSR 620679, IPC 7 F 04 F 1/02, 1976.

2. Патент РФ 2140579, МПК 7 F 04 F 1/02, 1999 /прототип/. 2. RF patent 2140579, IPC 7 F 04 F 1/02, 1999 / prototype /.

Claims

1. A pneumatic submersible displacement pump, comprising a working chamber with a cover, a suction valve placed in a valve box installed with a seal in the opening of the bottom of the working chamber, a pressure valve located in the pressure port outside the working chamber, a pulse nozzle introduced into the working chamber and equipped with in the upper part of the flange, and the valve box of the suction valve is connected via a rod to the flange, and a pneumatic pulsator connected to the pulse pipe and the pipes for supplying and blowing off compressed air a, characterized in that on the flange of the working chamber there is a device for opening a hole in the bottom connected to a rod passing through a flange having an elastic element that ensures the tightness of the working chamber, and a compressed feed pipe is connected to the discharge pipe located in the working chamber air and a bottom is attached to the bottom of the working chamber, perforated with holes and slots, in addition, on the compressed air supply pipe, on the discharge pipe behind the discharge valve and on the discharge pipe from the pulse ora mounted cranes.

2. The pneumatic submersible displacement pump according to claim 1, characterized in that the device mounted on the flange of the working chamber is made, for example, in the form of an electromagnet with springs.

3. The pneumatic submersible displacement pump according to claim 1, characterized in that the hole in the bottom opens to a height equal to at least the diameter of this hole.

4. Pneumatic submersible displacement pump according to claim 1, characterized in that the elastic element is made, for example, in the form of a flat corrugated metal membrane.

5. The pneumatic submersible displacement pump according to claim 1, characterized in that the compressed air supply pipe is connected to the discharge pipe at a distance of at least 0.3 m from the bottom of the working chamber.

6. Pneumatic submersible displacement pump according to claim 1, characterized in that in the glass the holes and slots are made in the form of nozzles tapering to the outlet, the diameter of each hole and the width of each slot does not exceed 25% of the diameter of the discharge pipe.