RU222879U1 - Инерционный насос-сепаратор с распределенным выходом - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам разделения жидкостей, имеющих разную плотность, центробежной силой. Может быть использована для очистки нефтепродуктов или нефти при перекачке или транспортировке. Обеспечивается дальнейшее разделение выведенных из основного потока примесей на две составляющие по плотности. В частности, обеспечивается очистка от механических примесей воды, отделенной от нефтепродуктов или нефти. Насос-сепаратор содержит корпус с размещенным в нем электродвигателем, к ротору которого закреплена крыльчатка насоса, выполненная с возможностью подачи жидкостной смеси в спиралеобразный первый канал закрепленного к корпусу сепаратора. На внешней образующей первого канала выполнена первая щель, соединяющая его со спиралеобразным вторым каналом. На внешней образующей второго канала выполнена вторая щель, соединяющая его со спиралеобразным третьим каналом.

Description

Область техники.

Полезная модель относится к устройствам разделения жидкостей, имеющих разную плотность, центробежной силой. Может быть использована для очистки нефтепродуктов или нефти при перекачке или транспортировке.

Предшествующий уровень техники.

Нефтепродукты гигроскопичны, при транспортировке в них попадают твердые частицы, поэтому после транспортировки их необходимо очищать от частиц воды и твердых частиц.

Известны устройства для очистки жидкости, содержащие корпус с входным и выходным патрубками, и спиралеобразным проточным каналом, имеющим постоянное значение площади круглого поперечного сечения. Оконечная часть канала выведена в выходной патрубок. По внешней образующей проточного канала выполнена щель для отвода примесей, соединенная по всей длине с каналом отвода примесей (патент на изобретение RU 2404839, МПК B01D 17/038, 2010; патент на полезную модель RU 116781, МПК B01D 17/038, 2012). Вышеупомянутые устройства относятся к отделению от жидкостей более плотных (тяжелых) фракций.

В вышеупомянутые устройства поток жидкости на разделение должен подаваться под избыточным давлением. При этом насос для обеспечения избыточного давления должен быть размещен в отдельном корпусе, должен быть обеспечен трубопровод подачи очищаемой жидкости от насоса в устройство очистки, что является недостатком использования.

Этот недостаток устранен в инерционном насосе-сепараторе (патент на изобретение RU 2785564, МПК B01D 17/038, 2022), содержащем корпус с размещенным в нем электродвигателем с дисковым ротором. К торцу ротора закреплена крыльчатка насоса. Проставка накрывает область вращения ротора с крыльчаткой и имеет осевое отверстие, расположенное у входного отверстия крыльчатки. В канавке выполнены отверстия, соединяющие ее с противоположным торцом проставки, на котором закреплен сепаратор. Сепаратор содержит заканчивающийся первым выходным патрубком спиралеобразный первый канал, по внешней образующей которого выполнена щель, соединяющая его со спиралеобразным вторым каналом, заканчивающимся вторым выходным патрубком. Вход первого спиралеобразного канала расположен на торце сепаратора и совмещен с одним из отверстий канала-сборника проставки. На оси сепаратор снабжен отверстием, совмещенным с одной стороны с осевым отверстием проставки, а с другой стороны снабженным входным патрубком.

Недостатком указанного устройства по RU2785564 является наличие в сепараторе одного канала для отвода тяжелых примесей. При использовании устройства для очистки нефтепродуктов это приводит к тому, что в указанном канале отвода примесей собирается вода и твердые частицы. Для утилизации воды при этом есть необходимость в дальнейшей ее очистке от твердых частиц.

Раскрытие технического решения

Технической задачей, на решение которой направлено предложенное техническое решение, является обеспечение очистки воды, которая отделена от нефтепродуктов, для упрощения ее утилизации.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является обеспечение дальнейшего разделения выведенных из основного потока примесей на две составляющие по плотности.

Сущность заявленного технического решения состоит в следующем. Инерционный насос-сепаратор с распределенным выходом содержит корпус с размещенным в нем электродвигателем, к ротору которого закреплена крыльчатка насоса, выполненная с возможностью подачи жидкостной смеси в спиралеобразный первый канал закрепленного к корпусу сепаратора. Инерционный насос-сепаратор содержит проставку и канал-сборник, представляющий собой кольцевую канавку. По меньшей мере на части внешней образующей первого канала выполнена первая щель, соединяющая его со спиралеобразным вторым каналом. По меньшей мере на части внешней образующей второго канала выполнена вторая щель, соединяющая его со спиралеобразным третьим каналом.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.

В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.

Предпочтительно корпус выполнен герметичным, электродвигатель выполнен аксиальным, ротор электродвигателя выполнен дисковым, крыльчатка насоса закреплена к торцу ротора и имеет полость с осевым входным отверстием, периферийным кольцевым выходным отверстием и закрепленными в полости лопастями. При этом проставка накрывает область вращения ротора с крыльчаткой и имеет осевое сквозное отверстие, расположенное у входного отверстия крыльчатки, и канал-сборник, представляющий собой кольцевую канавку, расположенную на торце проставки в области кольцевого выходного отверстия крыльчатки. В канавке выполнено одно или несколько сквозных отверстий, соединяющих ее с противоположным торцом проставки, на котором закреплен сепаратор. При этом вход первого спиралеобразного канала расположен на торце сепаратора и совмещен с одним из отверстий канала-сборника проставки. На оси сепаратор снабжен сквозным отверстием, совмещенным с одной стороны с осевым отверстием проставки, а с другой стороны снабженным входным патрубком.

Площадь поперечного сечения второго канала желательно меньше площади поперечного сечения первого канала, а площадь поперечного сечения третьего канала меньше либо равна площади поперечного сечения второго канала.

Первая и вторая щели целесообразно заканчиваются не менее чем за 1/4-1/2 витка до конца соответствующих каналов.

Авторами заявленного технического решения изготовлены опытные образцы этого решения, испытания которых подтвердили достижение технического результата.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 изображена схема продольного разреза насоса-сепаратора, на фиг. 2 - схема поперечного разреза насоса-сепаратора в области крыльчатки, на фиг. 3 - схема поперечного разреза насоса-сепаратора в области сепаратора, на фиг. 4 - вид С фиг. 3 (увеличено) фрагмента насоса-сепаратора.

Варианты осуществления технического решения.

Инерционный насос-сепаратор с распределенным выходом содержит составной герметичный корпус (1) с входным (2) и тремя выходными (3, 41, 42) патрубками (фиг. 1). Корпус предпочтительно выполнен цилиндрическим, при этом входной патрубок (2) выполнен осевым.

Внутри корпуса размещены статор (5) и дисковый ротор (6) аксиального электродвигателя, имеющего взрывозащищенное исполнение. Ротор выполнен с возможностью вращения на шпинделе (7), установленном в подшипниках, внешние обоймы которых закреплены в статоре (5). Одной стороной дисковый ротор с минимальным зазором прилегает к статору.

На свободной стороне дискового ротора (6) закреплена крыльчатка (8) насоса, имеющая полость с осевым входным отверстием (9), периферийным кольцевым выходным отверстием (10) и закрепленными в полости дугообразными лопастями (11) (фиг. 1, 2). Внешняя поверхность, ограничивающая полость крыльчатки, выполнена предпочтительно воронкообразной.

Проставка (12) является частью корпуса (1) и накрывает область вращения ротора (6) с крыльчаткой (8), а также является местом закрепления сепаратора. Проставка имеет осевое отверстие (13) для пропуска входящей жидкостной смеси к осевому входному отверстию (9) крыльчатки насоса и периферийный канал-сборник (14) для направления нагнетаемой насосом жидкостной смеси в сепаратор. Канал-сборник представляет собой кольцевую канавку, расположенную на торце проставки (12) со стороны крыльчатки (8) в области кольцевого выходного отверстия (10) крыльчатки, в канавке выполнено одно или несколько сквозных отверстий, соединяющих ее с противоположным торцом проставки, к которому прилегает сепаратор. Сквозные отверстия целесообразно выполнять под наклоном относительно оси проставки в сторону закрутки потока жидкостной смеси.

Сепаратор (15) выполнен в том же корпусе в виде съемной детали в форме диска и содержит спиралеобразные первый (16), второй (171) и третий (172) каналы (фиг. 1, 3). Первый и второй каналы соединены между собой первой щелью (181), которая расположена на внешней образующей первого канала и одновременно на внутренней образующей второго канала (фиг. 3, 4). Второй и третий каналы соединены между собой второй щелью (182), которая расположена на внешней образующей второго канала и одновременно на внутренней образующей третьего канала (фиг. 3, 4). Вход первого спиралеобразного канала расположен на торце сепаратора ближе к краю его диска и совмещен с одним из отверстий канала-сборника (14) проставки (12). Сепаратор может (15) быть составлен из двух половин, образованных поперечным сечением сепаратора плоскостью, проходящей через щели (181, 182). На фиг. 1 эта плоскость обозначена сечением В-В.

Входной осевой патрубок (2) размещен на внешнем торце корпуса со стороны сепаратора и сообщен осевым отверстием (19) в части корпуса, где размещен сепаратор, с осевым отверстием (13) в проставке. У входного патрубка также на торце насоса-сепаратора размещены первый (3), второй (41) и третий (42) выходные патрубки, которые являются выходами, соответственно, первого (16), второго (171) и третьего (172) спиралеобразных каналов сепаратора.

Первый канал (16) предназначен для транспортировки жидкостей с наименьшей плотностью (нефти или нефтепродуктов) и имеет круглое поперечное сечение. Первый спиралеобразный канал выполнен большего диаметра и предпочтительно имеет постоянное значение площади поперечного сечения.

Второй канал (171) предназначен для транспортировки жидкости с большей плотностью (воды) и выполнен с круглым поперечным сечением. Второй спиралеобразный канал выполнен меньшего диаметра, чем первый канал, и также имеет по сути постоянное значение площади поперечного сечения. Предпочтительно диаметр второго канала равен 1/8 диаметра первого канала. Начало второго канала может быть расположено через 1/4 витка от начала первого канала.

Третий канал (172) предназначен для транспортировки твердых частиц (песчинки, окалина с бочек, не растворимые примеси и т.п.) и выполнен с круглым поперечным сечением. Третий спиралеобразный канал выполнен сравнимым или меньшим по диаметру, чем второй канал, и также имеет по сути постоянное значение площади поперечного сечения. Предпочтительно диаметр второго канала равен 1/16 диаметра первого канала. Начало третьего канала может быть расположено через 1/2 витка от начала первого канала.

Первый, второй и третий каналы могут быть выведены в выходные патрубки по касательной.

Первая щель (181) расположена по всей длине второго канала (171) вплоть до его соединения с вторым выходным патрубком (41). Вторая щель (182) расположена по всей длине второго канала (172) вплоть до его соединения с третьим выходным патрубком (42). Однако для предотвращения влияния турбулентного движения жидкостей в области окончания первого, второго и третьего каналов и их соединения с выходными патрубками щели предпочтительно заканчиваются за 1/4-1/2 витка до этой области. Таким образом в этом месте первый, второй и третий каналы оказываются изолированными друг от друга.

На любом или на всех выходных патрубках установлены регулирующие устройства (не показаны), выполненные с возможностью изменения площади поперечного сечения в месте их установки. Регулирующие устройства позволяют изменять скорость истечения потока жидкостей (и твердых частиц) из первого, второго и(или) третьего каналов во внешний приемник, чем регулируется степень и качество разделения жидкостей (очистки нефти и нефтепродуктов).

Инерционный насос-сепаратор с распределенным выходом работает следующим образом.

При включении электродвигателя начинает вращаться размещенный внутри корпуса ротор (6) с крыльчаткой (8). Лопасти (11) крыльчатки воздействуют на частицы жидкости, сообщая им вращательное движение вокруг оси ротора. Выполнение лопастей дугообразными с наклоном касательной в направлении от направления вращения ротора приводит также к тому, что лопасти также придают движение частицам жидкости также в направлении от центра ротора. В этом направлении действует на частицы жидкости и центробежная сила. Указанные силы вызывают избыточное давление жидкости на периферии крыльчатки и разряжение на ее оси. Это приводит к работе насоса. При этом жидкостная смесь поступает в осевую зону крыльчатки через входной патрубок (2), осевое отверстие (19) в сепараторе, осевое отверстие (13) в проставке и осевое отверстие (9) крыльчатки. Нагнетание жидкости на периферии крыльчатки приводит к ее подаче под давлением через канал-сборник (14) проставки в первый спиралеобразный канал (16) сепаратора.

Поскольку первый канал (16) имеет криволинейную форму, на жидкость (нефть или нефтепродукт) и взвешенные в ней частицы примеси действуют центробежные силы. Под действием этих сил происходит распределение по плотности частиц жидкости и примесей в поперечном сечении первого канала. При этом частицы механических примесей и более плотная часть жидкости (вода) прижимаются к внешней стороне спиралеобразного первого канала. Такие частицы примесей и жидкости, достигнув стенки первого канала с внешней стороны спирали, и продолжая свое движение вдоль первого канала, через первую щель (181) попадают во второй канал (171).

Поскольку второй канал (171) также имеет криволинейную форму, на воду и механические примеси в нем также действуют центробежные силы. Под действием этих сил происходит распределение по плотности частиц жидкости и примесей в поперечном сечении второго канала. При этом частицы механических примесей прижимаются к внешней стороне спиралеобразного второго канала. Такие частицы примесей, достигнув стенки второго канала с внешней стороны спирали, и продолжая свое движение вдоль второго канала, через вторую щель (182) попадают в третий канал (172).

Двигаясь вдоль третьего канала частицы примесей отводятся из устройства во внешний приемник через третий выходной патрубок (42), и, опционально, регулирующее устройство. Вода отводится из устройства во внешний приемник через второй выходной патрубок (41), и, опционально, регулирующее устройство.

Менее плотная жидкость - нефть или нефтепродукт - продолжает двигаться по первому каналу (16) и выходит из устройства через первый выходной патрубок (3), и, опционально, соответствующее регулирующее устройство.

Изменением площади поперечного сечения в месте установки регулирующих устройств достигается изменение пропускной способности соответствующего канала, что приводит к изменению количества частиц, отводящихся из устройства очистки через этот канал, и, следовательно - к изменению степени очистки.

Промышленная применимость.

Заявляемый инерционный насос-сепаратор с распределенным выходом реализован с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлен на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области разделения жидких сред.

Claims (4)

1. Инерционный насос-сепаратор с распределенным выходом, содержащий корпус с размещенным в нем электродвигателем, к ротору которого закреплена крыльчатка насоса, выполненная с возможностью подачи жидкостной смеси в спиралеобразный первый канал закрепленного к корпусу сепаратора, содержащий проставку и канал-сборник, представляющий собой кольцевую канавку, по меньшей мере на части внешней образующей первого канала выполнена первая щель, соединяющая его со спиралеобразным вторым каналом, отличающийся тем, что по меньшей мере на части внешней образующей второго канала выполнена вторая щель, соединяющая его со спиралеобразным третьим каналом.

2. Инерционный насос-сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен герметичным, электродвигатель выполнен аксиальным, ротор электродвигателя выполнен дисковым, крыльчатка насоса закреплена к торцу ротора и имеет полость с осевым входным отверстием, периферийным кольцевым выходным отверстием и закрепленными в полости лопастями, при этом проставка накрывает область вращения ротора с крыльчаткой и имеет осевое сквозное отверстие, расположенное у входного отверстия крыльчатки, и канал-сборник, представляющий собой кольцевую канавку, расположенную на торце проставки в области кольцевого выходного отверстия крыльчатки, в канавке выполнено одно или несколько сквозных отверстий, соединяющих ее с противоположным торцом проставки, на котором закреплен сепаратор, при этом вход первого спиралеобразного канала расположен на торце сепаратора и совмещен с одним из отверстий канала-сборника проставки, на оси сепаратор снабжен сквозным отверстием, совмещенным с одной стороны с осевым отверстием проставки, а с другой стороны снабженным входным патрубком.

3. Инерционный насос-сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения второго канала меньше площади поперечного сечения первого канала, а площадь поперечного сечения третьего канала меньше либо равна площади поперечного сечения второго канала.

4. Инерционный насос-сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что первая и вторая щели заканчиваются не менее чем за 1/4 - 1/2 витка до конца соответствующих каналов.