RU2518769C1 - Turbopump for two fluids - Google Patents
Turbopump for two fluids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518769C1 RU2518769C1 RU2013102766/06A RU2013102766A RU2518769C1 RU 2518769 C1 RU2518769 C1 RU 2518769C1 RU 2013102766/06 A RU2013102766/06 A RU 2013102766/06A RU 2013102766 A RU2013102766 A RU 2013102766A RU 2518769 C1 RU2518769 C1 RU 2518769C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- inlet
- disks
- working chamber
- fluid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к турбонасосам, в частности к центробежным турбонасосам для нагнетания двух различных текучих сред в виде газа, пара и/или жидкости. Изобретение может быть использовано для целей дальнейшего использования полученной смеси двух различных текучих сред, например в форме жидкости, которая распылена в воздухе или другом газе, для получения пара из смеси двух различных текучих сред, для отделения дисперсных частиц от газов, воздуха или паров после их смешивания с жидкостью с последующим отделением от последних и т.п.The invention relates to turbopumps, in particular to centrifugal turbopumps for pumping two different fluids in the form of gas, steam and / or liquid. The invention can be used for the purpose of further using the resulting mixture of two different fluids, for example in the form of a liquid that is sprayed in air or another gas, to produce steam from a mixture of two different fluids, for separating dispersed particles from gases, air or vapors after them mixing with liquid, followed by separation from the latter, etc.
Из уровня техники широко известны машины необъемного вытеснения в виде различных турбонасосов, использующие в качестве рабочего колеса турбинное дисковое колесо.Volumetric extrusion machines in the form of various turbopumps using a turbine disk wheel as an impeller are widely known in the art.
Например, известны дисковые насосы, в конструкцию которых входят корпус с подводом текучей среды в центральную область и отводом текучей среды с периферии, а также вал с рабочим колесом, размещенный в корпусе и включающий параллельные диски с входными отверстиями [а.с. SU1139890A, опубл. 15.02.1985; патент US4403911A, опубл. 13.09.1983]. Описанный выше дисковый насос предназначен для перекачки только одной текучей среды.For example, disk pumps are known, the design of which includes a housing with a fluid supply to the central region and a fluid outlet from the periphery, as well as a shaft with an impeller located in the housing and including parallel disks with inlet openings [a.c. SU1139890A, publ. 02/15/1985; US4403911A, publ. 09/13/1983]. The disk pump described above is designed to pump only one fluid.
Турбонасосы, подобные вышеописанным насосам, также часто называют насосами трения или безлопаточными насосами, т.к. для перекачки текучей среды здесь используется сила вязкого трения этой текучей среды в осевых зазорах между дисками.Turbopumps like the pumps described above are also often called friction pumps or vaneless pumps, as for pumping a fluid, the viscous friction force of this fluid in the axial clearances between the disks is used here.
Такие турбонасосы могут использоваться для смешивания двух различных текучих сред, в частности путем распыления жидкости в газе. Например, известно устройство для распыления жидкости [патент US888091A, опубл. 19.05.1908], в котором жидкость подается в осевом направлении с помощью форсунки во входные отверстия дисков рабочего колеса, под действием центробежной силы жидкость вместе с окружающим воздухом втягивается в осевые зазоры межу вращающимися дисками, расходится к их периферии и распыляется в тангенциальном направлении, выходя через улиткообразный выход. Недостатком такого устройства является необходимость дополнительного устройства для принудительной подачи жидкости.Such turbopumps can be used to mix two different fluids, in particular by spraying a liquid in a gas. For example, a device for spraying a liquid is known [patent US888091A, publ. 05/19/1908], in which the fluid is supplied axially by means of a nozzle into the inlet openings of the impeller disks, under the action of centrifugal force, the fluid, together with the surrounding air, is drawn into the axial gaps between the rotating disks, diverges to their periphery and is sprayed in the tangential direction, leaving through the cochlea exit. The disadvantage of this device is the need for an additional device for forced fluid supply.
Известны конструкции, в которых дисковое рабочее колесо включает два диска, в осевом зазоре между которыми дополнительно выполняют радиальные лопатки. Например, такая конструкция использована в известном центробежном насосе, который используется для смешивания двух текучих сред, а именно жидкости и газа для растворения последнего [патент US5385443A, опубл. 31.01.1995]. В этом известном насосе жидкость подается во входное отверстие, выполненное в одном диске рабочего колеса, а газ подается непосредственно в осевой зазор между дисками рабочего колеса через трубку подачи газа, которая проходит через вал рабочего колеса и далее выходит из него перпендикулярно и заканчивается выходным отверстием в осевом зазоре между дисками. Такая конструкция является относительно сложной, т.к. требуется наличие уплотнений на входе трубки подачи газа, т.к. она проходит через вращающийся вал. Кроме того, здесь требуется принудительная подача газа за счет энергии внешнего источника.Known designs in which the disk impeller includes two disks, in the axial clearance between which radial blades are additionally made. For example, this design is used in a known centrifugal pump, which is used to mix two fluids, namely liquid and gas to dissolve the latter [patent US5385443A, publ. 01/31/1995]. In this known pump, liquid is supplied to an inlet made in one impeller disk, and gas is supplied directly to the axial clearance between the impeller disks through a gas supply tube that passes through the impeller shaft and then leaves it perpendicularly and ends with an outlet in axial clearance between discs. This design is relatively complex, because gaskets are required at the inlet of the gas supply pipe, as it passes through a rotating shaft. In addition, a forced gas supply is required due to the energy of an external source.
Известно использование турбонасосов, подобных вышеописанному, которые используются для мокрой очистки газов, когда газ, подлежащий очистке от дисперсных частиц типа пыли, сначала смешивается с жидкостью, используемой в качестве отделяющего агента, с помощью дискового рабочего колеса, а затем очищенный газ отделяется от жидкости с помощью подходящих средств. Например, известен насос для мокрой очистки запыленного газа от пыли, содержащий центробежное дисковое рабочее колесо с лопатками в осевом зазоре между дисками, которое установлено внутри корпуса, форсунку для подачи чистящей жидкости на наружную поверхность рабочего колеса или ее осевой подачи во входное отверстие в одном из дисков рабочего колеса, патрубок осевой подачи газа во входное отверстие в одном из дисков рабочего колеса и выходной тангенциальный патрубок [патент US4157249A, опубл. 05.06.1979]. В этом насосе требуется принудительная подача чистящей жидкости через форсунку, что определяет его относительную сложность и увеличенные затраты энергии.It is known to use turbopumps such as those described above, which are used for wet gas purification, when the gas to be cleaned from dispersed particles such as dust is first mixed with the liquid used as a separating agent using a disk impeller, and then the purified gas is separated from the liquid with using suitable means. For example, a pump is known for wet cleaning dusty gas from dust, comprising a centrifugal disk impeller with vanes in the axial clearance between the disks, which is installed inside the housing, an nozzle for supplying cleaning fluid to the outer surface of the impeller or its axial supply to the inlet in one of the impeller disks, an axial gas supply pipe into the inlet in one of the impeller disks and the tangential outlet pipe [patent US4157249A, publ. 06/05/1979]. This pump requires a forced supply of cleaning fluid through the nozzle, which determines its relative complexity and increased energy costs.
В качестве прототипа выбран один из подобных турбонасосов, используемых для мокрой очистки газов, в виде известного устройства для удаления взвеси из газа [патент EP0096149B1, опубл. 12.21.1983]. Это устройство включает следующие элементы: корпус с рабочей камерой; вал, приводимый во вращение от внешнего привода и входящий в рабочую камеру; рабочее колесо, установленное соосно на валу внутри рабочей камеры и включающее несколько дисков с радиальными лопатками на их периферийной области, которые расположены соосно друг другу с осевым зазором между ними и имеют входные отверстия в центральной области; входной патрубок газа для осевой подачи очищаемого газа в осевые зазоры между дисками через входные отверстия дисков с одной стороны рабочего колеса; входную водяную трубку, проходящую через входной патрубок газа для осевой подачи воды в осевой зазор между дисками через входные отверстия с той же самой стороны рабочего колеса; и выход улиткообразной формы для отвода газа и воды из периферийной области рабочей камеры после их прохождения через осевые зазоры между дисками и последующего отделения очищенного газа от воды. Недостатком этого устройства является необходимость наличия дополнительного устройства для принудительной подачи воды во входную водяную трубку, что усложняет конструкцию и увеличивает затраты энергии.As a prototype, one of such turbopumps used for wet gas purification was selected as a known device for removing suspension from gas [patent EP0096149B1, publ. 12.21.1983]. This device includes the following elements: a housing with a working chamber; a shaft driven in rotation from an external drive and entering the working chamber; an impeller mounted coaxially on the shaft inside the working chamber and comprising several disks with radial blades on their peripheral region, which are aligned with each other with an axial clearance between them and have inlet openings in the central region; gas inlet for axial flow of the gas to be cleaned into the axial gaps between the disks through the inlet openings of the disks on one side of the impeller; an inlet water tube passing through the gas inlet for axial water supply to the axial clearance between the disks through the inlet openings on the same side of the impeller; and the exit of a cochlear form for the removal of gas and water from the peripheral region of the working chamber after passing through the axial gaps between the disks and the subsequent separation of the purified gas from the water. The disadvantage of this device is the need for an additional device for the forced supply of water to the inlet water tube, which complicates the design and increases energy costs.
Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции турбонасоса с центробежным дисковым рабочим колесом, используемого для нагнетания двух текучих сред одновременно, и, соответственно, снижение стоимости и повышение надежности. Еще одной решаемой технической задачей является снижение энергопотребления и эксплуатационных расходов при использовании такого турбонасоса.An object of the present invention is to simplify the design of a turbopump with a centrifugal disk impeller, used to pump two fluids at the same time, and, accordingly, reduce cost and increase reliability. Another solvable technical problem is to reduce energy consumption and operating costs when using such a turbopump.
Для решения поставленных технических задач предлагается турбонасос для двух текучих сред, включающий: корпус с рабочей камерой, вал, входящий в рабочую камеру и выполненный с возможностью приведения во вращение от внешнего привода; рабочее колесо, установленное соосно на валу внутри рабочей камеры и включающее по крайней мере первый и второй диски, расположенные соосно друг другу с осевым зазором между ними и имеющие входные отверстия в центральной области; вход первой текучей среды для осевой подачи первой текучей среды в осевой зазор между первым и вторым дисками через входное отверстие первого диска; вход второй текучей среды для осевой подачи второй текучей среды в осевой зазор между первым и вторым дисками через входное отверстие; выход для отвода первой и второй текучей среды из периферийной области рабочей камеры после их прохождения через осевой зазор между первым и вторым дисками. Новым является то, что рабочее колесо дополнительно содержит по крайней мере один промежуточный диск, расположенный соосно первому и второму дискам с осевым зазором между ним и первым и вторым дисками, соответственно, при этом внешний диаметр промежуточного диска выполнен меньше внешнего диаметра первого и второго дисков и больше диаметров внешней окружности входных отверстий первого и второго дисков, промежуточный диск выполнен сплошным, т.е. без входного отверстия, и вход второй текучей среды выполнен с возможностью осевой подачи второй текучей среды через входное отверстие второго диска.To solve the technical problems, a turbopump for two fluids is proposed, including: a housing with a working chamber, a shaft entering the working chamber and made to rotate from an external drive; an impeller mounted coaxially on the shaft inside the working chamber and including at least the first and second disks located coaxially to each other with an axial clearance between them and having inlet openings in the central region; an inlet of a first fluid for axially supplying a first fluid in an axial clearance between the first and second discs through an inlet of the first disc; an inlet of a second fluid for axially supplying a second fluid in an axial clearance between the first and second disks through an inlet; an outlet for discharging the first and second fluid from the peripheral region of the working chamber after passing through the axial clearance between the first and second disks. New is that the impeller additionally contains at least one intermediate disk located coaxially with the first and second disks with an axial clearance between it and the first and second disks, respectively, while the outer diameter of the intermediate disk is made smaller than the outer diameter of the first and second disks and more than the diameters of the outer circumference of the inlets of the first and second disks, the intermediate disk is solid, i.e. without an inlet, and the inlet of the second fluid is configured to axially feed the second fluid through the inlet of the second disk.
Таким образом, простая конструкция рабочего колеса предлагаемого турбонасоса как бы объединяет в себе три ступени: первая ступень в виде осевого зазора между первым диском и промежуточным диском выполняет функцию втягивания снаружи внутрь рабочего колеса первой текучей среды; вторая ступень в виде осевого зазора между вторым диском и промежуточным диском выполняет функцию втягивания снаружи внутрь рабочего колеса второй текучей среды; и третья ступень в виде осевого зазора между первым и вторым диском за диаметром внешней окружностью промежуточного диска выполняет функцию смешивания первой и второй текучей сред, способствует лучшему втягиванию в рабочее колесо снаружи той из текучей сред, чья кинематическая вязкость и/или плотность является более низкой, и нагнетает смесь текучих сред в направлении к выходу.Thus, the simple design of the impeller of the proposed turbopump as it combines three stages: the first stage in the form of an axial clearance between the first disk and the intermediate disk performs the function of pulling the first fluid from the outside into the impeller; the second stage in the form of an axial clearance between the second disk and the intermediate disk performs the function of pulling the second fluid from the outside into the impeller; and the third stage in the form of an axial clearance between the first and second disk behind the diameter of the outer circumference of the intermediate disk performs the function of mixing the first and second fluids, contributes to better retraction into the impeller from the outside of the fluid whose kinematic viscosity and / or density is lower, and pumps a mixture of fluids towards the outlet.
Рабочее колесо содержит два или более промежуточных диска, расположенных с осевым зазором между, при этом один из промежуточных дисков выполнен сплошным, а другие промежуточные диски или диск имеет внешний диаметр меньше внешнего диаметра первого и второго дисков и больше диаметров внешней окружности входных отверстий первого и второго дисков и имеет входное отверстие в его центральной области.The impeller contains two or more intermediate disks located with an axial clearance between, one of the intermediate disks being solid, and the other intermediate disks or disk having an outer diameter smaller than the outer diameter of the first and second disks and larger than the diameters of the outer circumference of the inlets of the first and second drives and has an inlet in its central area.
Здесь форма входного отверстия в первом и втором дисках, а также в промежуточном диске может быть выбрана из группы: центральное круглое отверстие; кольцевая щель, соосная рабочему колесу; множество отверстий, расположенных с равным угловым шагом, окружность центров которых соосна соответствующему рабочему колесу. Внешние диаметры промежуточных дисков выполнены одинаковыми.Here, the shape of the inlet in the first and second disks, as well as in the intermediate disk, can be selected from the group: a central circular hole; annular gap coaxial to the impeller; a plurality of holes arranged with equal angular pitch, the circumference of the centers of which are aligned with the corresponding impeller. The outer diameters of the intermediate discs are made the same.
Осевой зазор между первым и вторым дисками может быть выполнен сужающимся в радиальном направлении к периферии рабочего колеса по крайней мере начиная с диаметра, равного внешнему диаметру промежуточного диска. В этом случае, первый и/или второй диск могут иметь тарельчатую форму. Промежуточный диск также может иметь тарельчатую форму.The axial clearance between the first and second disks can be made tapering in the radial direction to the periphery of the impeller, at least starting from a diameter equal to the outer diameter of the intermediate disk. In this case, the first and / or second disk may have a plate shape. The intermediate disk may also have a plate shape.
Также осевой зазор между первым и вторым дисками может быть выполнен сначала сужающимся в радиальном направлении по крайней мере начиная с диаметра, равного внешнему диаметру промежуточного диска, а затем расширяющимся к периферии рабочего колеса.Also, the axial clearance between the first and second disks can be made first tapering in the radial direction, at least starting from a diameter equal to the outer diameter of the intermediate disk, and then expanding to the periphery of the impeller.
В частном случае, при использовании заявляемого турбонасоса в качестве устройства для мокрой очистки газа, конструкция имеет следующие особенности: вал выполнен вертикальным; рабочая камера выполнена в виде в форме ступенчатого цилиндра с вертикальной осью, соосной валу, и имеет верхнюю ступень и нижнюю ступень; рабочее колесо размещено в нижней ступени рабочей камеры; диаметр нижней ступени рабочей камеры выполнен больше диаметра верхней ступени рабочей камеры; диаметр верхней ступени рабочей камеры выполнен меньше внешнего диаметра первого и второго дисков и больше внешней окружности входного отверстия первого диска; первый диск расположен ниже второго диска; вход первой текучей среды представляет собой вход для жидкости, расположенный в нижней ступени рабочей камеры и выполненный в виде осевого патрубка, верхний конец которого соединен с входным отверстием первого диска, а нижний конец которого соединен с источником жидкости; вход второй текучей среды представляет собой вход для газа, расположенный в верхней части рабочей камеры и сообщающийся со входным отверстием второго диска; выход для отвода первой и второй текучей среды включает выход для жидкости и выход для газа, причем выход для жидкости расположен в нижней части нижней ступени рабочей камеры, а выход для газа расположен в верхней части верхней ступени рабочей камеры. В этом частном случае, верхняя часть верхней ступени рабочей камеры выполнена открытой и выполняет функции входа для газа и выхода для газа.In the particular case, when using the inventive turbopump as a device for wet gas purification, the design has the following features: the shaft is made vertical; the working chamber is made in the form of a stepped cylinder with a vertical axis, coaxial to the shaft, and has an upper stage and a lower stage; the impeller is located in the lower stage of the working chamber; the diameter of the lower stage of the working chamber is made larger than the diameter of the upper stage of the working chamber; the diameter of the upper stage of the working chamber is made smaller than the outer diameter of the first and second disks and larger than the outer circumference of the inlet of the first disk; the first disk is located below the second disk; the inlet of the first fluid is an inlet for liquid located in the lower stage of the working chamber and made in the form of an axial nozzle, the upper end of which is connected to the inlet of the first disk, and the lower end of which is connected to a source of liquid; the inlet of the second fluid is an inlet for gas, located in the upper part of the working chamber and communicating with the inlet of the second disk; the outlet for discharging the first and second fluid includes an outlet for liquid and an outlet for gas, the outlet for liquid being located in the lower part of the lower stage of the working chamber, and the outlet for gas is located in the upper part of the upper stage of the working chamber. In this particular case, the upper part of the upper stage of the working chamber is made open and functions as an inlet for gas and an outlet for gas.
Также, в другом частном случае, выход для отвода первой и второй текучей среды может быть выполнен тангенциальным, например, улиткообразным.Also, in another particular case, the outlet for draining the first and second fluid can be made tangential, for example, coiled.
Далее варианты осуществления изобретения будут описаны более подробно на примерах со ссылками на приложенные чертежи, на которых представлено:Embodiments of the invention will now be described in more detail by way of example with reference to the attached drawings, in which:
фиг. 1 - вид в продольном разрезе турбонасоса, используемого в качестве устройства для мокрой очистки газа от примесей по первому примеру осуществления изобретения;FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a turbopump used as a device for wet gas purification from impurities according to a first embodiment of the invention;
фиг. 2 - вид в продольном разрезе турбонасоса, используемого в качестве устройства для мокрой очистки газа от примесей по второму примеру осуществления изобретения;FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a turbopump used as a device for wet gas purification from impurities according to a second embodiment of the invention;
фиг. 3 - вид в продольном разрезе турбонасоса, используемого для нагнетания двух текучих сред для различных прикладных целей по третьему примеру осуществления изобретения; иFIG. 3 is a longitudinal sectional view of a turbopump used to pump two fluids for various applications according to a third embodiment of the invention; and
фиг. 4 - вид в поперечном разрезе турбонасоса, показанного на фиг. 3.FIG. 4 is a cross-sectional view of the turbopump shown in FIG. 3.
Пример 1Example 1
Как показано на фиг. 1, турбонасос, используемый в качестве устройства для мокрой очистки газа от примесей по первому примеру осуществления настоящего изобретения, включает корпус 4 с рабочей камерой 9. Рабочая камера 9 выполнена в форме вертикального ступенчатого цилиндра, открытого сверху и закрытого снизу, а нижняя ступень рабочей камеры 9 имеет диаметр больше, чем диаметр верхней ступени рабочей камеры 9, за счет выполнения на внутренней стенке рабочей камеры кольцевого выступа 10.As shown in FIG. 1, a turbopump used as a device for wet gas purification from impurities according to the first embodiment of the present invention includes a
В рабочую камеру 9 сверху входит вал 7, который соосен рабочей камере 9, приводимый во вращение от внешнего привода (не показан). Вертикальная ось вращения вала 7 совпадает с вертикальной осью рабочей камеры 9.The
На нижнем конце вала 7, соосно ему, закреплено рабочее колесо, состоящее из первого диска 1, второго диска 2 и промежуточного диска 3, расположенных с осевыми зазорами между ними соответственно. В примере 1 все диски 1-3 выполнены гладкими, а первый и второй диски 1 и 2 выполнены плоскими, т.е. лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси вала 7. Внешние диаметры первого диска 1 и второго диска 2 выполнены равными, а внешний диаметр промежуточного диска 3 составляет около половины внешнего диаметра первого и второго дисков 1 и 2. Рабочее колесо установлено с радиальным зазором относительно цилиндрической внутренней стенки рабочей камеры 9 и с осевым зазором относительно внутренней стенки кольцевого выступа 10. Диски 1-3 рабочего колеса жестко соединены с валом 7 и/или друг с другом с помощью подходящих соединительных элементов, обеспечивающих достаточную жесткость рабочего колеса и хорошо известных из уровня техники.At the lower end of the
В центре первого диска 1 выполнено круглое входное отверстие, диаметр которого выполнен меньше, чем внешний диаметр промежуточного диска 3, оборудованное входом для жидкости, выполненным в виде патрубка 5, нижний конец которого погружен в резервуар с жидкостью 8. Резервуар с жидкостью 8 выполнен с возможностью поддержания постоянного уровня жидкости с помощью подпитки жидкости от внешнего источника, например, за счет возврата жидкости, использованной для очистки газа после ее фильтрации (не показано). Поверхность промежуточного диска 3, обращенная ко второму диску 2, выполнена плоской, а поверхность, обращенная к первому диску 1, имеет конусообразный обтекатель в центре. Внешние диаметры первого диска 1 и второго диска 2 выполнены равными, а внешний диаметр промежуточного диска 3 составляет примерно половину диаметра этих дисков.In the center of the
В центральной области второго диска 2 выполнено его входное отверстие 6 в виде кольцевой щели, соосной второму диску 2 и предназначенной для входа в рабочее колесо загрязненного газа через верхнюю открытую часть верхней ступени рабочей камеры 9. Внешний диаметр кольцевой щели выполнен меньше, чем внешний диаметр промежуточного диска 3.In the central region of the
Турбонасос по примеру 1 работает следующим образом.The turbopump of example 1 operates as follows.
Вал 7 с рабочим колесом приводят во вращение с помощью внешнего привода. Первоначально, жидкость из резервуара с жидкостью 8 может быть принудительно подана внутрь рабочего колеса через патрубок 5 с помощью подходящих средств, по крайней мере так, чтобы заполнить осевой зазор между первым диском 1 и промежуточным диском 3. Далее, принудительная подача жидкости из резервуара с жидкостью 8 в рабочее колесо через патрубок 5 не требуется.The
При вращении рабочего колеса за счет центробежной силы в осевых зазорах между дисками 1-3 создается разрежение, градиент которого направлен радиально наружу рабочего колеса.When the impeller rotates due to centrifugal force in the axial gaps between the disks 1-3, a vacuum is created, the gradient of which is directed radially outward of the impeller.
В частности, жидкость из резервуара с жидкостью 8 за счет разрежения в осевом зазоре между первым диском 1 и промежуточным диском 3 и далее в осевом зазоре между первым и вторым дисками 1 и 2 рабочего колеса сначала втягивается в осевой зазор между первым диском 1 и промежуточным диском 3 через патрубок 5 и поступает в осевой зазор между первым и вторым дисками 1 и 2, двигаясь к их периферии.In particular, the liquid from the reservoir with the
Одновременно, за счет разрежения внутри рабочего колеса, в частности за счет разрежения в осевом зазоре между вторым диском 2 и промежуточным диском 3 и далее в осевом зазоре между первым и вторым дисками 1 и 2, загрязненный газ, подлежащий очистке, втягивается из верхней открытой части верхней ступени рабочей камеры 9 через входное отверстие 6 в осевой зазор между вторым диском 2 и промежуточным диском 3 и поступает в осевой зазор между первым и вторым дисками 1 и 2, двигаясь к их периферии, где смешивается с загрязненным газом с образованием газожидкостной смеси, в которой загрязнения переходят в жидкую фазу, очищая тем самым газ от дисперсных частиц и других загрязнений. Газожидкостная смесь, выходящая из рабочего колеса в тангенциальном направлении, попадает на внутреннюю стенку нижней ступени рабочей камеры 9, при этом жидкая фаза с загрязнениями стекает вниз по внутренней стенке рабочей камеры 9 в ее нижнюю часть, откуда выводится наружу для очистки, а очищенный газ поступает через осевой зазор между вторым колесом 2 и кольцевым выступом 10 в верхнюю ступень рабочей камеры 9 и поднимается вдоль ее внутренней стенки вверх, выходя в атмосферу. Кольцевой выступ 10, позволяющий очищенному газу проходить в верхнюю ступень рабочей камеры 9, одновременно препятствует проходу в этом направлении жидкости с загрязнениями.At the same time, due to rarefaction inside the impeller, in particular due to rarefaction in the axial clearance between the
Подпитка жидкостью резервуара с жидкостью 8 может быть осуществлена за счет возврата после очистки конденсированной жидкости.The liquid feed of the reservoir with the liquid 8 can be carried out by returning after cleaning the condensed liquid.
В качестве жидкости здесь может использоваться вода или любой подходящий жидкий моющий абсорбирующий состав.As the liquid, water or any suitable liquid detergent absorbent composition may be used here.
При высоких скоростях вращения рабочего колеса, жидкость может превращаться в осевом зазоре между первым и вторым дисками 1 и 2 в пар с образованием парогазовой смеси, что улучшает степень поглощения загрязнений жидкой фазой. Парогазовая смесь конденсируется на внутренней стенке нижней ступени рабочей камеры 9, поэтому далее процесс отделения жидкой фазы с загрязнениями от очищенного газа является таким же, как описано выше.At high speeds of rotation of the impeller, the liquid can turn in the axial clearance between the first and
Пример 2Example 2
Конструкция и принцип работы турбонасоса для двух текучих сред по примеру 2 подобны описанным в примере 1 с некоторыми отличиями, приведенными ниже.The design and principle of operation of the turbopump for two fluids in example 2 are similar to those described in example 1 with some differences below.
Второй диск 2 имеет тарельчатую форму, т.е. выполнен коническим, где угол наклона образующей конуса к плоскости, перпендикулярной оси вала, является острым. Вход для газа 6 второго диска 2 выполнен в виде центрального круглого отверстия, через которое по центру проходит вал 7. Поверхность промежуточного диска 3, обращенная ко второму диску 2, также выполнена конической под тем же углом наклона образующей конуса к плоскости, перпендикулярной оси вала, что и у второго диска 2. Благодаря этому, величина осевого зазора между вторым диском 2 и промежуточным диском 3 в этом примере является постоянной. И, наоборот, осевой зазор между первым и вторым дисками 1 и 2 является сужающимся в радиальном направлении под острым углом.The
В общем случае, все вышеописанные зазоры между дисками 1-3 могут быть как постоянными, так и сужающимися или расширяющимися в зависимости от целевого назначения и требуемых характеристик турбонасоса.In the general case, all the above-described gaps between the disks 1-3 can be either constant or narrowing or expanding depending on the purpose and required characteristics of the turbopump.
При определении величины осевых зазоров могут использоваться следующие соотношения.When determining the value of axial clearances, the following relationships can be used.
Осевой зазор между первым диском 1 и промежуточным диском 3 может подбираться таким образом, чтобы площадь образующегося кольцевого сечения этого осевого зазора увеличивалась с увеличением радиуса и отвечала условию:The axial clearance between the
R·h>d2/2, где R - текущий радиус осевого зазора, h - осевой зазор, d - диаметр центрального входного отверстия первого диска 1 (здесь также и диаметр патрубка 5).R · h> d 2/2, where R - current radius of the axial gap, h - the axial gap, d - diameter of the central inlet opening of the first disk 1 (hereinafter, also the diameter of the nozzle 5).
Осевой зазор между первым и вторым дисками 1 и 2 может подбираться таким образом, чтобы площадь образующегося кольцевого сечения этого осевого зазора увеличивалась с увеличением радиуса и отвечала условию:The axial clearance between the first and
R·h>(D2+d2)/2, где R - текущий радиус осевого зазора, h - осевой зазор, d - диаметр центрального входного отверстия первого диска 1 (здесь также и диаметр патрубка 5), D - диаметр центрального входного отверстия второго диска 2.R · h> (D 2 + d 2 ) / 2, where R is the current radius of the axial clearance, h is the axial clearance, d is the diameter of the central inlet of the first disk 1 (here also the diameter of the nozzle 5), D is the diameter of the central inlet holes of the
Пример 3Example 3
Конструкция и принцип работы турбонасоса для двух текучих сред по примеру 3 подобны описанным в примерах 1 и 2 с рядом существенных отличий, приведенных ниже.The design and operation of the turbopump for two fluids in example 3 are similar to those described in examples 1 and 2 with a number of significant differences below.
Вал 7 и рабочая камера 9 корпуса 4 этого турбонасоса имеют горизонтальную ось, при этом рабочая камера имеет простую цилиндрическую форму, т.е. без разделения на ступени разных диаметров. Кроме того, корпус 4 оснащен тангенциальным выходом 13.The
Помимо первого и второго дисков 1 и промежуточного диска 3, имеются два дополнительных промежуточных диска 11, установленных между первым диском 1 и промежуточным диском 3, а также между вторым диском 2 и промежуточным диском 3 соответственно. В отличие от промежуточного диска 3, выполненного сплошным, дополнительные промежуточные диски 11 имеют центральные входные отверстия. Все промежуточные диски 3 и 11 имеют одинаковый внешний диаметр.In addition to the first and
Здесь осевые зазоры между первым диском 1 и смежным с ним дополнительным промежуточным диском 11, а также между этим дополнительным промежуточным диском 11 и промежуточным диском 3 являются одинаковыми и зависят, в частности, от свойств первой текучей среды, поступающей в рабочее колесо через входное отверстие первого диска 1. Соответственно, осевые зазоры между вторым диском 2 и смежным с ним дополнительным промежуточным диском 11, а также между этим дополнительным промежуточным диском 11 и промежуточным диском 3 являются одинаковыми и зависят, в частности, от свойств второй текучей среды, поступающей в рабочее колесо через входное отверстие второго диска 1.Here, the axial gaps between the
Дополнительно, осевой зазор между первым и вторым дисками 1 и 2 сначала несколько сужается в радиальном направлении начиная с диаметра, равного внешнему диаметру промежуточных дисков 3 и 11, а затем расширяется в направлении к периферии, напоминая в поперечном сечении форму сопла Лаваля. Кроме того, в осевом зазоре между первым и вторым дисками 1 и 2 на их периферии выполнены радиальные рабочие лопатки 12. Такая конструкция рабочего колеса может способствовать его более эффективной работе.Additionally, the axial clearance between the first and
В этом примере 3 входное отверстие первого диска 1 предназначено для подачи внутрь рабочего колеса первой рабочей среды, а входное отверстие второго диска 2 предназначено для подачи внутрь рабочего колеса второй рабочей среды. В качестве первой и второй рабочей среды могут использоваться любые текучие среды в зависимости от назначения устройства, в частности газ, пар, жидкость или их комбинация. Турбонасос по примеру 3 может быть использован для различных целей, например при использовании в качестве первой рабочей среды воздуха, а в качестве второй рабочей среды - воды, могут быть реализованы функции, например, увлажнения или очистки воздуха.In this example 3, the inlet of the
В отличие от примеров 1 и 2 при работе турбонасоса по примеру 3 каждая рабочая среда втягивается в рабочее колесо через два осевых зазора: первая рабочая среда втягивается через осевой зазор между первым диском 1 и соседним с ним дополнительным промежуточным диском 11 и через осевой зазор между этим дополнительным промежуточным диском 11 и промежуточным диском 3; и, соответственно, вторая рабочая среда втягивается через осевой зазор между вторым диском 2 и соседним с ним дополнительным промежуточным диском 11 и через осевой зазор между этим дополнительным промежуточным диском 11 и промежуточным диском 3.In contrast to examples 1 and 2, when the turbo pump in example 3 is operated, each working medium is drawn into the impeller through two axial clearance: the first working medium is drawn through the axial clearance between the
Дополнительно, при работе турбонасоса по примеру 3 выход смеси первой среды и второй среды осуществляется из рабочей камеры 9 в тангенциальном направлении через тангенциальный выход 13.Additionally, during operation of the turbopump of Example 3, the mixture of the first medium and the second medium is released from the working
Следует понимать, что приведенные выше примеры использованы только для целей иллюстрации возможности осуществления настоящего изобретения и ряда его преимуществ и эти примеры не ограничивают объем правовой охраны, представленный в формуле изобретения, при этом специалист в этой области относительно просто способен осуществить и другие варианты изобретения без отхода от сущности изобретения в рамках объема правовой охраны.It should be understood that the above examples are used only to illustrate the feasibility of the present invention and some of its advantages and these examples do not limit the scope of legal protection presented in the claims, while a specialist in this field is relatively simple to implement other variants of the invention without departing from the essence of the invention within the scope of legal protection.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013102766/06A RU2518769C1 (en) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | Turbopump for two fluids |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013102766/06A RU2518769C1 (en) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | Turbopump for two fluids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2518769C1 true RU2518769C1 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=51216497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013102766/06A RU2518769C1 (en) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | Turbopump for two fluids |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2518769C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688058C1 (en) * | 2018-06-19 | 2019-05-17 | Дмитрий Николаевич Спиркин | Device and method of injecting fluid pressure |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3457047A (en) * | 1962-02-20 | 1969-07-22 | Shikoku Chem | Apparatus for producing cellulose derivatives and the like |
| SU574132A3 (en) * | 1966-10-20 | 1977-09-25 | Вено-Пик А.О. (Фирма) | Impeller for flotation machine |
| EP0096149B1 (en) * | 1982-05-21 | 1986-11-12 | Hugo Petersen Ges. für verfahrenstechn. Anlagenbau mbH & Co KG | Process and device for the removal of suspended matter from gases |
| RU2106182C1 (en) * | 1996-02-07 | 1998-03-10 | Воронежская государственная архитектурно-строительная академия | Apparatus for wet gas cleaning |
-
2013
- 2013-01-23 RU RU2013102766/06A patent/RU2518769C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3457047A (en) * | 1962-02-20 | 1969-07-22 | Shikoku Chem | Apparatus for producing cellulose derivatives and the like |
| SU574132A3 (en) * | 1966-10-20 | 1977-09-25 | Вено-Пик А.О. (Фирма) | Impeller for flotation machine |
| EP0096149B1 (en) * | 1982-05-21 | 1986-11-12 | Hugo Petersen Ges. für verfahrenstechn. Anlagenbau mbH & Co KG | Process and device for the removal of suspended matter from gases |
| RU2106182C1 (en) * | 1996-02-07 | 1998-03-10 | Воронежская государственная архитектурно-строительная академия | Apparatus for wet gas cleaning |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688058C1 (en) * | 2018-06-19 | 2019-05-17 | Дмитрий Николаевич Спиркин | Device and method of injecting fluid pressure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7081146B2 (en) | Apparatus for simultaneous cleaning of a liquid and a gas | |
| RU2478416C1 (en) | Plant and method for separation oil from gas mix | |
| RU2428241C2 (en) | Centrifugal separator | |
| US2575568A (en) | Centrifugal gas-liquid separator | |
| RU2554587C1 (en) | Device with centrifugal separator | |
| US20210146288A1 (en) | Purification Device for Air Purification and Air Purifier Having Same | |
| RU2576599C1 (en) | Apparatus for cleaning crankcase gases | |
| JP5883506B2 (en) | Improved centrifuge | |
| WO2016088725A1 (en) | Gas-liquid separation device | |
| SE0003914D0 (en) | Centrifugal separator for purification of a gaseous fluid | |
| PL95615B1 (en) | OIL PURIFIER | |
| KR20190139730A (en) | Impeller | |
| CA2949577C (en) | A centrifugal separator for separation of liquid particles from a gas stream | |
| RU2518769C1 (en) | Turbopump for two fluids | |
| CN106660057A (en) | Centrifugal abatement separator | |
| US3253821A (en) | Gas washing apparatus having a rotating bowl pump | |
| US3847327A (en) | Centrifugal separator | |
| RU2725791C1 (en) | Full-flow centrifuge with vortex drive | |
| US4283005A (en) | Pump and centrifugal separator apparatus | |
| RU2624650C1 (en) | Mesh horizontal filter | |
| US3347535A (en) | Gas-liquid contact apparatus | |
| RU2344868C1 (en) | Vertical dust catcher | |
| RU2303170C1 (en) | Smoke exhaust separator | |
| JP4740412B2 (en) | Continuous centrifuge | |
| RU2624649C1 (en) | Mesh vertical filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150124 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151220 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170124 |