Способ управления работой системы центробежный насос и вакуумный насос и газоотделяющий центробежный насос

 

Способ управления работой системы центробежный насос и вакуумный насос и газоотделяющий центробежный насос может быть использован при перекачке пульп средней консистенции, а также при перекачке жидкости, содержащей газ и твердые вещества. Способ управления работой системы, в которой рабочее колесо 14 центробежного насоса и ротор 44 вакуумного насоса установлены на одном валу 49, заключается в том, что газ, отделенный в центробежном насосе от перекачиваемого материала, разгружают из центробежного насоса с помощью вакуумного насоса через газоотводящий канал 26, расположенный между центробежным и вакуумными насосами, причем потоком газа между центробежным насосом и вакуумным насосом управляют в газоотводном канале 26 с помощью размещенного в последнем управляющего элемента для ограничения потока газа. Использование изобретения позволяет создать необходимый вакуум без ущерба надежности вакуумного насоса и обеспечить за счет регулирования потока газа в газоотводном канале 26 отвод необходимого объема газа из центробежного насоса без изменения производительности вакуумного насоса, а следовательно с производительностью, достаточной для отвода газа и неотделившихся от него жидкости и волокон. 2 с. и 21 з.п.ф-лы, 10 ил.

Настоящее изобретение относится к способу управления работой системы газоотделяющий центробежный насос и вакуумный насос и к газоотделяющему центробежному насосу. Устройство по настоящему изобретению особенно пригодно для использования в качестве так называемого псевдоожижающего центробежного насоса для перекачки пульпы средней консистенции, однако способ и центробежный насос, использующий этот способ, могут быть применены также для перекачивания жидкости, содержащей газ и твердые вещества.

Известны насосы, используемые для перекачки, которые описаны, например, в патентах США N 4776758, N 4981413, N 5078573, N 5114310, N 5116198, N 5151010, N 5152663 и N 5366347. Все вышеуказанные патенты относятся главным образом к насосам для деревообрабатывающей промышленности, которые отделяют газ от суспензий древесных волокон средней консистенции и которые отличаются тем, что в дополнение к обычному рабочему колесу, установленному на валу насоса, на этом же валу установлен вакуумный насос, предпочтительно водокольцевой насос, расположенный в камере сзади рабочего колеса. В заднем диске рабочего колеса центробежного насоса выполнены выпускные отверстия для газа, расположенные рядом с валом рабочего колеса, через которые газ, накапливающийся перед рабочим колесом насоса, может перетекать в полость, расположенную сзади рабочего колеса. Эта полость в большинстве случаев соединяется с всасывающим отверстием вакуумного насоса через газоотводной канал, расположенный по крайней мере частично, вокруг вала рабочего колеса центробежного насоса. Когда вакуумный насос создает разность давлений между полостью перед рабочим колесом и своей рабочей камерой, газ перетекает через отверстия в диске рабочего колеса и газоотводной канал по крайней мере частично расположенный вокруг вала рабочего колеса, в рабочую камеру вакуумного насоса. Вследствие эксцентриситета рабочей камеры, вакуумный насос создает, по существу известным способом, с одной стороны, разрежение, так что газ засасывается в его рабочую камеру, и с другой стороны, разность давлений между давлением в рабочей камере и атмосферным давлением на его выпускной стороне, так, что газ выходит из рабочей камеры. Обычно отделенный газ выходит из вакуумного насоса непосредственно в атмосферу.

К системам центробежный насос и вакуумный насос, используемым в деревообрабатывающей промышленности для перекачки суспензий древесных волокон, предъявляются специальные требования, которые подробно описаны в вышеуказанных патентах США и поэтому в данной заявке излагаются сравнительно кратко.

Во-первых, поскольку материал, подлежащий перекачиванию, содержит твердые частицы, т.е. древесное волокно, конструкция центробежного насоса и соединенного с ним вакуумного насоса должна предусматривать возможность засасывания древесных волокон в газоотводную систему. Для этой цели на задней стороне заднего диска закрепляются, например, задние лопасти, чтобы отделить волокна от материала, которые попали в полость сзади рабочего колеса центробежного насоса. Поскольку древесные волокна могут также попадать в вакуумный насос, на стороне всасывания и выходной стороне насоса должны быть расположены промывочные средства, чтобы предотвратить забивание каналов волокнами.

Во-вторых, при перекачивании суспензий древесных волокон могут быть различные условия. Например, консистенция пульпы может изменяться на несколько процентов, а давление всасывания пульпы на несколько бар. Поскольку для отвода газа перед рабочим колесом требуется определенная разность давлений, чтобы обеспечить надежную работу насоса, то должна учитываться величина давления всасывания, т.е. степень разрежения, создаваемого вакуумным насосом, должна быть регулируемой. Это обычно достигается посредством выполнения так называемого вспомогательного воздушного канала, сообщающегося с всасывающим каналом, через который добавочный воздух может быть введен в вакуумный насос, когда перед рабочим колесом отделяется недостаточное количество газа. С вспомогательным воздушным каналом обычно соединен клапан, который открывается при определенном давлении, например, 0,4 бара.

В-третьих, когда перекачиваются суспензии древесных волокон, отделенный газ в большинстве случае не состоит из чистого воздуха. Такой газ часто может содержать разные зловонные или ядовитые до некоторой степени примеси или же таким газом может быть коррозионный газ, который не может быть выпущен непосредственно в атмосферу. Кроме того, к выпускному отверстию вакуумного насоса поступает также некоторая часть волокон и она должна быть уловлена, так что выпускной трубопровод вакуумного насоса не может быть соединен, даже по этой причине, непосредственно со стоком.

Были предприняты попытки выполнить первые два вышеупомянутые основные требования с помощью устройства, описанного в патенте США N 5366347, которое основано на идее, заключающейся в том, что псевдоожижающий центробежный насос для перекачивания пульпы средней консистенции должен работать при трех разных условиях эксплуатации.

В первом случае, когда давление всасывания является низким, меньше атмосферного давления, большое количество газа отделяется перед рабочим колесом центробежного насоса, так, что производительность вакуумного насоса должна быть высокой и он должен быть способен отводить весь отделенный газ.

Во втором случае, когда давление всасывания является средним, только немного выше атмосферного давления, газ отделяется перед рабочим колесом центробежного насоса до некоторой степени и должен быть разгружен через вакуумный насос так, чтобы он не уносил волокна.

В третьем случае, когда давление всасывания является высоким, например, выше 2 бар, газ не отделяется и вакуумный насос не должен ничего отводить.

В упомянутом патенте США предлагается регулировать производительность вакуумного насоса посредством перемещения корпуса вакуумного насоса относительно его ротора. Идея заключается в том, что вакуумный насос при первом условии эксплуатации засасывает газ из разреженного пространства перед рабочим колесом центробежного насоса и способен перемещать газ при более высоком давлении, т. е. атмосферном давлении. В этом случае насос работает так, как это первоначально предполагалось.

При втором условии эксплуатации, когда давление отделенного газа выше атмосферного, корпус вакуумного насоса перемещается относительно ротора в такое положение, при котором вакуумный насос создает разность давлений в направлении, противоположным направлению при первом условии эксплуатации. Другими словами, допуская, что давление всасывания пульпы создает абсолютное давление 1,5 бар перед рабочим колесом центробежного насоса, разность давлений по сравнению с атмосферой составит 0,5 бар. Поскольку разность давлений является сравнительно большой, вакуумный насос создает противодавление, например, 0,3 бар, так что давление перед рабочим колесом сначала должно превышать противодавление вакуумного насоса. Другими словами, газ будет выходить в атмосферу при разности давлений только 0,2 бар.

Для третьего условия эксплуатации, в соответствии с упомянутым патентом США предлагается перемещать эксцентричный корпус вакуумного насоса в положение, при котором он расположен концентрично с валом и ротором вакуумного насоса. Другими словами, вакуумный насос не будет создавать разность давлений в любом направлении. Как предполагается согласно упомянутому патенту, в этом случае ни газ не отделяется перед рабочим колесом, ни волокна не поступают к газоотводной системе несмотря на высокое давление всасывания. Однако в патенте не учитывается тот факт, что, когда на стороне всасывания центробежного насоса существует большое избыточное давление, оно стремится снизиться через все имеющиеся проходы в насосе. Если вакуумный насос, как описано в патенте США N 5366347, работает "вхолостую", т.е. корпус вакуумного насоса расположен концентрично с его ротором, и на выпускной стороне вакуумного насоса не установлен клапан, отсутствие которого, как утверждается в патенте США, является преимуществом, то пульпа под действием избыточного давления будет, очевидно, проходить непосредственно через вакуумный насос по газоотводным каналам.

Эта проблема могла бы быть решена в насосе по патенту США N 5366347 по крайней мере двумя путями: либо посредством установки клапана на выпускной стороне вакуумного насоса, который бы закрывался, когда насос работает "вхолостую", чтобы по крайней мере частично закрыть газоотводную систему, либо посредством возможности создания вакуумным насосом максимального противодавления, которое бы соответствовало наибольшему возможному избыточному давлению на стороне всасывания центробежного насоса. Для этого применительно к упомянутому патенту США, в случае небольшого избыточного давления на стороне всасывания центробежного насоса, эксцентриситет корпуса вакуумного насоса следовало бы изменять так, чтобы вакуумный насос создавал довольно высокое противодавление для "ослабления" избыточного давления. С другой стороны, эксцентриситет корпуса вакуумного насоса следовало бы уменьшать до нуля, когда избыточное давление на стороне всасывания центробежного насоса увеличивается. Последняя идея неприменима, т.к. на практике это привело бы к сильной утечке через насос. Однако эта идея может быть легко решена посредством увеличения эксцентриситета корпуса вакуумного насоса таким образом, чтобы протидавление, создаваемое вакуумным насосом, увеличивалось, когда увеличивается избыточное давление центробежного насоса. Другими словами, поддерживая противодавление, создаваемое вакуумным насосом, таким же, как и давление всасывания, в вакуумном насосе не будет потока в любом направлении. Влияние давления всасывания можно, естественно, уменьшить посредством установки дроссельного клапана на выпускной стороне вакуумного насоса, вопреки идеи изобретения по патенту США N 5366347, вследствие чего давление всасывания может быть "уменьшено" с помощью дроссельного клапана, а также посредством изменения эксцентриситета корпуса вакуумного насоса. Другими словами, устройство, описанное в упомянутом патенте США, может быть улучшено просто посредством обеспечения достаточного диапазона регулирования эксцентриситета, который требуется для корпуса вакуумного насоса. Описание и чертежи патента США N 5366347 используются в данной заявке в качестве ссылки.

Насос, описанный более подробно в патенте США N 5366347, даже после вышеупомянутых усовершенствований не полностью отвечает требованиям, которые в настоящее время предъявлятся к насосам на деревообрабатывающих заводах. Как уже упоминалось, отводимый газ часто может содержать зловонные или ядовитые примеси. Кроме того, из вакуумного насоса постоянно разгружается также небольшое количество жидкости, несколько литров в минуту, и в некоторых случаях также волокно. С точки зрения защиты окружающей среды, а также для улавливания волокон и примесей необходимо выход вакуумного насоса соединять не со стоком, а с отдельной емкостью. Поэтому при проектировании центробежного и вакуумного насосов следует учитывать, что вакуумный насос должен разгружать газ, волокна и жидкость в емкость, находящуюся под давлением, или по крайней мере в емкость, расположенную выше насоса. Другими словами, вакуумный насос, помимо способности создавать разрежение на стороне всасывания, должен быть способен также создавать напор или избыточное давление на выпускной стороне.

В вышеупомянутых патентах эта возможность либо не принималась во внимание, либо по другим причинам вообще не рассматривалась. В большинстве патентов управление системой насосов вообще не рассматривалось. В некоторых патентах упоминалось, что на выпускной стороне вакуумного насоса может быть установлен запорный клапан, с помощью которого проходное сечение выпускного отверстия вакуумного насоса может быть уменьшено или даже закрыто, если это требуется. Такой насос нормально работает до тех пор, пока запорный клапан не должен быть полностью закрыт. Когда запорный клапан закрывается, в вакуумном насосе создается кавитация и возникают резкие изменения давления, вследствие чего возникает риск возможного повреждения вакуумного насоса. Другой возможностью является изменение производительности насоса, описанного в патенте США N 5366347. Однако регулирование производительности приводит к тому, что насос не создает необходимый напор, требуемый для перемещения газа и/или волокон и/или жидкости вперед. Это может быть пояснено следующим примером. В случае, когда отделяется только небольшое разрежение для отвода газа из центробежного насоса, вакуумный насос регулируется таким образом, чтобы создать только небольшую разность давлений. Из этого следует, что на выпускной стороне вакуумного насоса создается соответственно только небольшая разность давлений, которая будет недостаточна, если, например, выпускное отверстие насоса должно быть соединено с емкостью, расположенной примерно на двадцать метров выше его и находящейся иногда под небольшим давлением.

Эта проблема была решена с помощью способа и устройства по настоящему изобретению за счет установки на стороне всасывания вакуумного насоса управляющего средства, с помощью которого разрежение, создаваемое насосом перед рабочим колесом центробежного насоса, может регулироваться независимо от его производительности. Другими словами, хотя вакуумный насос создает только небольшое разрежение, общая его производительность является достаточной для отвода отделенного газа, волокон и жидкости.

Отличительные признаки способа и устройства по настоящему изобретению изложены в прилагаемой формуле изобретения.

Ниже способ и устройство по настоящему изобретению более подробно описываются со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 показано осевое поперечное сечение известного центробежного насоса, снабженного вакуумным насосом; при этом в центробежном насосе установлено устройство управления, выполненное в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 - первый предпочтительный пример выполнения центробежного насоса в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 3 - второй предпочтительный пример выполнения центробежного насоса в соответствии с настоящим изобретением; на фиг.4 - третий предпочтительный пример выполнения центробежного насоса в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 5 - четвертый предпочтительный пример выполнения центробежного насоса в соответствии с настоящим изобретением; на фиг.6 - пятый предпочтительный пример выполнения центробежного насоса в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 7 - шестой предпочтительный пример выполнения центробежного насоса в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 8a и 8b - соответственно седьмой и восьмой предпочтительные примеры выполнения центробежного насоса в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.1 показан известный центробежный насос, содержащий спиральный кожух 10 и корпус 40. Спиральный кожух 10 центробежного насоса имеет всасывающее отверстие 12 и по существу тангенциальное выпускное отверстие (не показано). В спиральном кожухе 10 расположено рабочее, колесо 14 центробежного насоса, которое содержит задний диск 16, рабочие лопатки 18, закрепленные на его поверхности, расположенной со стороны всасывающего отверстия 12 передней поверхности, и задние лопатки 20, закрепленные на его задней стороне. В заднем диске 16 рабочего колеса 14 выполнено множество выпускных отверстий 22 для газа. Задняя стенка 24 центробежного насоса, предпочтительно выполнена съемной и расположена между спиральным кожухом 10 и вакуумным насосом, расположенным в корпусе 40. Между задней стенкой и валом или, как показано на фиг. 1, цилиндрической выступающей частью, проходящей от рабочего колеса 14, образован газоотводной канал 26, который в этом примере выполнения сообщен с кольцевой камерой 28. В примере выполнения, показанном на фиг. 1, задняя стенка 24 имеет промывочный канал 30, сообщающийся с кольцевой камерой 28, для очистки газоотводной системы. В том случае, когда материалом, подлежащим перекачиванию, является суспензия древесных волокон средней консистенции, в рабочем колесе центробежного насоса расположен псевдоожижающий ротор 32, который предпочтительно содержит лопатки 34, расположенные на некотором расстоянии как от вала, так и от стенки, в которой выполнено всасывающее отверстие 12 центробежного насоса.

Как показано на фиг. 1, вакуумный насос, состоящий из корпуса 42 и расположенного в нем ротора 44, дополнительно расположен в корпусе 40 центробежного насоса. Корпус 42 вакуумного насоса имеет заднюю стенку 46, которая в примере, показанном на фиг. 1, выполнена за одно целое с ним. Однако задняя стенка корпуса может быть выполнена отдельно от него, т.е. она может быть съемной, если это требуется. Передняя стенка корпуса 42 вакуумного насоса, обращенная к центробежному насосу, выполнена либо в виде отдельной съемной плиты 48, либо является задней стенкой 24 центробежного насоса. Кроме того, корпус 42 вакуумного насоса может иметь переднюю стенку, выполненную за одно целое с ним и съемную заднюю стенку. Ротор 44 вакуумного насоса, также как и рабочее колесо 14 центробежного насоса, закреплен на валу 49 и имеет лопатки 50, концы которых расположены на некотором расстоянии от внутренней стенки 52 корпуса 42. Во время работы вакуумного насоса лопатки 50 вращают жидкостное кольцо 51. Внутренняя стенка 52 корпуса 42, которая расположена вокруг ротора 44, является эксцентричной, так что жидкостное кольцо, вращаемое с помощью лопаток 50 в корпусе 42, вызывает изменение объема пространства между этими лопатками в зависимости от взаимных положений последних и внутренней стенки 52 корпуса 42. В передней стенке 48 корпуса 42 выполнено всасывающее отверстие 54 для вакуумного насоса, которое образует часть газоотводного канала между центробежным и вакуумным насосами. Всасывающее отверстие 54 имеет серповидную форму и расположено относительно корпуса 42 так, что рядом с этим отверстием объем пространства между лопатками 50 ротора 44 увеличивается. Это приводит к тому, что между лопатками ротора создается разрежение, вследствие чего вакуумный насос засасывает газ в пространство между лопатками 50. В соответствующем месте задней стенки 46 вакуумного насоса, в примере, показанном на фиг. 1, выполнен дополнительный воздушный канал 56, через который вакуумный насос засасывает добавочный газ в пространство между лопатками, если из центробежного насоса поступает недостаточное количество газа. С дополнительным воздушным каналом 56 обычно соединен клапан (не показан), который открывается при определенной разности давлений. Дополнительный воздушный канал 56 может быть соединен через заднюю стенку 24 центробежного насоса или через переднюю стенку 48 вакуумного насоса с кольцевой камерой 28. В задней стенке 46 вакуумного насоса выполнен также выпускной канал 58 вакуумного насоса, через который выходит главным образом газ, но могут выходить также небольшие количества жидкости и твердых веществ. Выпускной канал 58 открывается в вакуумном насосе в точке, которая смещена примерно на 180^o относительно всасывающего отверстия 54 и предпочтительно расположена на задней стенке 46 вакуумного насоса, однако она может быть расположена также и на передней стенке 48 вакуумного насоса или задней стенке 24 центробежного насоса, т.е. эта точка расположена на противоположной стороне вала относительно всасывающего отверстия 54.

Примеры разных конструкций центробежных насосов подробно описаны в патентах США N 4981413, N 5078573, N 5114310, N 5116198, N 5151010 и N 5152663, патентовладелец А.Альстрем корпорейшн, на которые делается ссылка в данной заявке. Конструкции, описанные в этих патентах, являются примерами усовершенствованных, эффективных конструкций насосов, но не должны рассматриваться как представляющие собой всевозможные конструкции насосов.

На фиг. 2 показан частичный, детализированный вид в разрезе центробежного насоса, выполненного в соответствии с предпочтительным примером осуществления изобретения. На этой фигуре показан вал 49 насоса, рабочее колесо 14 с его цилиндрической выступающей частью, ротор 44 вакуумного насоса и задняя стенка 24 центробежного насоса с кольцевой камерой 28, и всасывающее отверстие 54, которое выполнено в задней стенке и проходит между кольцевой камерой 28 и вакуумным насосом. Устройство 100 для регулирования потока, засасываемого вакуумным насосом содержит в этом примере, в соответствии с настоящим изобретением, кольцевую трубку 60, выполненную из резины или аналогичного упругого материала, которая может расширяться с помощью рабочей среды под давлением. Кольцевая трубка 60 расположена в радиальной канавке 62, выполненной во внутренней кромке задней стенки 24 центробежного насоса и расположенной, предпочтительно, на стороне кольцевой камеры 28, обращенной к центробежному насосу. Рабочая среда под давлением подается в кольцевую трубку 60, например, через канал, выполненный в задней стенке. Когда устройство регулирования 100 расположено так, как показано на фиг. 2, дополнительный воздушный канал 64 сообщается через заднюю стенку 24 с кольцевой камерой 28. Устройство регулирования работает так, что если требуется уменьшить проходное сечение канала 26, проходящего от центробежного насоса к вакуумному насосу, то давление рабочей среды увеличивается, вследствие чего кольцевая трубка 60 расширяется, так что она расположена ближе к цилиндрической выступающей части рабочего колеса центробежного насоса. При снятии давления в кольцевой трубке 60 проходное сечение канала 26 практически открывается, так что не существует никакого препятствия потоку от центробежного насоса к вакуумному насосу. Соответствующая расширительная трубка или т.п. может быть расположена и в кольцевой камере 28, так что когда эта трубка расширяется, она будет уменьшать не только проходное сечение камеры, но и проходное сечение всасывающего отверстия 54 вакуумного насоса.

На фиг.3 показан частичный, детализированный вид в разрезе центробежного насоса, выполненного в соответствии со вторым примером осуществления изобретения. На этой фигуре показан вал 49 насоса, рабочее колесо 14 с его цилиндрической выступающей частью, ротор 44 вакуумного насоса и задняя стенка 24 центробежного насоса с кольцевой камерой 28, и всасывающее отверстие 54, выполненное в задней стенке и расположенное между кольцевой камерой 28 и вакуумным насосом. Устройство регулирования 100 по настоящему изобретению содержит в этом примере предпочтительно радиальную, кольцевую канавку 72, выполненную в задней стенке 24 и по меньшей мере одну или предпочтительно несколько заслонок 70, подвижно расположенных в канавке. Если используется, например, одна заслонка 70, то проходное сечение газоотводного канала 26 между центробежным и вакуумным насосами может быть перекрыто только на 180^o в окружном направлении, т.е. должна учитываться даже такая возможность, поскольку в одном из вышеуказанных патентов США упоминается некруглое отверстие в задней стенке 24 или другими словами проточный канал, поперечное сечение которого представляет собой полукольцо. Если же используются две заслонки 70, то они предпочтительно расположены с противоположных сторон вала 49 и так, что они перекрывают друг друга в канавке 72. Внутренняя кромка заслонок 70 предпочтительно имеет ту же криволинейную форму, что периферия вала или, как показано на фиг. 3, периферия цилиндрической выступающей части рабочего колеса центробежного насоса. Если используется более двух заслонок, то они перекрывают проходное сечение газоотводного канала по принципу действия, описанному выше применительно к двум заслонкам, или же они открываются и закрываются так же, как и затвор фотоаппарата. Когда заслонка 70 расположена между кольцевой камерой 28 и центробежным насосом, в камеру 28 может подаваться добавочный воздух таким образом, как это показано на фиг. 2. Помимо способа, показанного на фиг. 3. уменьшение проходного сечения может быть также осуществлено посредством расположения соответствующих заслонок в канавке, выполненной в дне кольцевой камеры 28. Заслонки могут быть перемещены, например, гидравлически, пневматически или иным способом с помощью штоков, проходящих к ним снаружи. Заслонки могут перемещаться прямолинейно в радиальном направлении или поворачиваться вокруг вала. Кроме того, дно радиальной канавки может постепенно подниматься по направлению к валу, так что заслонки могут быть перемещены в сторону вала/выступающей части рабочего колеса посредством их смещения в окружном направлении вдоль дна канавки. Следует отметить, что как в этом примере, так и в последующих примерах, дополнительный воздушный канал не описывается, поскольку его расположение и работа были довольно подробно описаны выше. Очевидно, что во всех примерах может быть использован дополнительный воздушный канал, если это требуется.

На фиг. 4 показан частичный, детализированный вид в разрезе центробежного насоса, выполненного в соответствии с третьим примером осуществления изобретения. На этой фигуре показан вал 49 насоса, рабочее колесо 14 с его цилиндрической выступающей частью, ротор 44 вакуумного насоса и задняя стенка 24 центробежного насоса с кольцевой камерой 28, и всасывающее отверстие 54, выполненное в задней стенке и расположенное между камерой 28 и вакуумным насосом. Устройство управления 100 по настоящему изобретению содержит заслонку 80, периферия которой имеет по меньшей мере тот же размер, что и всасывающее отверстие 54 вакуумного насоса. Когда заслонка 80 перемещается по направлению к всасывающему отверстию 54, площадь проходного сечения от кольцевой камеры 28 к вакуумному насосу уменьшается. Заслонка 80 может быть перемещена с помощью механического, гидравлического или пневматического приводов. Для этого, в одном случае, в зазоре с обеих сторон от заслонки 80 в задней стенке 24 может быть расположен элемент, размер которого изменяется под действием давления рабочей среды, или, например, небольшие силовые цилиндры, под действием которых заслонка может перемещаться в осевом направлении. В другом случае, в этом зазоре может быть расположена возвратная пружина для заслонки, так что последняя, например, перемещается к всасывающему отверстию 54, преодолевая усилие этой пружины.

На фиг. 5 показан частичный, детализированный вид в разрезе центробежного насоса, выполненного в соответствии с четвертым примером осуществления изобретения. На этой фигуре показан вал 49 насоса, рабочее колесо 14 с его цилиндрической выступающей частью, ротор 44 вакуумного насоса и задняя стенка 24 центробежного насоса с кольцевой камерой 28, и всасывающее отверстие 54, выполненное в задней стенке и расположенное между камерой 28 и вакуумным насосом. Устройство управления 100 по настоящему изобретению содержит канавку 92, выполненную в дне кольцевой камеры 28 и расположенную в ней радиально подвижную заслонку 90. Заслонка 90 и канавка 92 имеют в окружном направлении по существу тот же размер, что и всасывающее отверстие 54 вакуумного насоса. Когда заслонка 90 перемещается в радиальном направлении, всасывающее отверстие 54 вакуумного насоса закрывается или открывается в зависимости от направления ее перемещения. Заслонка 90 может управляться так же, как и заслонка в примере на фиг. 3. Вместо уменьшения проходного сечения всасывающего отверстия 54 посредством перемещения заслонки 90 в кольцевой камере 28 в радиальном направлении, проходное сечение всасывающего отверстия может быть уменьшено посредством перемещения заслонки в камере 28 в окружном направлении.

На фиг. 6b показан частичный вид в разрезе центробежного насоса, выполненного в соответствии с пятым примером осуществления изобретения, если смотреть в осевом направлении слева на частичное поперечное сечение центробежного насоса на фиг.6a при снятых рабочем колесе 14 и задней стенке 24 центробежного насоса, за исключением всасывающего диска 124, расположенного эксцентрично в задней стенке. Внутренняя окружность 126, которая видна на фиг.6b, обозначает ступицу ротора вакуумного насоса, а окружность вокруг нее - отверстие во всасывающем диске 124, через которое проходит вал или цилиндрическая выступающая часть рабочего колеса. Эксцентричная окружность 128, показанная на фиг.6b пунктирной линией, обозначает эксцентричный корпус вакуумного насоса. Удлиненное криволинейное отверстие 130, показанное на фиг. 6b пунктирной линией, обозначает выпускное отверстие для отвода газа из вакуумного насоса, выполненное в задней стенке корпуса вакуумного насоса. В положении, показанном на фиг. 6b, выпускное отверстие находится на сужающейся стороне эксцентричного корпуса 128 вакуумного насоса, т.е. на стороне давления, вследствие чего пространство между жидкостным кольцом и ступицей ротора будет сужаться, так что газ, находящийся в нем, будет вытесняться из вакуумного насоса через выпускное отверстие 130. Удлиненное криволинейное отверстие 132, показанное на фиг.6b сплошной линией, обозначает всасывающее отверстие вакуумного насоса. В положении, показанном на фиг.6b, всасывающее отверстие 132 расположено на той стороне эксцентричного корпуса вакуумного насоса, на которой пространство между жидкостным кольцом, вращающимся в этом корпусе, и ступицей ротора расширяется, т.е. другими словами в этом положении вакуумный насос засасывает газ через отверстие 132 в это пространство. В положении, показанном на фиг.6b, расположение передней кромки 132¹ всасывающего отверстия соответствует наибольшему эксцентриситету корпуса вакуумного насоса. Стрелкой R показано направление вращения ротора вакуумного насоса. Отличительной особенностью этого примера осуществления изобретения является то, что поток газа от центробежного насоса к вакуумному насосу регулируется посредством поворота всасывающего диска 124, например, по часовой стрелке от положения, показанного на фиг. 6b, вследствие чего передняя кромка 132¹ всасывающего отверстия перемещается через максимальный эксцентриситет корпуса вакуумного насоса к той стороне насоса, где он начинает создавать давление. Поэтому газ между жидкостным кольцом и ступицей ротора перемещается назад через всасывающее отверстие к стороне всасывания, т.е. к центробежному насосу. Это приводит к тому, что ухудшается характеристика всасывания вакуумного насоса и, если всасывающий диск 124 поворачивается на достаточный угол, всасывание полностью прекращается. Поворот всасывающего диска 124 может быть легко осуществлен, например, с помощью вала, проходящего к разделяющей поверхности между задней стенкой 24 и всасывающим диском 124 через корпус центробежного насоса. Конец вала и внутренняя кромка всасывающего диска имеют, предпочтительно зубья, находящиеся в зацеплении между собой, так что когда вал поворачивается, всасывающий диск также поворачивается. Вал может поворачиваться вручную или, например, с помощью электродвигателя, при этом система может быть снабжена, если это требуется, разными устройствами управления.

На фиг. 7 показан частичный вид в разрезе центробежного насоса, выполненного в соответствии с шестым примером осуществления изобретения, аналогичным примерам на фиг. 2-5. Как видно на этой фигуре, рабочее колесо 14 центробежного насоса, или его цилиндрическая выступающая часть, имеет буртик 140, а задняя стенка - направляющую поверхность 244, вдоль которой предпочтительно кольцевой управляющий элемент 242 может перемещаться по направлению к буртику 140 и от него. Таким образом может регулироваться поток газа из выпускных отверстий 142 рабочего колеса, если это требуется. Управляющий элемент 242 может быть перемещен за счет выполнения нескольких упоров 246 на его периферии, расположенных на равном расстоянии друг от друга. Для этих упоров предусмотрены углубления, выполненные в задней стенке 24. В углублениях с одной стороны упоров расположена, например, пружина 248 и с другой стороны упоров, например, нажимной элемент 250, который может расширяться под действием давления. Нажимной элемент 250 может быть заменен, например, поворотными эксцентричными рычагами или т.п.

На фиг.8a и 8b показаны соответственно седьмой и восьмой примеры осуществления настоящего изобретения. Устройства, показанные на этих фигурах, работают на использовании подвижного управляющего элемента 242, уже описанного в предыдущем примере. В этих примерах поверхностью, ограничивающей площадь проходного сечения вместе с управляющим элементом 242, является коническая поверхность 150 (фиг.8a) или ступенчатая наклонная поверхность 152 цилиндрической выступающей части рабочего колеса 14. Для перемещения управляющего элемента 242 могут быть использованы устройства, описанные со ссылкой на предыдущие фигуры.

Другим устройством управления, которое можно было бы использовать, является устройство, в котором, по крайней мере, половина периферии внутренней кромки задней стенки центробежного насоса имеет зубья, проходящие по существу до вала/цилиндрической выступающей части рабочего колеса. В качестве соответствующей дополняющей детали используется поворотный зубчатый диск, зубья которого предпочтительно имеют тот же размер, что и зубья задней стенки, так что посредством поворота диска проходное сечение может быть открыто посредством расположения зубьев задней стенки и диска один на другом в направлении потока или может быть закрыто посредством введения зубьев в зацепление друг с другом.

Еще другое возможное устройство управления может быть осуществлено посредством изменения зазора между ротором и корпусом вакуумного насоса. На практике это означало бы, что по крайней мере, один конец корпуса вакуумного насоса перемещается относительно ротора или что перемещаются как, по крайней мере, один конец корпуса, так и ротор. Когда зазор между ротором, точнее концами лопаток ротора, и корпусом увеличивается, поток газа вокруг кромок лопаток быстро увеличивается, вследствие чего разрежение, создаваемое вакуумным насосом, существенно уменьшается. На практике, одним из наиболее осуществимых способов управления или регулирования вышеупомянутого зазора является выполнение передней стенки корпуса вакуумного насоса подвижной.

Устройство управления регулируется или вручную или предпочтительно автоматически в зависимости от консистенции перекачиваемого материала, от давления всасывания перекачиваемого материала, от консистенции перекачиваемого материала и давления всасывания, или в зависимости от содержания газа в перекачиваемом материале. Управление в зависимости от давления всасывания может быть осуществлено, например, таким образом, что управляющий элемент перемещается в направлении, в котором площадь проходного сечения газоотводного канала уменьшается, когда давление всасывания увеличивается. Заслонки могут перемещаться, например, с помощью силового цилиндра, расположенного в задней стенке центробежного насоса, который перемещает заслонку, преодолевая усилие пружины, или с помощью, например, силового цилиндра двойного действия, расположенного снаружи корпуса насоса.

Формула изобретения

1. Способ управления работой системы центробежный насос и вакуумный насос, в которой рабочее колесо (14) центробежного насоса и ротор (44) вакуумного насоса установлены на одном валу (49), при этом газ, отделенный в центробежном насосе от перекачиваемого материала, разгружают из центробежного насоса с помощью вакуумного насоса через газоотводный канал (26), расположенный между центробежным и вакуумным насосами, отличающийся тем, что потоком газа между центробежным насосом и вакуумным насосом управляют в газоотводном канале (26), в котором размещают управляющий элемент для ограничения потока газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоком газа управляют посредством изменения площади проходного сечения газоотводного канала (26).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоком газа управляют посредством изменения площади проходного сечения всасывающего отверстия (54) вакуумного насоса, расположенного в газоотводном канале (26).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоком газа управляют в зависимости от консистенции перекачиваемого материала.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоком газа управляют в зависимости от функции давления всасывания материала, подлежащего перекачиванию.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоком газа управляют в зависимости как от консистенции, так и от давления всасывания материала, подлежащего перекачиванию.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоком газа управляют в зависимости от содержания газа в перекачиваемом материале.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделенный газ возвращают назад под давлением большим, чем атмосферное давление.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоком газа управляют посредством изменения расстояния между ротором вакуумного насоса и стенкой корпуса.

10. Газоотделяющий центробежный насос, содержащий спиральный кожух (10) и корпус (40), при этом спиральный кожух (10) имеет всасывающее отверстие (12) и по существу тангенциальное выпускное отверстие и охватывает рабочее колесо (14), которое содержит по меньшей мере одну рабочую лопатку (18), прикрепленную к поверхности заднего диска (16), расположенной со стороны всасывающего отверстия (12), по меньшей мере одну заднюю лопатку (20), прикрепленную к задней стороне заднего диска, и по меньшей мере одно выпускное отверстие (22) для газа, выполненное в заднем диске (16), причем в корпусе (40) расположен вакуумный насос, состоящий из корпуса (42) и ротора (44) с лопатками (50), установленного на том же валу (49), что и рабочее колесо (14), корпус (42) содержит заднюю стенку (46), переднюю стенку (48) вакуумного насоса, имеющую всасывающее отверстие (54), расположенное на стороне центробежного насоса и эксцентричную внутреннюю стенку (52), расположенную вокруг ротора (44), корпус (42) дополнительно содержит вспомогательный воздушный канал (56) и выпускной канал (58) вакуумного насоса, при этом задняя стенка (24) центробежного насоса имеет газоотводный канал (26), расположенный между спиральным кожухом (10) и вакуумным насосом, отличающийся тем, что в газоотводном канале (26) расположен управляющий элемент (100), ограничивающий поток газа.

11. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что управляющим элементом (100) является заслонка (70, 80, 90), перемещающаяся в канавке (72, 82, 92), выполненной в стенке газоотводного канала (26).

12. Центробежный насос по п.10 или 11, отличающийся тем, что управляющим элементом (100) является заслонка (70, 80, 90), перемещающаяся в осевом, радиальном или окружном направлениях.

13. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что управляющим элементом (100) является элемент (60), который выполнен с возможностью расширения в осевом и/или радиальном направлении и расположен в стенке газоотводного канала (26).

14. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что в качестве управляющего элемента (100) используется всасывающее отверстие (132), которое поворачивается относительно корпуса насоса и расположено в передней стенке вакуумного насоса.

15. Центробежный насос по п.14, отличающийся тем, что всасывающее отверстие (132) расположено в поворачивающейся передней стенке (124) вакуумного насоса.

16. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что управляющим элементом (100) является кольцо (242), которое поворачивается в осевом направлении и образует дросселирующее отверстие с рабочим колесом или его частью (140, 150, 152).

17. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что управляющим элементом (100) является заслонка (90), которая поворачивается в канавке (72, 82, 92), выполненной в стенке газоотводного канала (26).

18. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что газоотводной канал (26) имеет расширенную часть, камеру (28).

19. Центробежный насос по п.13, отличающийся тем, что вспомогательный воздушный канал проходит к камере (28).

20. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что псевдоожижающий ротор (32), выступающий из всасывающего отверстия (12) насоса, расположен перед рабочим колесом (14).

21. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что выпускной канал (58) вакуумного насоса расположен в задней стенке (46) вакуумного насоса.

22. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что задняя стенка (24) центробежного насоса и передняя стенка (48) вакуумного насоса представляет собой единое целое.

23. Центробежный насос по п.10, отличающийся тем, что задняя стенка (24) центробежного насоса и передняя стенка (48) вакуумного насоса образуют газоотводной канал (26).

Приоритет по пунктам:
05.06.95 - по пп.1 - 23.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 30.05.2010

Дата публикации: 27.07.2011

---