НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F04F11/00 F04D31/00 

Изобретение относится к технике перемещения жидкости и может найти применение при подаче воды из потоков и водоемов.

Известен насос авт.св. СССР N 1430611, кл. F 04 F 11/00, 1987), который содержит приводное устройство и рабочий орган в виде винтового спирального канала, причем канал установлен с возможностью вращения вокруг продольной оси рабочего органа, а патрубок рабочего органа выполнен неподвижным.

Недостаток этого насоса ограниченная производительность.

Известна наиболее близкая по технической сущности и достигаемому результату к изобретению насосная установка (авт.св. СССР N 1528969, кл. F 04 F 11/00, 1989), содержащая рабочий орган в виде спирального канала, один конец которого выполнен открытым, а другой герметично соединен с напорным патрубком, при этом канал и патрубок установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси рабочего органа, и патрубок для подсоединения подъемного трубопровода.

Недостаток установки ограниченная производительность, так как энергия сжатого воздуха не используется в полной мере для перекачивания жидкости.

Изобретение направлено на повышение производительности насосной установки.

Указанный технический результат достигается тем, что насосная установка, содержащая рабочий орган в виде спирального канала, один конец которого выполнен открытым, а другой герметично соединен с напорным патрубком, при этом канал и патрубок установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси рабочего органа, приводное устройство рабочего органа, патрубок для подсоединения подъемного трубопровода, снабжена дополнительным насосом, причем основной и дополнительный насосы снабжены сборником среды, сообщенным с напорным патрубком, имеющим патрубки для подсоединения подъемного трубопровода и потребителей сжатого воздуха, а приводное устройство дополнительного насоса выполнено в виде пневматического двигателя, подключенного к патрубкам потребителей сжатого воздуха сборника среды, по крайней мере, основного насоса.

Пневматический двигатель может быть подключен к патрубкам потребителей сжатого воздуха сборника среды обоих насосов. Сборник среды дополнительного насоса может быть подключен к пневматическому двигателю через обратный клапан. Основной и дополнительный насосы могут иметь общий сборник среды. Приводное устройство основного насоса может быть выполнено в виде ветрового колеса.

На фиг. 1 схематически изображена насосная установка; на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 показана схема подключения двигателя с обратным клапаном; на фиг.5 схема насосной установки с общим сборником среды; на фиг.6 насосная установка с приводным устройством в виде ветрового колеса.

Насосная установка содержит основной 1 и дополнительный 2 насосы. Основной насос содержит рабочий орган в виде спирального канала 3 на роторе 4 и гидроаккумулятор 5. Спиральный канал 3 выполнен в виде винтовой спирали или спирали Архимеда, имеет открытый конец 6 и другой конец 7, который герметично соединен с осевым каналом 8 вала 9 ротора 4. Вал 9 установлен на корпусе насоса с помощью подшипниковых узлов 10 и уплотнения 11. В корпусе насоса выполнены емкости 12, которые являются гидроаккумулятором 5 и имеют патрубок 13 для подсоединения потребителя воды, т.е. подъемного трубопровода, а также патрубок 14 для подсоединения потребителей сжатого воздуха. Емкости 12 герметизированы относительно окружающей среды и вала 9 уплотнениями 11 и сообщены с осевым каналом 8 вала 9. На роторе 4 установлены лопасти 15 приводного устройства, взаимодействующего с потоком воды.

Дополнительный насос 2 содержит рабочий орган в виде спирального канала 16 на роторе 17 и гидроаккумулятор 18. Спиральный канал 16 имеет открытый конец 19 и другой конец 20, который герметично соединен с осевым каналом 21 вала 22 ротора 17. Вал 22 установлен на корпусе насоса с помощью подшипниковых узлов 23 и уплотнений 24. В корпусе насоса 2 выполнены емкости 25 гидроаккумулятора 18, которые имеют патрубок 27 для подсоединения потребителей воды, т. е. подъемного трубопровода, а также патрубок 28 для подсоединения потребителей сжатого воздуха. Емкости 25 герметизированы относительно окружающей среды и вала 22 уплотнениями 24 и сообщены с осевым каналом 21 вала 22. Привод ротора 17 выполнен в виде пневматического двигателя 29 с механической передачей 30, вращающей вал 22 ротора 17. Пневматический двигатель 29 подсоединен трубопроводом 31 к патрубку 14 гидроаккумулятора 5 и трубопроводом 32 с вентилем 33 к патрубку 28 гидроаккумулятора 18.

Работает устройство следующим образом.

Лопасти 15 приводного устройства основного насоса 1 взаимодействуют с потоком воды и вращают ротор 4. При этом спиральный канал 3 открытым концом 6 зачерпывает порции воды и формирует в нижней части каждого витка спирального канала 3 порции воды, отделенные друг от друга воздушными промежутками. Вращающийся спиральный канал 3 перемещает порции воды и воздуха от открытого конца 6 к концу 7, а затем по осевому каналу 8 нагнетает их в емкости 12 гидроаккумулятора 5, повышая давление сжатого воздуха в нем. По патрубку 13 вода поступает к потребителю, а сжатый воздух по патрубку 14 и трубопроводу 31 направляется в пневматический двигатель 29. Двигатель 29 начинает вращать ротор 17 дополнительного насоса 2, который открытым концом 19 спирального канала 16 зачерпывает порции воды и формирует в нижней части витков канала 16 порции воды, отделенные воздушными промежутками друг от друга. Вращающийся спиральный канал 16 перемещает порции воды и воздуха от открытого конца 19 к концу 20 и по осевому каналу 21 нагнетает их в емкости 25 гидроаккумулятора 18, повышая давление сжатого воздуха в них. Вода по патрубку 27 поступает к потребителю. При повышении уровня давления сжатого воздуха в гидроаккумуляторе 18 до уровня давления в гидроаккумуляторе 5 открывают вентиль 33. Это обеспечивает питание пневмодвигателя 29 как от основного насоса 1, так и от дополнительного насоса 2. Два источника сжатого воздуха обеспечивают рост давления сжатого воздуха в обоих гидроаккумуляторах 5 и 18, скорости вращения пневмодвигателя 29, ротора 17 и производительности дополнительного насоса 2 по воде и сжатому воздуху.

Возможно исполнение, когда вентиль 33 выполнен с дистанционным управлением, обеспечивающим открывание его при одинаковом давлении сжатого воздуха в гидроаккумуляторах 5 и 18. Работает исполнение аналогично описанному.

Возможно исполнение, когда гидроаккумулятор 18 соединен с пневмодвигателем 29 трубопроводом 32 с обратным клапаном 34. Работает исполнение аналогично описанному, за исключением того, что при повышении давления сжатого воздуха в гидроаккумуляторе 18 выше давления в гидроаккумуляторе 5 обратный клапан 34 открывается, обеспечивая подачу сжатого воздуха из гидроаккумулятора 18 в пневмодвигатель 29.

Возможно, когда пневмодвигатель 29 подсоединен только к патрубку 14 гидроаккумулятора 5. Работает исполнение аналогично описанному, за исключением того, что пневмодвигатель 29 вращается лишь сжатым воздухом, производимым основным насосом 1. Это уменьшает производительность насоса 2 по воде, но позволяет снабжать потребителей сжатого воздуха по патрубку 28 гидроаккумулятора 18.

Возможно, когда насосная установка имеет общий гидроаккумулятор в виде отдельной емкости 35, которая соединена с основным насосом 1 посредством узла 36 вращения и трубопровода 37, а дополнительный насос 2 соединен посредством узла 38 вращения и трубопровода 39 с обратным клапаном 40. Узлы 36 и 38 вращения имеют соответствующие подшипниковые узлы и уплотнения. Емкость 35 имеет патрубок 41 для подсоединения потребителей воды и патрубок 42 для подсоединения потребителей сжатого воздуха. Пневмодвигатель 29 подсоединен к патрубку 42. Работает исполнение аналогично описанному, за исключением того, что дополнительный насос 2 подключается к емкости 35 общего гидроаккумулятора в том случае, когда давление сжатого воздуха в узле 38 вращения становится больше давления сжатого воздуха в емкости 35. Так как объем узла 38 вращения мал, то дополнительный насос 2 соединяется обратным клапаном 40 с емкостью 35 практически сразу же после начала вращения ротора 17 пневмодвигателем 29.

Возможно, когда приводом основного насоса 1 является ветровое колесо 43, закрепленное жестко на валу 44 и установленное на корпусе 45 ветряка с возможностью вращения относительно корпуса 45. Вал 44 посредством механической передачи 46, содержащей два угловых редуктора 47 и вертикальный пустотелый вал 48, соединен с валом 49 ротора 4 основного насоса 1. Вал 49 ротора 4 имеет несквозной осевой канал 50, сообщенный со спиральным каналом 3 и емкостью 12 гидроаккумулятора 5. Работает исполнение аналогично описанному, за исключением того, что ротор 4 вращается не потоком воды, а ветром, взаимодействующим с ветровым колесом 43.

Заявленное устройство обладая свойством вращения дополнительного насоса основным насосом, имеет следующие преимущества: обеспечивает высокую производительность насосной установки по воде, использует энергию сжатого воздуха как основного, так и дополнительного насосов для перекачивания воды, энергия сжатого воздуха используется наиболее эффективным образом не только перекачивает воду, но и вращает дополнительный насос, который производит сжатый воздух для своего вращения.

Использование: для подачи воды из потоков и водоемов. Сущность изобретения: один конец рабочего органа в виде спирального канала выполнен открытым, другой герметично соединен с напорным патрубком. Канал и патрубок установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси рабочего органа. Насосы снабжены сборником среды, сообщенным с напорным патрубком, имеющим патрубок для подсоединения подъемного трубопровода и потребителей сжатого воздуха. Приводное устройство второго насоса выполнено в виде пневматического двигателя, подключенного к патрубку потребителей сжатого воздуха сборника среды первого насоса. Приводное устройство первого насоса выполнено в виде ветрового колеса. 4 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая рабочий орган в виде спирального канала, один конец которого выполнен открытым, а другой герметично соединен с напорным патрубком, при этом канал и патрубок установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси рабочего органа, приводное устройство рабочего органа, патрубок для подсоединения подъемного трубопровода, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным насосом, причем основной и дополнительный насосы снабжены сборником среды, сообщенным с напорным патрубком, имеющим патрубки для подсоединения подъемного трубопровода и потребителей сжатого воздуха, а приводное устройство дополнительного насоса выполнено в виде пневматического двигателя, подключенного к патрубку потребителей сжатого воздуха сборника среды по крайней мере основного насоса. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что пневматический двигатель подключен к патрубкам потребителей сжатого воздуха сборника среды обоих насосов. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что сборник среды дополнительного насоса подключен к пневматическому двигателю через обратный клапан. 4. Установка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что основной и дополнительный насосы имеют общий сборник среды. 5. Установка. по пп. 1-4, отличающаяся тем, что приводное устройство основного насоса выполнено в виде ветрового колеса.