ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС ДЛЯ ВОЛОКНИСТОЙ СУСПЕНЗИИ Российский патент 1997 года по МПК F04D7/04 F04D31/00 

Устройство предназначено для транспортировки текучих масс, например волокнистой суспензии, преимущественно высокой концентрации 6 15% содержащих большое количество воздуха, газа, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

Известен центробежный насос, включающий корпус с рабочей камерой, отверстиями подвода и отвода транспортируемого продукта, установленное на валу в корпусе средство перекачивания продукта в виде диска с лопатками, причем в диске выполнены отверстия ближе к валу, газовую камеру, снабженную лопатками и соединенную с рабочей камерой каналом, в котором также установлены лопатки (см. патент СССР 1514241, кл. B 01 D 19/00, 1989).

При вращении лопаток, транспортирующих суспензию, из последней выделяется воздух, собирающийся вокруг вала, который должен удаляться через отверстия в диске, канал, газовую камеру. Однако при остановке насоса газоотводящий путь забивается волокнами суспензии, например отверстия в диске, прекращается откачка газа, он скапливается, образуя воздушный пузырь, охватывающий лопатки, транспортирование прекращается.

Известен центробежный насос, включающий корпус с камерой, отверстиями подвода и отвода продукта транспортирования, установленное в корпусе на валу средство перекачивания продукта, указанный вал выполнен с осевым каналом для отвода газа и отверстиями, связывающими осевой канал с камерой, причем отверстия снабжены приспособлением для защиты от заболевания, которое выполнено в виде сеточного экрана (см. авторское свидетельство СССР 1463332, кл. B 01 F 7/04, 1989).

Как показали проведенные эксперименты, данное устройство имеет следующие недостатки: при остановке устройства волокна суспензии подают на сетку и засоряют ее, в результате воздух перестает удаляться, образуется воздушный пузырь, насос теряет работоспособность.

Наиболее близким изобретению является центробежный насос, включающий корпус с камерой, отверстиями подвода и отвода транспортируемого продукта, установленное в корпусе на валу средство транспортирования продукта, газовыпускной канал, который снабжен приспособлением для его защиты от заболевания, выполненным в виде по меньшей мере двух элементов, один из которых подвижен относительно другого (1).

Недостаток известного насоса заключается в ненадежности приспособления для защиты газовыпускного канала от заболевания.

Изобретение решает задачу повышения надежности работы устройства за счет предотвращения забивания газоотводящего пути насоса.

Для решения задачи в центробежном насосе, содержащем корпус с камерой, отверстиями подвода и отвода транспортируемого продукта, установленный в корпусе ротор, включающий вал и установленное на нем средство транспортирования продукта, и газовыпускной канал, снабженный приспособлением для его защиты от забивания, выполненным в виде по меньшей мере двух элементов, один из которых подвижен относительно другого, согласно изобретению указанные элементы приспособления выполнены в виде клапана, установленного на роторе, а в последнем выполнены отверстия для удаления газа в газовыпускной канал. Клапан может быть выполнен в виде кольца из упругодеформируемого тела, например резины, охватывающего отверстия газовыпускного канала, на кольце могут быть закреплены грузы. Клапан может быть выполнен в виде башмака, закрепленного на упругом элементе, например пластинчатой пружине. Клапан может быть выполнен в виде гильзы с пружиной, взаимодействующей со средством перемещения. При установке снаружи вала этим средством перемещения является груз, закрепленный шарнирно на гильзе и валу, а при установке внутри вала средством перемещения является вакуум-насос, при включении которого клапан открывается и воздух откачивается, а при выключении клапан закрывается. Газовыпускной канал может быть выполнен в валу или ступице вала.

Указанные элементы приспособления для защиты от забивания газовыпускного канала могут быть также выполнены в виде кольцевой динамической щели, предотвращающей попадание продукта в газовый канал. Зазор щели может составлять 0,5 3 мм, кольцевая динамическая щель может быть образована ступицей на валу или ведущим диском и стенкой рабочей камеры, на ступице (ведущем диске) и/или стенке корпуса могут быть выполнены кольца. Образующие кольцевую динамическую щель, кольцевая динамическая щель может быть выполнена в виде лабиринтного уплотнения, иметь гонные элементы, насос может быть снабжен механизмом регулирования кольцевой динамической щели.

Снабжение каждого отверстия для отвода воздуха клапаном позволяет сообщать газовый пузырь с газоотводящим каналом в момент работы насоса, т.е. когда опасность забивания канала отсутствует, и закрывать их, когда в них может попасть суспензия. Выполнение клапана в виде упругодеформируемого тела или имеющего его как часть, например резина, пружины-растяжения, сжатия, изгиба (плоская), позволяет обеспечить самооткрывание клапана за счет вращения вала насоса, т.е. во время работы. Установка клапана внутри вала обеспечивает открывание клапана в момент начала откачки воздуха насосом и закрытие его при окончании работы насоса. Выполнение приспособления для защиты газовыпускного канала от забивания волокнистой суспензией в виде кольцевой динамической щели позволяет предотвратить попадание твердых частиц транспортируемого продукта в газоотводящий канал, например волокон суспензии в период останова насоса, обеспечивая при этом удаление газа в период его работы, причем кольцевая динамическая щель не имеет подвижных элементов, перемещающихся относительно частей насоса, на которых они закреплены. Кольцевая динамическая щель является клапаном, который пропускает требуемый объект воздух, и задерживает другой объект волокна суспензии, т.е. обладает избирательностью пропускания фракций транспортируемого продукта: кольцевая динамическая щель постоянно открыта для воздуха в момент работы и закрыта для волокна в момент останова насоса, подвижность одного ее элемента относительно другого обеспечивает эффективную очистку ее поверхности от волокон суспензии.

На фиг. 1 показан общий вид центробежного насоса, продольный разрез (удаление газа происходит через осевой канал в валу); на фиг.2 -сечение A-A на фиг.1, показан неподвижный вал с резиновым кольцом; на фиг.3 сечение A-A, вращающийся вал с резиновым кольцом; на фиг.4 сечение A-A, резиновое кольцо с грузами; на фиг.5 элемент Б, вал с башмаком на пружине; на фиг.6 элемент Б, случай, когда башмак является частью пластинчатой пружины; на фиг.7 - клапан в виде гильзы с пружиной и грузом, установленные на валу; на фиг.8 - клапан в виде гильзы с пружиной, установленные в осевом канале; на фиг.9 - элемент В на фиг.8; на фиг.10 центробежный насос, в котором осевой канал для отвода газа выполнен в ступице; на фиг.11 центробежный насос с приспособлением для защиты газовыпускного канала от забивания в виде кольцевой динамической щели; на фиг.12 вариант выполнения центробежного насоса; на фиг.13 кольцевая динамическая щель-лабиринтное уплотнение; на фиг.14 - кольцевая динамическая щель-кольцо установлено на корпусе рабочей камеры; на фиг.15 кольцевая динамическая щель-кольца установлены на ступице и корпусе, на фиг. 16 кольцевая динамическая щель с гонными элементами, на фиг.17 и 18 - варианты кольцевой динамической щели, образованной ступицей и корпусом, на фиг.19 вариант регулировки кольцевой динамической щели.

Центробежный насос включает корпус 1 с камерой 2, отверстие 3 подвода волокнистой суспензии (транспортируемого продукта), отверстие 4 для ее отвода, патрубок 5 для удаления газа, газоотводящий канал 6, вал 7, на котором установлено средство перекачивания продукта в виде диска 8 с закрепленными на нем лопатками 9. На валу 7 установлена ступица 10. Вал 7 имеет осевой канал 11, соединенный с вакуум-насосом для откачки воздуха. Осевой канал 11 соединен отверстиями 12 с камерой 2. Ступица 10 имеет осевой канал 13, соединенный с газоотводящим каналом 6, а отверстиями 16 с камерой 2. Клапан для защиты отверстий 12 от забивания может иметь различные виды исполнения. Клапан выполняется в виде резинового кольца 15, охватывающего отверстия 12, на кольце устанавливаются грузы 16. Клапан выполняется в виде упругого элемента 17 (плоская пружина) или упругого элемента 17 с башмаком 18 (последний может служить грузом, иметь специальную форму, например гидро-аэродинамическую), расположение пружины может быть различным, например по образующей вала 7, по окружности. Клапан выполняется в виде гильзы 19, установленной снаружи вала 7, на пружине 20 с грузом 21, прикрепленном к гильзе 19 и валу 7, например шарнирно. Клапан выполнен в виде гильзы 22, установленной внутри вала 7, с пружиной 23, причем гильза 22 взаимодействует с вакуум-насосом. Приспособление для защиты газовыпускного канала 6 от забивания выполняется в виде кольцевой динамической щели 24 это кольца 25 и 26, закрепленные соответственно на ступице 10 и на стенке корпуса 1, лабиринтное уплотнение 27. В динамической щели могут быть установлены гонные элементы 28 (например в виде спирали). Кольцевая динамическая щель 24 может быть образована: поверхностями корпуса 1 и ступицы 10, последняя примыкает торцевой или боковой поверхностью, кольцо 25 примыкает к стенке корпуса 1, кольцо 26 примыкает к ступице 10, кольца 25 и 26 примыкают друг к другу торцами или перекрывают друг друга (одно находится в другом). Ступица 10 может быть выполнена в виде диска с отверстиями. Механизм 29 регулирования кольцевой динамической щели 24 может иметь различные виды исполнения, например втулку 30 с уплотнениями 31, осевое перемещение которой осуществляется винтовым приспособлением 32.

Устройство работает следующим образом.

Насос подключается к бассейну или трубопроводу и в момент запуска заполнен волокнистой суспензией средней концентрации. Начинают вращать вал 7 с лопатками 9, происходит разделение суспензии и воздух. Перекачиваемая суспензия удаляется через отверстие 4, а через отверстие 3 поступает новая порция суспензии. Вокруг вала 7 собирается воздух, образуя пузырь, затрудняющий транспортирование суспензии, открывается газоотводящий канал 6, включают вакуум-насос, который удаляет скапливающийся воздух через патрубок для удаления газа 5.

Открывание отверстий 12 происходит следующим образом.

Резиновое кольцо 15 (может иметь грузы 16) под действием центробежной силы отходит от отверстий 12, открывая доступ воздуха к ним, башмаки 18 на плоской пружине 17 или сама пружина 17 за счет своей массы под действием центробежной силы отходит от отверстий 12, открывая их, груз 21 под действием центробежной силы отходит от вала 7, перемещая гильзу 19, ход которой ограничивает пружина 20, отверстия 12 открываются, при расположении гильзы 22 внутри вала включают вакуум-насос, за счет разности давлений гильза 22 перемещается (ее ход перемещения ограничен пружиной 23), открывая отверстия 12.

В случае выполнения приспособления для защиты газовыпускного канала от забивания в виде кольцевой динамической щели 24 при остановке волокнистая масса окружает кольцевую динамическую щель 24, но волокна вследствие их способности формировать прочный каркас пройти через нее не могут, образованная вокруг щели 24 и частично в ней прочная волокнистая оболочка препятствует проникновению волокон в газоотводящий канал 6. При запуске насоса за счет вращения одной из стенок поверхность кольцевой динамической щели 24 очищается от волокон, происходит разделение волокон и газа, при котором газ скапливается вокруг вала 7 и удаляется. Лабиринтное уплотнение 27 и гонные элементы 28 позволяют увеличить зазор щели 24 для лучшего удаления газа. Выполнение щели 24 в виде колец, когда одно находится внутри другого, позволяет увеличить зазор между ними лучшего удаления газа за счет величины перекрытия колец: чем больше перекрытие колец, тем больше можно установить зазор щели 24, при котором волокна массы не будут проходить через нее. Механизм 29 регулирования зазора кольцевой динамической щели 24 обеспечивает закрытие ее при остановке насоса и открытие при работе насоса, установку ее оптимальной ширины в зависимости от характеристик перекачиваемой суспензии (длина волокон, их эластичность, концентрация). Кроме этого, возможно уменьшение размера щели 24 в период останова и вплоть до ее полного закрытия. Уменьшение ширины щели 24 осуществляется известными способами, например механизмом 29 вращают винт приспособления 32, втулка 30 перемещается вдоль оси вала 7, изменяя зазор щели 24, при остановке вала 7 втулку 30 можно плотно прижать к диску (ступице, кольцу) и наглухо закрыть газовый канал 6, возможно перемещение (присадка) диска 8 с валом 7, или корпусных деталей.

При окончании работы насоса отключают вакуум-насос, а затем останавливают вал 7 с лопатками 9.

Использование: в целлюлозно-бумажной промышленности для транспортирования волокнистой суспензии, содержащей большое количество воздуха, газа, по трубопроводу и удаления из суспензии газа. Сущность изобретения: газовыпускной канал центробежного насоса для волокнистых суспензий снабжен приспособлением для защиты от его забивания, выполненным в виде по меньшей мере двух элементов, один из которых подвижен относительно другого. Указанные элементы выполнены в виде клапана, установленного на вращающемся теле, в котором при этом выполнены отверстия для удаления газа в газовыпускной канал. 4 з.п. ф-лы. 19 ил.

1. Центробежный насос, содержащий корпус с камерой, отверстиями подвода и отвода транспортируемого продукта, установленный в корпусе ротор, включающий вал и установленное на нем средство транспортирования продукта, и газовыпускной канал, снабженный приспособлением для его защиты от забивания, выполненным в виде по меньшей мере двух элементов, один из которых подвижен относительно другого, отличающийся тем, что элементы приспособления для защиты газовыпускного канала от забивания выполнены в виде клапана, установленного на роторе, а в последнем выполнены отверстия для удаления газа в газовыпускной канал. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде кольца из упругодеформируемого тела, например резины, охватывающего отверстия для удаления газа. 3. Насос по п. 2, отличающийся тем, что на кольце закреплены грузы. 4. Насос по п. 1, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде башмака, закрепленного на упругом элементе, например на пластинчатой пружине. 5. Насос по п. 1, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде гильзы с пружиной, взаимодействующей со средством перемещения.