RU2852182C1 - Шнековый насос-дозатор натрия - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам, использующим натрий и другие щелочные гидрореагирующие вещества для выработки тепловой или электрической энергии. Шнековый насос-дозатор натрия содержит цилиндрический корпус с расположенным внутри него шнеком, ось которого соединена с внешним приводом вращения, также - заборную горловину для забора натрия из емкости или дренажного бака и выходного патрубка. Корпус шнека окружен опорным наружным цилиндром, размещенным внутри направляющего узла, закрепленного снизу съемной крышки бака, и оснащенным зубчатой линейкой, сцепленной с шестеренкой вертикального привода насоса, расположенного на верхней стороне крышки бака. В нижней части корпуса шнека в его заборной горловине выполнены отверстия для поступления вовнутрь корпуса минерального масла, которое находится над массой натрия в дренажном баке, а в наружном цилиндре выполнен вырез для расположения выходного патрубка, подающего натрий потребителю при вращении шнека. Техническим результатом изобретения является создание универсального насоса, работающего с перекачиваемым материалом разной вязкости и выполняющего требование безопасности при работе с натрием. 1 ил.

Description

Настоящее устройство относится к энергетике, в частности к устройствам, использующим натрий и другие щелочные гидрореагирующие вещества для выработки тепловой или электрической энергии.

Далее по тексту упоминается только «натрий», как наиболее часто используемый элемент, в том числе в реакторах АЭС на быстрых нейтронах (см. Архипов В.М. Техника работы с натрием на АЭС. М., Энергоатомиздат, 1986, с. 13, с. 20).

Основное требование, предъявляемое к этим устройствам, это недопущение контакта натрия с воздушной средой и с водой, что может спровоцировать опасные явления: возгорание или взрыв установки.

Широко известны в промышленности индукционные насосы с дозаторами, перекачивающие натрий в жидком разогретом состоянии и в данной заявке они не рассматриваются. Проблемы возникают при перекачивания натрия, хранящегося в дренажных баках в холодном состоянии и представляющего собой вязкое пластичное химическое вещество.

Известны, например, «Бочковые насосы для вязких жидкостей». См. Химическое насосное оборудование Gruen Pumpen для перекачивания вязких жидкостей (www.ximnacoc.ru/sistemy-dozihovaniya).

Данные вертикальные насосы используют шнек для перекачивания вязких жидкостей, таких как, смола, краска, мед и т.д. с вязкостью до 100. 000 мПас.

Однако, данные шнековы насосы не пригодны для перекачивания натрия, поскольку не изолируют его от контактов с кислородом воздуха, что может привести к возгоранию или взрыву.

Известен также «Скважинный погружной насос для перекачки вязкой жидкости» авторов Абархи С.Д., Пещеренко С.И. и др. по патенту РФ № 2516753, МПК F04D 13/10; F04D 03/00.

Данное устройство содержит несколько насосных ступеней, а насосное колесо каждой ступени выполнено осевым в виде втулки со спиральными лопастями. Лопасти направляющего аппарата каждой ступени выполнены с двойной кривизной и направлением закрутки, противоположным направлению закрутки лопастей рабочего колеса, причем проточный канал рабочего колеса выполнен конфузорным, а направляющего аппарата - диффузорным. Достоинство настоящего насоса для добычи вязкой жидкости в том, что сохраняет напор в широком диапазоне вязкостей.

Однако данный насос предназначен для размещения в скважине, конструктивно очень сложен и не может безопасно использоваться для перекачивания натрия из дренажных баков или других емкостей, используемых в промышленности.

Известен более простой «Шнековый насос для вязких продуктов» авторов Скуфьина В.Н. и Янкова В.И. по авторскому свидетельству СССР № 432064, МПК B65G 53/08, выбранный в качестве прототипа.

Данный шнековый насос содержит корпус с заборной горловиной, выходным патрубком, сердечником с винтовыми гребнями в виде цилиндрической пружины, причем одним концом пружина соединена с приводным валом. Вращение пружины на сердечнике, она является осью, понуждает вязкий продукт перемещаться от горловины к патрубку.

В данном насосе вращающаяся пружина имеет функцию лопастей шнека, а так как диаметр проволоки пружины меньше площади лопасти типового шнека, то производительность подобного насоса будет меньше лопастного штока.

Кроме того, данный насос предполагает только его горизонтальное положение, так как в него требуется насыпать сырье сверху через горловину, причем он не способен сам захватывать сырье из объема его хранения в бочке или в дренажном баке и транспортировать его вертикально.

Также данный насос не приспособлен для перекачивания натрия из-за условий безопасности.

Задачей настоящего изобретения является создание универсального насоса, работающего с перекачиваемыми материалами разной вязкости и выполняющего требования безопасности при работе с натрием и другими подобными химическими веществам.

Технической проблемой, которую решает настоящее изобретение, является необходимость расширения технических средств, повышающих эффективность работы насоса в частности:

- перекачивание веществ, в то числе натрия, с разной степенью их вязкости;

- отсутствие необходимости в предварительном разогреве натрия, размещенного в дренажных баках;

- универсальность применения насоса, перекачивающего как жидкий (разогретый), так и пластичный (холодный) натрий;

- соблюдение условий безопасности, за счет исключения прямого контакта кислорода воздуха с поверхностью натрия;

- создание возможности порционного дозирования перекачиваемого натрия по количеству оборотов шнека (одна порция: это объем между соседними лопастями).

Технический результат достигается за счет того, что в шнековом насосе-дозаторе натрия, содержащем цилиндрический корпус с расположенным внутри него шнеком, ось которого соединена с внешним приводом вращения, также - заборную горловину для забора натрия из емкости или дренажного бака и выходного патрубка, корпус шнека окружен опорным наружным цилиндром, размещенным внутри направляющего узла, закрепленного снизу съемной крышки бака и оснащенным зубчатой линейкой, сцепленной с шестеренкой вертикального привода насоса, расположенного на верхней стороне крышки бака, причем в нижней части корпуса шнека в его заборной горловине выполнены отверстия для поступления вовнутрь корпуса минерального масла, которое находится над массой натрия в дренажном баке, а в наружном цилиндре выполнен вырез для расположения выходного патрубка, подающего натрий потребителю при вращении шнека.

На Фиг. 1 в разрезе изображен «Шнековый насос-дозатор натрия» (далее: «Насос»).

Насос содержит цилиндрический корпус 1 с расположенным внутри шнеком, ось 2 (сердечник) которого соединена с внешним приводом 3 вращения шнека, заборную горловину 4 для забора вязких продуктов, например, натрия 5 из дренажного бака 6 и выходной патрубок 7, из которого перекачиваемый натрий поступает потребителю. Внешний привод вращения шнека размещен на опорном внешнем цилиндре 8, который находится внутри направляющего узла 9, размещенного снизу к съемной крышке 10 дренажного бака, причем внешний цилиндр оснащен зубчатой линейкой 11, соединенной с шестеренкой 12 вертикального привода 13 насоса, расположенного на верхней стороне крышки бака. В нижней части корпуса шнека в его заборной горловине выполнены отверстия 14 для поступления во время работы минерального масла 15, находящегося над массой натрия, хранящегося в дренажном баке. На опорном внешнем цилиндре выполнен вырез 16 для размещения выходного патрубка. подающего натрий потребителю при вращении шнека. Шнек может состоять из двух или большего числа секций (в данном случае из двух секций), разделенных перекладиной с закрепленным на ней подшипником 17, создающим устойчивость вращения оси шнека.

Шнековый насос - дозатор натрия работает следующим образом. Натрий представляет собой жидкость в горячем состоянии (температура плавления 89 градусов Цельсия) и пластичное вещество в холодном состоянии.

В дренажных баках натрий хранится в холодном состоянии и, чтобы перекачивать индукционными насосами, требуется его разогрев до жидкого состояния. Предлагаемое изобретение позволяет перекачивать как горячий, так и холодный пластичный натрий из разных технологических емкостей.

Съемная крышка 10 устанавливается на дренажном баке 6, или другой емкости, в которой находится некоторый объем натрия 5. Для исключения контакта натрия с воздухом сверху он залит слоем минерального масла 15 или керосина.

В начале работы насоса опорный цилиндр 8 находится в верхнем положении относительно крышки 10, при этом заборная горловина 4 шнека находится в слое натрия ниже слоя минерального масла. После этого, если потребитель готов принять перекачиваемый натрий из выходного патрубка 7, включается привод 3 вращения шнека, соединенный с его осью 2. Нижние лопасти шнека захватывают порции натрия 5 и препровождают их вверх до выходного патрубка 7. При этом из слоя зоны минерального масла последнее проникает через отверстия 14 и смачивает порции натрия слоем масла, изолируя их поверхность от кислорода воздуха.

Нижняя часть шнека, выступающая за пределы его корпуса 1, может иметь конусное исполнение, что позволяет захватывать большую часть натрия, имеющего в холодном состоянии низкую пластичность («ползучесть»- медленное заполнение натрием выбранного участка).

Для увеличения подачи натрия 5 включают вертикальный привод 13. Его шестеренка 12, сцепленная с зубчатой линейкой 11, перемещает опорный внешний цилиндр 8 в направляющем узле 9 в боле нижнее положение в дренажном баке 6. При выработке натрия его уровень в баке понижается и одновременно над ним опускается слой минерального масла15, который, при необходимости, периодически пополняется (не показано на чертеже).

Подшипник 17 на оси шнека, размещенный на перекладине внутри корпуса, создает продольную устойчивость шнека при работе с особо вязкими веществами.

В зависимости от особенностей перекачиваемого материала и производительности насоса может быть предусмотрена смена шнека в комплекте с его корпусом 1 на другой шнек, например, с другим шагом лопастей или замену лопастей на пружины, аналогично прототипу и т.д.

Предлагаемый насос так же может использоваться в качестве дозатора натрия или другого вещества. Одна порция натрия: это объем, заключенный между соседним лопастями. В зависимости от числа оборотов шнека можно определить количество перекачиваемого натрия. Повысить точность измерения возможно, если в качестве привода 3 вращения применить шаговый электродвигатель.

Предлагаемое изобретение состоит из типовых узлов, требующих минимальных доработок при конструировании данного универсального насоса с рядом новых полезных свойств, поэтому данное техническое решение найдет широкое применение в промышленности.

Claims (1)

1. Шнековый насос-дозатор натрия, содержащий цилиндрический корпус с расположенным внутри него шнеком, ось которого соединена с внешним приводом вращения, также - заборную горловину для забора натрия из емкости или дренажного бака и выходного патрубка, отличающийся тем, что корпус шнека окружен опорным наружным цилиндром, размещенным внутри направляющего узла, закрепленного снизу съемной крышки бака, и оснащенным зубчатой линейкой, сцепленной с шестеренкой вертикального привода насоса, расположенного на верхней стороне крышки бака, причем в нижней части корпуса шнека в его заборной горловине выполнены отверстия для поступления вовнутрь корпуса минерального масла, которое находится над массой натрия в дренажном баке, а в наружном цилиндре выполнен вырез для расположения выходного патрубка, подающего натрий потребителю при вращении шнека.