Насос для перекачивания высоковязких жидкостей

 

Использование: в грунтонасосных установках для добычи и транспортирования сапропеля. Сущность изобретения: рабочее колесо с лопастью смонтировано на полом валу. Лопасть установлена на диске с отверстием, сообщающимся через вал с источником связывающей жидкости. В диске на обоих сторонах выполнены смазывающие радиальные канавки, сообщенные с отверстиями в диске. Смазывающая канавка на всасывающей стороне диска сообщена с источником смазывающей жидкости через дросселирующее отверстие. 6 ил.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в грунтонасосных установках для добычи и транспортирования сапропеля.

Известен центробежный насос, включающий корпус, смонтированное на валу рабочее колесо с лопатками и дисками, причем обращенный в сторону привода ведущий диск выполнен с отверстиями, через которые полый вал сообщается с источником напорной воды, отжимающей абразивные частицы в межлопаточный канал рабочего колеса [1].

При использовании этого насоса для перекачивания обезвоженного сапропеля напорная вода, вытекающая из отверстий в диске, перемешивается с сапропелем, разжижая его в межлопаточном пространстве. При этом уменьшаются вязкость и предельное напряжение сдвига по всему объему сапропеля, что увеличивает его закрутку о ведущий диск и снижает производительность насоса. Влажность перекачиваемого сапропеля значительно повышается, что также является отрицательным эффектом.

Известен и принят за прототип насос для перекачивания высоковязких жидкостей, включающий корпус, смонтированное на полом валу рабочее колесо с лопастью, установленной на диске с отверстиями, сообщенными посредством полого вала с источником смазывающей жидкости [2].

Недостатком этого насоса является отсутствие отверстий, сообщенных посредством полого вала с источником смазывающей жидкости, на тыльной стороне диска, что вызывает повышенные потери энергии на преодоление трения между диском и перекачиваемой жидкостью в задисковой полости насоса. Кроме того, смазывающая жидкость, поступая на всасывающую сторону диска по всей его поверхности, разжижает перекачиваемую жидкость, что увеличивает ее закрутку о диск и снижает производительность насоса.

Для эффективной работы насоса при перекачивании обезвоженного сапропеля необходимо решить техническую задачу: снизить трение сапропеля о диск на его поверхностях с минимальным разжижением сапропеля смазывающей жидкостью. Для этого надо обеспечить подачу смазывающей жидкости в виде тонкого слоя на обеих сторонах диска по его радиусу, чтобы вода не перемешивалась с сапропелем по всему объему, а создавала смазывающий слой низкой вязкости на диске. В этом случае значительно снижаются трение на обеих сторонах диска и закрутка сапропеля на всасывающей стороне диска. Снижение трения повышает КПД насоса, а уменьшение закрутки сапропеля на всасывающей стороне диска увеличивает подачу насоса.

Для решения поставленной задачи в диске насоса, содержащего корпус, смонтированное на полом валу рабочее колесо с лопастью, установленной на диске с отверстиями, сообщающимися через полый вал с источником смазывающей жидкости, на обеих его сторонах выполнены смазывающие радиальные канавки, сообщенные с отверстиями в диске, при этом смазывающая канавка на всасывающей стороне диска сообщена с источником смазывающей жидкости через дросселирующее отверстие.

Выполнение смазывающих радиальных канавок на обеих сторонах диска обеспечивает снижение потерь на трение не только на всасывающей стороне диска, но и на его тыльной стороне в задисковой полости. Кроме того, выполнение радиальных канавок на обеих сторонах диска обеспечивает локальную подачу смазывающей жидкости (воды) по радиусу диска, а не на всей его поверхности. Радиальная канавка служит источником смазывающей жидкости на поверхности диска. Путем регулирования расхода истечения смазывающей жидкости через канавку устанавливается оптимальный слой смазывающей жидкости между диском и сапропелем. Благодаря радиальному расположению канавки на всей поверхности диска поддерживается постоянная толщина слоя смазывающей жидкости между диском и перекачиваемой жидкостью (сапропелем), минимально разжижая его, в отличие от прототипа, где смазывающая жидкость подается на всей поверхности всасывающей стороны диска, значительно разжижая перекачиваемую жидкость. При этом, чтобы снизить разжижение перекачиваемой жидкости на всасывающей стороне диска, где давление ниже, чем в задисковой полости, смазывающая канавка на всасывающей стороне диска сообщена с источником смазывающей жидкости через дросселирующее отверстие.

На фиг. 1 показан насос, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг. 5 и 6 показана эпюра скоростей потока высоковязкой жидкости без смазки (фиг. 5) и с гидросмазкой (фиг.6). В качестве модели потока принята известная модель прямого потока в шнековых (винтовых) нагнетателях или экструдерах.

Насос для перекачивания высоковязких жидкостей включает корпус 1, рабочее колесо с лопастью 2, установленной на диске 3 с отверстиями 4, 5 и 6, 7 и полый вал 8 с источником 11 смазывающей жидкости (например, водяной насос при перекачивании обезвоженного сапропеля). Смазывающая канавка 9 на всасывающей стороне диска 3 соединена с источником 11 смазывающей жидкости через дросселирующее отверстие 12, размещенное, например, в отверстии 4. Корпус 1 снабжен отводом 13 с напорным патрубком 14, всасывающим патрубком 15. Вал 8 установлен в подшипниках 16.

Насос работает следующим образом.

При вращении вала 8 от приводного двигателя (не показан) вращается также диск 3 с лопастью 2. Высоковязкая жидкость (например, обезвоженный сапропель) из всасывающего патрубка 15 поступает на лопасть 2 и нагнетается ею через отвод 13 и напорный патрубок 14 к потребителю. Одновременно с этим от источника 11 поступает смазывающая жидкость через полый вал 8, отверстия 4, 5 и 6, 7 соответственно к смазывающим канавкам 9 и 10. Из смазывающей канавки 9 жидкость вытекает и омывает поверхность диска между витками лопасти 2.

Из эпюр скоростей потоков жидкости (фиг.5 и 6) видно, что благодаря наличию гидросмазки толщиной δ эпюра скорости перекачиваемой жидкости имеет большую площадь, следовательно, при наличии гидросмазки увеличивается производительность насоса.

Из смазывающей канавки 10 смазывающая жидкость вытекает и омывает поверхность диска в задисковой полости, благодаря чему значительно снижается трение диска о перекачиваемую жидкость, повышается КПД насоса.

Давление смазывающей жидкости от источника 11 должно быть не меньше давления перекачиваемой жидкости в отводе 13, чтобы обеспечить вытекание смазывающей жидкости из канавки 10 на поверхность диска в задисковой полости. Однако при этом будет высокий перепад давлений между смазывающей жидкостью в канавке 9, которая находится на всасывающей стороне, и перекачиваемой жидкостью. Это ведет к большому расходу смазывающей жидкости и разжижению перекачиваемой высоковязкой жидкости. Чтобы исключить это явление канавка 9 сообщается с источником 11 через дросселирующее отверстие 12, в котором давление смазывающей жидкости снижается до давления, несколько превышающее давление жидкости, перекачиваемой в патрубке 15. При этом скорость истечения смазывающей жидкости из канавки 9 обеспечивает образование тонкого смазывающего слоя, обеспечивающего повышение производительности и не разжижающего перекачиваемую жидкость.

Формула изобретения

НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ, содержащий корпус, смонтированное на полом валу рабочее колесо с лопастью, установленной на диске с отверстиями, сообщающимися через полый вал с источником смазывающей жидкости, отличающийся тем, что в диске на обеих его сторонах выполнены смазывающие радиальные канавки, сообщенные с отверстиями в диске, при этом смазывающая канавка на всасывающей стороне диска сообщена с источником смазывающей жидкости через дросселирующее отверстие.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6