СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКОСТИ И НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК F04B43/02 

Изобретение относится к насосной системе для транспортировки жидкости с первого участка с помощью насоса, расположенного на втором участке, который может находиться на более высоком уровне, чем первый участок. Изобретение также касается способа такой перекачки.

Перекачка жидкости с низкого уровня на более высокий уровень в ситуации, в которой предназначенная для перекачки жидкость не настолько доступна, чтобы позволить разместить насос достаточной подъемной силы таким образом, чтобы его входное отверстие находилось вблизи уровня, с которого должна перекачиваться жидкость, представляет собой довольно часто встречающуюся проблему. В подобных ситуациях обычно используют погружной насос, но такое решение не всегда подходит.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является обеспечение простой и эффективной насосной системы, которая позволяет решить данную проблему, и простого и эффективного способа перекачки жидкости в указанных условиях.

Это достигается тем, что насос устанавливают в герметичную вакуумную камеру, впускное отверстие насоса открывают внутрь вакуумной камеры, а выпускное наружу, один конец всасывающей трубы насоса располагают для приема жидкости с первого участка и подачи ее в вакуумную камеру, а второй ее конец связывают с внутренней частью вакуумной камеры, при этом в вакуумной камере поддерживают отрицательное давление, которое достаточно для транспортировки жидкости через всасывающую трубу внутрь вакуумной камеры, а жидкость откачивают из вакуумной камеры с помощью насоса.

Кроме того, уровень жидкости в вакуумной камере поддерживают на уровне самой высокой части впускного отверстия насоса или выше него.

Насосная система снабжена герметичной вакуумной камерой и средством для соединения впускного отверстия насоса с внутренней частью вакуумной камеры, при этом всасывающая труба для подъема жидкости расположена между первым участком и вакуумной камерой для их соединения, а средство для соединения впускного отверстия насоса с внутренней частью вакуумной камеры имеет впускное отверстие, расположенное снаружи вакуумной камеры.

Кроме того, насос установлен в вакуумной камере, а выпускное отверстие насоса расположено снаружи вакуумной камеры. Вакуумная камера содержит средство для поддержания уровня жидкости в ней на уровне самой высокой части впускного отверстия насоса или выше него.

Насос представляет собой насос с регулируемым поступающим потоком. Впускное отверстие связано с насосным средством с помощью гидравлического затвора. Насосная система содержит накопительную камеру, выполненную с возможностью открытого соединения с впускным отверстием насоса и изменения ее объема в зависимости от поступающего потока жидкости во впускное отверстие. Накопительная камера выполнена с возможностью расширения за счет смещения подвижной стенки, ограничивающей камеру под действием нагрузки, действующей на эту стенку, предпочтительно, пружины.

На фиг. 1 дано схематическое изображение насосной системы; на фиг. 2 - вертикальное сечение схемы насосной системы согласно изобретению.

На фиг. 1 цифра 11 обозначает герметически заданную вакуумную камеру, в которой поддерживается отрицательное давление с помощью трубы 12, связанной с всасывающим насосом или другим подходящим источником вакуума. Вакуумная камера 11 вмещает насос 13, впускное отверстие которого всегда связано с внутренней частью вакуумной камеры на уровне А, а выпускное отверстие 15 связано с окружающей средой через выпускной патрубок 16.

Насос 13 является нагнетательным насосом, т.е. он создает давление перекачиваемой жидкости, необходимое для подъема этой жидкости на желаемый уровень, который обозначен буквой В на фиг.1. Может использоваться любой насос, в частности, поршневой или центробежный.

К вакуумной камере подсоединен также один конец всасывающей трубы 17. Другой конец трубы 17, которая может быть патрубком или шлангом, способным выдержать существующее отрицательное давление без разрушения, во время перекачки погружают в перекачиваемую жидкость, уровень этой жидкости отмечен на фиг.1 буквой С.

В данном случае предполагается, что уровень А находится выше уровня С и ниже уровня В, но такая вертикальная взаимосвязь не является необходимой во всех случаях. Например, уровень В может быть гораздо ниже уровня А. В работе этого насосного устройства жидкость поднимается по всасывающей трубе 17 внутрь вакуумной камеры 11 под действием отрицательного давления в этой камере. Когда жидкость в вакуумной камере достигает уровня А, насос 13 отводит поступающую жидкость через выпускной патрубок 16.

Вакуумная камера 11 может быть снабжена устройством для регулирования уровня (не показанным на рисунке), которое обеспечивает, чтобы уровень жидкости в вакуумной камере никогда не падал ниже впускного уровня А. Но, как это будет видно из следующего ниже описания, можно обойтись без такого устройства, если используется насос с регулируемым впуском, и если он снабжен клапаном, предотвращающим обратное течение через насос.

По мере того, как жидкость откачивается из вакуумной камеры 11 и течет в камеру с одинаковой скоростью, нет необходимости откачивать воздух из вакуумной камеры для сохранения требуемого отрицательного давления, конечно, при условии, что не происходит попадания воздуха в эту камеру.

Конечно, насос должен работать против отрицательного давления, но это не означает какой-либо потери энергии, поскольку в основном на сохранение отрицательного давления энергия не расходуется, а расход энергии, вызванный необходимостью работы насоса против отрицательного давления, уравновешивается экономией энергии в результате подъема жидкости с уровня А вместо уровня С.

На фиг.2 показаны основные компоненты насосной системы под теми же обозначениями, которые использованы на фиг.1 с добавлением впереди цифры 1.

В этом случае насос 113 представляет собой насос с регулируемым впуском, где скорость его выпускного потока определяется в пределах мощности насоса скоростью впускного потока. Этот поршневой насос, содержащий поршень 118, работающий в насосной камере 119, в которую через впускной одноходовой клапан 120, установленный во впускном отверстии насосной камеры, поступает входящий поток.

Поршень насоса 118 приводится как минимум в направлении вытеснения (вверх) подходящим приводом, который изображен в виде коленчатого вала 121, но этот элемент не является обязательно необходимым.

Поршень насоса 118 расположен таким образом, что он не создает никакого всасывающего эффекта в насосной камере 119 во время его движения вниз, в результате чего насосная камера расширяется и заполняется исключительно поступающим потоком в соответствии с описанием вышеупомянутой публикации.

Рядом с выпускным отверстием 115 установлен одноходовой клапан 122, который предотвращает обратный поток через насос.

На впускном отверстии насоса 114 имеется гидравлический затвор 123, а снизу этого затвора имеется камера для жидкости, именуемая здесь накопительной камерой, которая ограничена сверху подвижной по вертикали стенкой 125, поддерживаемой мягкой нажимной пружиной 126. Накопительная камера 124 служит во время тех стадий цикла перекачки, при которых впускной клапан закрыт, чтобы позволить жидкости продолжать течь через впускное отверстие, как и во время открытых стадий. При этом накопительная камера расширяется, сжимая пружину 126. После открытия впускного клапана 120 используется энергия, запасенная пружиной, для подачи накопившегося объема жидкости в насосную камеру 119 вместе с непрерывным постоянным входящим потоком из впускного отверстия насоса 114.

Подача накопившегося объема жидкости ускоряет заполнение насосной камеры 119, не влияя на поступающий поток из впускного отверстия, так как впускное отверстие в виде зазора, открываемое впускным клапаном 120, достаточно велико для того, чтобы не вызвать какого-либо значительного падения давления потока, поступающего в насосную камеру.

Как видно из фиг.2, та сторона подвижной стенки 125 накопительной камеры, которая удалена от впускного отверстия насоса 114, и та сторона поршня насоса 118, которая удалена от насосной камеры 119, находятся под отрицательным давлением, существующим в вакуумной камере 111. Это отрицательное давление передается через ответвления вакуумной трубы 112. Следовательно, размещение насоса в вакуумной камере 111 не оказывает на насос никакого влияния, за исключением того, что поршень насоса должен действовать против отрицательного давления во время процесса перекачки.

Использование: для транспортировки жидкости с одного участка с помощью насоса, расположенного на втором участке, расположенном на более высоком уровне, чем первый. Сущность изобретения: насосная система содержит насос, герметически заделанную вакуумную камеру и всасывающую трубу для подъема жидкости в вакуумную камеру. Труба связана с внутренней частью вакуумной камеры. Впускное отверстие насоса соединено с вакуумной камерой или расположено в ней, а выпускное отверстие насоса открыто снаружи вакуумной камеры. Способ транспортировки жидкости включает стадии размещения насоса в вакуумной камере, соединения впускного отверстия насоса с внутренней частью камеры, выведения выпускного отверстия насоса наружу из камеры и соединения внутренней части камеры с одним концом всасывающей трубы, другой конец которой погружен в жидкость, которую необходимо поднять. 2 с.и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ транспортировки жидкости с первого участка на второй, выше расположенный, участок при помощи насоса, который устанавливают на последнем, и всасывающей трубы, отличающийся тем, что насос устанавливают в герметичную вакуумную камеру, впускное отверстие насоса открывают внутрь вакуумной камеры, а выпускное наружу, один конец всасывающей трубы насоса располагают для приема жидкости с первого участка и подачи ее в вакуумную камеру, а второй ее конец связывают с внутренней частью вакуумной камеры, при этом в вакуумной камере поддерживают отрицательное давление, которое достаточно для транспортировки жидкости через всасывающую трубу внутрь вакуумной камеры, а жидкость откачивают из вакуумной камеры с помощью насоса. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уровень жидкости в вакуумной камере поддерживают на уровне самой высокой части впускного отверстия насоса или выше него. 3. Насосная система для транспортировки жидкости с первого участка на второй при помощи насоса, расположенного не ниже второго участка и содержащего впускное и выпускное отверстия, всасывающую трубу для подъема жидкости и средство, создающее давление для вытесняемой жидкости, отличающаяся тем, что она снабжена герметичной вакуумной камерой и средством для соединения впускного отверстия насоса с внутренней частью вакуумной камеры, при этом всасывающая труба для подъема жидкости расположена между первым участком и вакуумной камерой их соединения, а средство для соединения впускного отверстия насоса с внутренней частью вакуумной камеры имеет впускное отверстие, расположенное снаружи вакуумной камеры. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что насос установлен в вакуумной камере, а выпускное отверстие насоса расположено снаружи вакуумной камеры. 5. Система по п.3 или 4, отличающаяся тем, что вакуумная камера содержит средство для поддержания уровня жидкости в ней на уровне самой высокой части впускного отверстия насоса или выше него. 6. Система по любому из пп.3 5, отличающаяся тем, что насос предствавляет собой насос с регулируемым поступающим потоком. 7. Система по любому из пп.3 6, отличающаяся тем, что впускное отверстие связано с насосным средством с помощью гидравлического затвора. 8. Система по любому из пп.3 7, отличающаяся тем, что содержит накопительную камеру, выполненную с возможностью открытого соединения с впускным отверстием насоса и изменения ее объема в зависимости от поступающего потока жидкости во впускное отверстие. 9. Система по п.8, отличающаяся тем, что накопительная камера выполнена с возможностью расширения за счет смещения подвижной стенки, ограничивающей камеру под действием нагрузки, действующей на эту стенку, предпочтительно пружины.