Патент на изобретение №2315205

(54) СВОБОДНОВИХРЕВОЙ ПНЕВМОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области насосостроения и касается насосов, перекачивающих жидкости с уплотненными осадками, твердыми и крупными включениями, например, в шахтах из зумпфов стволов, для осушения отстойников, и при рытье траншей в увлажненных грунтах. Агрегат включает привод, корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и установленное на валу привода свободновихревое колесо. Вал привода снабжен валом-вставкой с установленным на его хвостовой части конусным разрыхлителем с продольными зубьями. Рыхлитель расположен перед всасывающим патрубком, а последний оборудован жестким каркасным основанием. Основание выполнено в виде пространственной усеченной пирамиды и состоит из боковых наклонных ребер, связанных между собой горизонтальными поперечинами, установленными относительно друг друга с зазором. Изобретение направлено на повышение эффективности работы агрегата за счет предварительной подготовки перекачиваемой жидкости перед ее забором путем создания однородной суспензии, дробления слежавшегося донного осадка и твердых включений и образования вокруг разрыхлителя вихревого потока жидкости, обеспечивающего более эффективное попадание жидкости на рабочее колесо агрегата. 1 ил.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в конструкции свободновихревых насосов для расширения их технологических возможностей при перекачивании жидкостей различной плотности и вязкости, с уплотненными осадками, твердыми и крупными включениями.

Агрегат предназначен для откачивания жидкостей в шахтах местного водоотлива из зумпфов стволов, оснащенных многоканатными подъемными установками, при проходке горизонтальных выработок и уклонов, а также для осушения отстойников, резервуаров, котлованов каналов и при рытье траншей в болотистых и увлажненных грунтах.

Известен свободновихревой насос (Авт. св. СССР №670761, МПК 3 F04D 7/04, 1981 г.), содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и установленное в нем на валу рабочее колесо, отделенное от рабочей полости защитным элементом, выполненным в виде диска с плоскими лопатками и установленного на валу с возможностью вращения.

Предложенная конструкция насоса не эффективна при перекачивании жидкостей с уплотненными осадками и крупными включениями. При работе насоса в его рабочей камере жидкость при движении будет буксовать относительно лопаток рабочего колеса, так как диск с плоскими лопатками на валу будет хаотично неуправляемо проворачиваться и тормозить попадание ее в нагнетательный патрубок насоса. При такой работе рабочего колеса насоса значительно снизится его производительность и возрастет энергоемкость процесса перекачивания жидкости.

Известен насосный агрегат (патент Украины №20257А, МПК 6 F04D 13/08, 1998 г.), предназначенный для применения в насосных агрегатах, погружаемых в емкости с расположением электродвигателя вне емкости. Насосный агрегат содержит корпус, расположенный в емкости с перекачиваемой жидкостью и закрепленный на удерживающей его колонне, расположенное в корпусе рабочее колесо, соединенное с двигателем, находящимся вне емкости, посредством валопровода, состоящего из валов, соединенных резьбовыми муфтами и закрепленных в подшипниках скольжения. Для исключения раскручивания валов при пусках агрегата с вращением в обратную сторону в валах и соответственно в муфтах выполнены отверстия, в которые вставлены фиксирующие их сухари, а муфты законтрены с двух сторон гайками.

Предлагаемый насосный агрегат имеет ограниченное применение – только для откачивания жидкостей из резервуаров типа баков, цистерн и других емкостей. Заявленная конструкция насосного агрегата направлена в основном на усовершенствование элементов, передающих крутящий момент от электродвигателя к рабочему колесу при любой фазировке электродвигателя. Применение его в погружном варианте полностью исключается, так как в конструкции нет защитных элементов от попадания на электродвигатель перекачиваемой жидкости. Заборная часть насосного агрегата способна перекачивать только чистые жидкости и мелкодисперсные взвеси.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа погружной насос (патент Украины №18996А, МПК 5 F04D 13/08, 1997 г.), предназначенный для использования в погружных насосах с газонаполненным электродвигателем. Погружной насос содержит разделенные уплотнением лопастной насос и вмонтированный в корпус газонаполненный электродвигатель, токоподвод и камеру для сбора утечек перекачиваемой жидкости, сообщенную с полостью электродвигателя. Корпус электродвигателя выполнен в виде перевернутого герметичного с глухой верхней частью сосуда, а токоподвод выведен вниз через камеру сбора утечек, которая выполнена с высотой, превышающей высоту подъема уровня утечек жидкости в ней при сжатии газа максимально возможным давлением жидкости перед камерой. Для уменьшения высоты камеры она снабжена ниппелем с возможностью накачки ее перед монтажом насоса газом с избыточным давлением. Конструктивное исполнение погружного насоса в основном направлено на повышение надежности его работы за счет защиты электродвигателя от попадания на него перекачиваемой жидкости.

Недостатком известного устройства является следующее: погружной насос предназначен для перекачивания чистых жидкостей и жидкостей с мелкодисперсными взвесями, для перекачивания жидкостей с различной плотностью и вязкостью он не пригоден, так как не имеет перед заборной частью конструктивных элементов для предварительной обработки поступающей в насос жидкости. При откачивании жидкостей с илистыми и глинистыми (вязкими) взвесями всасывающий патрубок насоса будет забиваться, и насос снизит свою производительность. Перекачивание же жидкостей с уплотненными осадками, с крупными и твердыми включениями со дна отстойников или котлованов вообще невозможно.

В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности работы агрегата за счет предварительной подготовки перекачиваемой жидкости перед ее забором путем создания однородной суспензии, а также дробления слежавшегося донного осадка и твердых включений. Кроме того, повышению эффективности работы агрегата способствует образование вокруг разрыхлителя вихревого потока жидкости, который обеспечивает более эффективное попадание жидкости на рабочее колесо агрегата.

Поставленная задача достигается тем, что в свободновихревом насосном агрегате, включающем привод, корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и установленное на валу привода свободновихревое колесо, вал привода снабжен валом-вставкой с установленным на ее хвостовой части конусным разрыхлителем с продольными зубьями, расположенным перед всасывающим патрубком, а всасывающий патрубок оборудован жестким каркасным основанием, выполненным в виде пространственной усеченной пирамиды и состоящим из боковых наклонных ребер, связанных между собой горизонтальными поперечинами, установленными относительно друг друга с зазором.

Расположение конусного разрыхлителя с продольными зубьями на хвостовой части вала-вставки перед всасывающим патрубком агрегата создает благоприятные условия для подготовки гидросмеси к перекачиванию, а именно: уплотненные донные осадки и твердые включения конусным разрыхлителем дробятся; крупные и твердые включения центробежной силой выбрасываются из зоны всасывания через зазоры между поперечинами каркасного основания и таким образом очищенная и взмульченная гидросмесь поступает во всасывающий патрубок агрегата, что повышает эффективность работы агрегата. Кроме того, в процессе работы вокруг конусного разрыхлителя образуется вихревой поток гидросмеси, что способствует более эффективному попаданию жидкости на рабочее колесо агрегата.

Конусная форма разрыхлителя и наличие на нем продольных зубьев создает при его вращении и поступательном внедрении в уплотненные осадки под собственным весом агрегата благоприятные условия для очистки жидкости от включений и, соответственно, для повышения основных показателей назначения агрегата: его производительности, стабильности напора, устойчивости погружения в донные части водоемов и резервуаров.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение заявляемого устройства.

Свободновихревой пневмонасосный агрегат состоит из пневмопривода 1, закрепленного на корпусе 2 с всасывающим 3 и нагнатательным 4 патрубками при помощи крепежных элементов 5. На валу пневмопривода 1 размещена вал-вставка 6, закрепленная на нем при помощи штифта 7 и связанная посадочным местом 8 со свободно вихревым рабочим колесом 9. На хвостовой части вала-вставки 6 установлен конусный разрыхлитель с продольными зубьями 10. К нагнетательному патрубку 4 присоединен напорный трубопровод 11. К всасывающему патрубку 3 прикреплено жесткое каркасное основание 12, выполненное в виде пространственной усеченной пирамиды и состоящее из боковых наклонных ребер 13 и горизонтальных поперечин 14. Для питания агрегата сжатым воздухом к штуцеру 15 пневмопривода 1 подсоединен шланг 16 от компрессора или от пневмосети предприятия. Для снижения уровня шума при работе агрегата на пневмоприводе 1 установлены глушители 17.

Устройство работает следующим образом. К месту эксплуатации агрегат доставляют автотранспортом. К пневмоприводу 1 на штуцер 15 подсоединяют шланг 16 для питания его сжатым воздухом. Подают в пневмопривод 1 сжатый воздух и агрегат прокручивают на холостом ходу, через глушители 17 проверяют интенсивность выхода сжатого воздуха и уровень шума. Далее агрегат на тросе подвешивают на крюк автокрана или лебедки, и опускают на дно отстойника, котлована или канала. Конец напорного трубопровода 11 опускают в место, предназначенное для слива перекачиваемой жидкости: бак, цистерну, озеро. Включают подачу сжатого воздуха и пневмопривод 1 своим валом и штифтом 7 вращает вал-вставку 6 со свободновихревым колесом 9, размещенным на посадочном месте 8, и конусный разрыхлитель с продольными зубьями 10, размещенный на хвостовой части вала-вставки 6. В корпус 2 через всасывающий патрубок 3 поступает жидкость и она свободновихревым рабочим колесом 9 подается через нагнетательный патрубок 4 в напорный трубопровод 11 агрегата к месту слива жидкости. Конусный разрыхлитель с продольными зубьями 10 и жесткое каркасное основание 12, выполненное в виде пространственной пирамиды и состоящее из боковых наклонных ребер 13 и горизонтальных поперечин 14, внедряются в уплотненные донные осадки, измельчают и разрыхляют их. Твердые и крупные включения центробежной силой от вращающегося конусного разрыхлителя с продольными зубьями 10 выбрасываются через щели, образованные наклонными ребрами 13 и горизонтальными поперечинами 14 каркасного основания 12 наружу всасывающего патрубка 3. Жидкость очищается от крупных и твердых включений и во взмульченном виде поступает через всасывающий патрубок 3 в агрегат на свободновихревое рабочее колесо 9, затем в нагнетательный патрубок 4 и напорный трубопровод 11 к месту слива жидкости.

Формула изобретения

Свободновихревой насосный агрегат, включающий привод, корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и установленное на валу привода свободновихревое колесо, отличающийся тем, что вал привода снабжен валом-вставкой с установленным на ее хвостовой части конусным разрыхлителем с продольными зубьями, расположенным перед всасывающим патрубком, а всасывающий патрубок оборудован жестким каркасным основанием, выполненным в виде пространственной усеченной пирамиды и состоящим из боковых наклонных ребер, связанных между собой горизонтальными поперечинами, установленными относительно друг друга с зазором.

РИСУНКИ