струйная насосная установка

Формула изобретения

Струйная насосная установка, содержащая рабочую камеру, приемный канал перекачиваемой среды и сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и гидравлически связанное с силовым насосом, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным силовым насосом с приемным каналом и размещенной между соплом и рабочей камерой соосно с ними диафрагмой с образованием двух радиальных кольцевых каналов, один из которых сообщен с приемным каналом перекачиваемой среды, а другой с приемным каналом дополнительного силового насоса, при этом по крайней мере один из силовых насосов снабжен регулятором подачи, и установка снабжена регулятором осевого перемещения сопла в виде винтовой пары с гайкой, выполненной на корпусе рабочей камеры и винтом на сопле.

Описание изобретения к патенту

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 струйный насос, содержащий рабочую камеру, приемный канал, сопло и регулирующую коническую иглу, установленную с возможностью осевого перемещения [1]

Однако указанный насос обладает низкой надежностью при наличии в перекачиваемых средах механических примесей с абразивными включениями, что особенно имеет место при малых поперечных сечениях проточной части насоса.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является струйная насосная установка, содержащая рабочую камеру, приемный канал и сопло, гидравлически связанное с источником активной среды и установленное с возможностью осевого перемещения посредством поршня, который размещен в цилиндре, рабочие полости которого сообщены подводами пониженного и повышенного давления с источником управляющей среды [2]

Наличие в известном устройстве подвижных уплотнительных элементов и гидроцилиндров с замкнутыми полостями снижает надежность его работы в коррозионно-активных средах, содержащих механические примеси. Кроме того, параметры рабочего сопла в данном случае не регулируются, а изменяется только положение сопла относительно рабочей камеры, что не обеспечивает необходимый диапазон регулирования, особенно в случае, когда активная среда жидкость, а перекачиваемая газ и влияние положения сопла на работу всей установки оказывается несущественным.

В основу настоящего изобретения положена задача создания струйной насосной установки, конструктивное решение которой обеспечит повышение надежности работы в условиях перекачки коррозионно-активных сред с механическими примесями, а также позволит расширить диапазон регулирования работы установки.

Поставленная задача достигается тем, что струйная насосная установка, содержащая рабочую камеру, приемный канал перекачиваемой среды и сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и гидравлически связанное с силовым насосом, согласно изобретению снабжена дополнительным силовым насосом с приемным каналом и размещенной между соплом и рабочей камерой соосно с ними диафрагмой с образованием двух радиальных кольцевых каналов, один из которых сообщается с приемным каналом перекачиваемой среды, а другой с приемным каналом дополнительного силового насоса.

Целесообразно, чтобы по крайней мере один из силовых насосов был снабжен регулятором подачи.

В предпочтительном варианте, установка может быть снабжена регулятором осевого перемещения сопла в виде винтовой пары с гайкой, выполненной на корпусе рабочей камеры, и винтом на сопле.

На чертеже изображена предлагаемая насосная установка.

Струйная насосная установка содержит рабочую камеру 1, приемный канал 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, а канал 8 с дополнительным силовым насосом 9 через приемный канал 10. Дополнительный силовой насос 9 сообщен регулятором подачи 11, выполненным, например, в виде асинхронного электродвигателя, подключенного к электросети через преобразователь частоты переменного тока 12. Сопло 3 снабжено регулятором осевого перемещения 13, выполненным в виде винтовой пары, гайка которой выполнена на корпусе рабочей камеры 1, а винт на сопле 3.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Силовой насос 5 обеспечивает подачу рабочей среды через канал 4 в сопло 3. Сформированная в сопле 3 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 и повышение давления в диффузорной части рабочей камеры 1. Рабочей и перекачиваемой средой может быть жидкость или газ, или газожидкостная смесь с различными соотношениями компонентов.

Дополнительный силовой насос 9 подает часть рабочей среды в кольцевой радиальный канал 8. 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.

Предварительная регулировка установки возможна за счет осевого перемещения сопла 3 с помощью винтовой пары 13. В процессе работы движущихся деталей в проточной части данной насосной установки нет, что способствует повышению надежности системы. Регулировка подачи дополнительного насоса 9 может осуществляться изменением частоты вращения вала электродвигателя 11, подключенного к электросети через преобразователь частоты переменного тока 12. Для расширения диапазона регулирования струйной насосной установки и второй силовой насос может быть оснащен регулятором подачи.

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 подачи насоса 9 коэффициент сжатия будет принимать значения из диапазона от 1 до 0,611, а коэффициенты Кориолиса и Буссинеска не будут равны единице. Таким образом, для данного примера при равенстве диаметра сопла 3 и диафрагмы 6 и при неизмененном расходе рабочей среды средняя скорость в сечении рабочей струи в пределе может изменяться в 0,611 раз соответственно изменению коэффициента сжатия.