Струйная насосная установка

 

Изобретение относится к области насосостроения. Струйная насосная установка содержит рабочую камеру, сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и гидравлически связанное с силовым насосом, и диафрагму, размещенную между соплом и рабочей камерой соосно с ними с образованием двух радиальных кольцевых каналов, один из которых между рабочей камерой и диафрагмой сообщен с приемным каналом перекачиваемой среды. Второй радиальный кольцевой канал между диафрагмой и соплом гидравлически связан через запорные клапаны с силовым насосом и выходной линией рабочей камеры. В результате достигается повышение надежности работы установки и упрощение ее конструкции. 1 ил.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к регулируемым струйным насосным установкам, и может быть использовано в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности для перекачки жидкостей и газов.

Известен регулируемый струйный насос, содержащий рабочую камеру, приемный канал и сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и связанное гидравлическим каналом с источником активной среды (см. авторское свидетельство СССР N 1465624, F 04 F 5/48, 1987). Известное техническое решение имеет набор подвижных уплотнительных устройств, гидроцилиндры с замкнутыми полостями и каналы обратной связи в системе управления, надежность которых снижается при работе в средах, содержащих механические примеси. Кроме того, параметры рабочего сопла в данном случае не регулируются, а изменяется только положение сопла относительно рабочей камеры, что значительно сужает диапазон регулирования; особенно в случае, когда активная среда - жидкость, а перекачиваемая среда - газ. В этом случае влияние положения сопла на работу всей установки оказывается несущественным.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является струйная насосная установка, содержащая рабочую камеру, приемный канал перекачиваемой среды, сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и связанное гидравлическим каналом с силовым насосом, диафрагму, размещенную между соплом и рабочей камерой с образованием двух радиальных кольцевых каналов, один из которых сообщен с приемным каналом перекачиваемой среды, а второй радиальный кольцевой канал сообщен с дополнительным силовым насосом, который оснащен регулятором подачи (производительности) (см. патент RU N 2100659, F 04 F5/02, 1996).

Однако, использование дополнительного насоса и регулятора подачи для малогабаритных струйных насосных установок при невысокой производительности, в ряде случаев, значительно усложняет конструкцию самой струйной установки и вызывает снижение ее надежности.

Задачей изобретения является упрощение конструкции насосной установки и повышение надежности ее работы при переменных режимах.

Поставленная задача достигается тем, что в струйной насосной установке, содержащей рабочую камеру, сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и гидравлически связанное с силовым насосом, и диафрагму, размещенную между соплом и рабочей камерой соосно с ними с образованием двух радиальных кольцевых каналов, один из которых между рабочей камерой и диафрагмой сообщен с приемным каналом перекачиваемой среды, согласно изобретению, второй радиальный кольцевой канал между диафрагмой и соплом гидравлически связан через запорные регулирующие клапаны с силовым насосом и выходной линией рабочей камеры.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена предлагаемая струйная насосная установка.

Струйная насосная установка содержит рабочую камеру 1, приемный канал перекачиваемой среды 2, сопло 3, связанное гидравлическим каналом 4 с силовым насосом 5. Между соплом 3 и рабочей камерой 1 соосно с ними размещена диафрагма 6 с образованием двух радиальных кольцевых каналов 7 и 8. Канал 7 сообщается с приемным каналом 2. Радиальный кольцевой канал 8 между диафрагмой 6 и соплом 3 через один трубопровод 9 гидравлически связан с силовым насосом 5, а через другой трубопровод 10 гидравлически связан с выходной линией 11 рабочей камеры 1. Каждый из двух названных трубопроводов 9, 10 оснащен запорными регулирующими клапанами соответственно 12, 13. Предварительная регулировка установки возможна за счет осевого перемещения сопла 3 с помощью винтовой пары 14.

Струйная установка работает следующим образом.

Силовой насос 5 обеспечивает подачу рабочей среды через канал 4 в сопло 3. Сформированная в сопле рабочая струя через отверстие диафрагмы 6 попадает в рабочую камеру 1, обеспечивая снижение давления в кольцевом радиальном канале 7 и приемном канале 2, из которого перекачиваемая среда направляется также в рабочую камеру 1. В рабочей камере 1 осуществляется перемешивание рабочей и перекачиваемой сред, снижение скорости течения и повышение давления в диффузорной части рабочей камеры 1. Смесь рабочей и перекачиваемой сред отводится в выходную линию 11. Рабочей и перекачиваемой средой может быть жидкость или газ, или газожидкостная смесь с различными соотношениями входящих компонентов.

Управление работой установки может осуществляться в двух режимах: ручном и автоматическом.

При ручном управлении открывают запорный клапан 12 и часть рабочей среды по трубопроводу 9 подается в кольцевой радиальный канал 8. Запорный регулирующий клапан 13 в этом случае закрывают. Радиальный поток рабочей среды в канале 8 оказывает воздействие на условия истечения через сопло 3. При этом изменяются значения коэффициентов Кориолиса, Буссинеска и коэффициент сжатия. Соответственно изменяется параметр количества движения рабочего потока и эпюра скоростей в поперечном сечении рабочей струи, хотя суммарный расход рабочей среды в каналах 8 и 4 может оставаться неизменным. Регулируя расход рабочей среды через канал 8, можно управлять работой струйной насосной установки, поскольку режим ее работы зависит от значений названных коэффициентов.

Ниже приведен пример для подтверждения возможности управления параметрами рабочей струи и соответственно параметрами струйной насосной установки без использования движущихся деталей в проточной части. Если выполнить сопло 3 с профилем по кривой Витошинского, то коэффициент сжатия может быть принят равным единице; сжатие струи будет отсутствовать при нулевом расходе рабочей среды через канал 8. Если же, не меняя расход рабочей среды, весь поток направить через канал 8, то получим условия истечения через диафрагму с коэффициентом сжатия 0,611. В промежуточных положениях при регулировке гидравлического сопротивления запорным регулирующим клапаном 12 коэффициент сжатия будет принимать значения из диапазона от 1 до 0,611, а коэффициенты Кориолиса и Буссинеска не будут равны единице.

В режиме автоматического регулирования открывают запорный клапан 13 и часть рабочей и перекачиваемой среды по трубопроводу 10 подается в кольцевой радиальный канал 8. Запорный регулирующий клапан 12 в этом случае закрывают. Радиальный поток рабочей среды в канале 8 оказывает воздействие на условия истечения через сопло 3. При этом изменяются значения коэффициентов Кориолиса, Буссинеска и коэффициент сжатия. Соответственно изменяется параметр количества движения рабочего потока и эпюра скоростей в поперечном сечении рабочей струи. В данном случае, струйная насосная установка сама автоматически настраивается при изменении выходного давления в линии 11. Так, с повышением давления в линии 11 повышается давление в линии 10 и в канале 8, что приводит к росту давления на выходе из сопла 3. При работе насоса объемного типа 5 с той же неизменной подачей (производительностью) произойдет рост давления и в канале 4, что вызовет рост скорости истечения рабочей среды через сопло 3. Тем самым автоматически возрастает мощность потока рабочей среды, что позволит при возросшем давлении в линии 11 сохранить производительность насосной установки по каналу 2.

И другой пример, когда давление в линии 11 снижается. С понижением давления в линии 11 понижается давление в линии 10 и в канале 8, что приводит к снижению давления на выходе из сопла 3. При работе насоса объемного типа с той же неизменной подачей (производительностью) произойдет снижение давления и в канале 4, что вызовет уменьшение скорости истечения рабочей среды через сопло 3. Тем самым автоматически уменьшится мощность потока рабочей среды, что позволит при пониженном давлении в линии 11 сохранить производительность насосной установки по перекачке среды по каналу 2 с поддержанием более экономичного режима работы, исключая бесполезный расход энергии.

Формула изобретения

Струйная насосная установка, содержащая рабочую камеру, сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и гидравлически связанное с силовым насосом, и диафрагму, размещенную между соплом и рабочей камерой соосно с ними с образованием двух радиальных кольцевых каналов, один из которых между рабочей камерой и диафрагмой сообщен с приемным каналом перекачиваемой среды, отличающаяся тем, что второй радиальный кольцевой канал между диафрагмой и соплом гидравлически связан через запорные клапаны с силовым насосом и выходной линией рабочей камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1