НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1999 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к установкам для создания вакуума и сжатия откачиваемой газообразной среды.

Известна насосно-эжекторная установка, содержащая насос, сепаратор и струйный аппарат, причем в струйном аппарате подаваемая в него насосом вода под собственным весом падает вниз и за счет этого увлекает в струйный аппарат откачиваемый и сжимаемый воздух, который затем в сепараторе отделяется от воды. Сжатый воздух из сепаратора подается потребителю, а вода из сепаратора насосом вновь подается в струйный аппарат (см., SU, патент 1955, МПК 6 F 04 F 5/12, 30.11.26).

Однако существенным недостатком данной компрессорной установки является то, что эффективность работы установки полностью зависит от высоты струйного аппарата, что ведет к значительному увеличению габаритов и, как следствие, к большой материалоемкости установки.

Наиболее близкой к описываемой установке по технической сущности и достигаемому результату является насосно-эжекторная установка, содержащая сепаратор, жидкостно-газовый эжектор, подключенный входом газообразной среды к источнику откачиваемой среды, выходом - к сепаратору и входом в сопло - к выходу насоса (см., книгу Лямаева Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки, Ленинград, Машиностроение, 1988, с. 139-141).

Данные установки позволяют откачивать и сжимать газообразные среды. Однако эффективность работы данных установок сравнительно невысока, что связано с большими энергозатратами на сжатие газообразной среды.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности работы, увеличение эффективности работы и расширение диапазона регулирования режима работы установки.

Указанная задача решается за счет того, что насосно-эжекторная установка, содержащая сепаратор, жидкостно-газовый эжектор, подключенный входом газообразной среды к источнику откачиваемой среды, выходом - к сепаратору и входом в сопло - к выходу насоса, снабжена струйным насосом, подключенным выходом - к входу в насос, входом в сопло - к выходу насоса и входом перекачиваемой среды - к сепаратору.

В другом варианте выполнения насосно-эжекторная установка содержит сепаратор, жидкостно-газовый эжектор, подключенный входом газообразной среды к источнику откачиваемой среды, выходом - к сепаратору и входом в сопло - к выходу насоса, при этом установка снабжена струйным насосом, подключенным выходом - к входу в насос, входом в сопло - к источнику эжектирующей среды и входом перекачиваемой среды - к сепаратору.

Кроме того, установка может быть снабжена дополнительным насосом, подключенным входом - к сепаратору и выходом - к входу в сопло струйного насоса.

Как показали проведенные исследования, установка на входе в насос струйного насоса позволяет повысить давление на входе в насос и, как следствие, повысить давление на выходе из насоса без изменения характеристик самого насоса. В результате увеличивается давление подачи жидкой рабочей среды в сопло жидкостно-газового эжектора, что позволяет увеличить глубину создаваемого эжектором вакуума и производительность эжектора. Одновременно увеличивается антикавитационный запас работы самого насоса. Добиться этого можно несколькими путями. Один из вариантов реализации поставленной задачи - перепуск части жидкой рабочей среды с выхода насоса на вход в сопло струйного насоса, подключенного выходом к входу в насос и входом перекачиваемой среды - к сепаратору. Установка на входе в насос струйного насоса, в отличие от простого перепуска части жидкой рабочей среды с выхода насоса на его вход (байпас), позволяет обеспечить перепуск жидкой рабочей среды без снижения производительности по жидкой рабочей среде, подаваемой в сопло жидкостно-газового эжектора. Это достигается в результате того, что струйный насос обеспечивает не только повышение давления на входе в насос, но и увеличивает количество подводимой на вход насоса жидкой рабочей среды. В результате с ростом давления на выходе насоса растет и производительность последнего. Часть этого "избытка" и используется для подачи в сопло струйного насоса. Другой вариант выполнения установки, в отличие от описанного выше, предполагает подачу в сопло струйного насоса жидкой рабочей среды (эжектирующей среды) от постороннего источника. Данный вариант более предпочтителен, когда в ходе работы установки предполагается не только откачка и сжатие газообразной среды, но и подача (перекачка) жидкой рабочей среды. Кроме того, данный вариант выполнения установки позволяет проводить постоянное обновление жидкой рабочей среды, которая циркулирует в установке, что бывает целесообразно делать, когда жидкая рабочая среда вступает в реакцию с откачиваемым газом, что позволяет использовать данные установки одновременно как химические реакторы, например при производстве соляной кислоты.

Возможен также вариант использования дополнительного насоса, который подает жидкую рабочую среду из сепаратора в сопло струйного насоса. В данном варианте предоставляется возможность увеличить производительность установки, либо обеспечить ту же самую производительность при использовании насосов меньшей производительности, что в ряде случаев сделает установку более компактной.

Еще одна из проблем, которая может быть решена описываемой установкой - обеспечение надежной работы установки при поддержании в сепараторе давления ниже атмосферного. Данная проблема возникает, когда описываемая насосно-эжекторная установка используется в качестве первой ступени многоступенчатой вакуумной установки. В этих условиях струйный насос позволяет дожимать жидкую рабочую среду до давления, которое необходимо для обеспечения нормальной и стабильной работы насоса без увеличения давления в сепараторе.

И последнее, установка струйного насоса на входе в насос позволяет путем регулирования производительности струйного насоса, что сделать очень не сложно, например регулированием подачи жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса, регулировать в широком диапазоне режим работы насосно-эжекторной установки, причем это можно сделать без использования сложной системы регулирования режима работы насоса.

Таким образом, описанные выше варианты реализации насосно-эжекторной установки позволяют достигнуть выполнения поставленной в изобретении задачи - повысить надежность работы установки, независимо от того, выше или ниже атмосферного давление в сепараторе установки, а также увеличить эффективность работы установки и расширить диапазон регулирования режима работы установки.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема насосно-эжекторной установки с перепуском жидкой рабочей среды с выхода насоса, на фиг.2 представлена принципиальная схема насосно-эжекторной установки с подачей жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса из источника эжектирующей среды.

Насосно-эжекторная установка (по фиг. 1) содержит сепаратор 1, жидкостно-газовый эжектор 2, подключенный входом газообразной среды к источнику 3 откачиваемой газообразной среды, выходом - к сепаратору 1 и входом в сопло - к выходу насоса 4. Установка снабжена струйным насосом 5, подключенным выходом - к входу в насос 4, входом в сопло - к выходу насоса 4 и входом перекачиваемой среды - к сепаратору 1.

В другом варианте выполнения (по фиг.2) насосно-эжекторная установка отличается от выше описанной по фиг.1 тем, что сопло струйного насоса 5 подключено не к выходу насоса 4, а к источнику 6 эжектирующей среды.

Возможен также вариант выполнения установки, когда установка по любому из описанных выше вариантов снабжена дополнительным насосом 7, который входом подключен к сепаратору 1 и выходом - к соплу струйного насоса 5.

Установка работает следующим образом.

Сепаратор 1 предварительно заполняют необходимым количеством жидкой рабочей среды, которое может составлять, например, треть объема сепаратора. Насосом 4 жидкая рабочая среда подается одновременно в сопло струйного насоса 5, который откачивает жидкую рабочую среду из сепаратора 1 и подает ее в насос 4, и в сопло жидкостно-газового эжектора 2, который откачивает газообразную среду из источника 3, сжимает ее и подает в смеси с жидкой рабочей средой в сепаратор 1. В сепараторе 1 газожидкостная смесь разделяется на сжатый газ и жидкую рабочую среду. Сжатый газ, в зависимости от назначения установки, подается из сепаратора 1 потребителю или отводится из сепаратора 1 в окружающую среду. Жидкая рабочая среда из сепаратора 1 отводится на вход откачиваемой среды струйного насоса 5 и далее струйным насосом 5 подается на вход насоса 4.

В другом варианте выполнения в сопло струйного насоса 5 подается жидкая рабочая среда из источника 6 эжектирующей среды. Далее работа насосно-эжекторной установки ничем не отличается от описанной выше, а именно струйный насос 5 подает смесь жидких рабочих сред источника 6 и из сепаратора 1 на вход насоса 4, последний подает жидкую рабочую среду в сопло жидкостно-газового эжектора 2, который откачивает газообразную среду и подает газожидкостную смесь в сепаратор 1, где смесь разделяется на сжатый газ и жидкую рабочую среду. Поскольку в данном варианте выполнения установки в последнюю постоянно подается от источника 6 жидкая рабочая среда, необходимо из установки постоянно отводить излишек жидкой рабочей среды, что можно сделать, отбирая жидкую рабочую среду из сепаратора 1 или, например, с выхода насоса 4.

В случае установки дополнительного насоса 7, он подает жидкую рабочую среду из сепаратора 1 в сопло струйного насоса 5, причем эта подача может производиться одновременно с подачей жидкой рабочей среды насосом 4 или от источника 6, либо в период отсутствия подачи жидкой рабочей среды насосом 4 или от источника 6.

Данная установка может быть использована в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, где требуется откачка и сжатие газообразной среды.

Изобретение предназначено для создания вакуума и сжатия откачиваемой среды. Установка снабжена струйным насосом, подключенным выходом к входу в насос, входом в сопло - к выходу насоса и входом перекачиваемой среды - к сепаратору. В другом варианте выполнения установка снабжена струйным насосом, подключенным выходом к входу в насос, входом в сопло - к источнику эжектирующей среды и входом перекачиваемой среды - к сепаратору. В результате повышается надежность в работе установки. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Насосно-эжекторная установка, содержащая сепаратор, жидкостно-газовый эжектор, подключенный входом газообразной среды к источнику откачиваемой среды, выходом - к сепаратору и входом в сопло - к выходу насоса, отличающаяся тем, что установка снабжена струйным насосом, подключенным выходом к входу в насос, входом в сопло - к выходу насоса и входом перекачиваемой среды - к сепаратору. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным насосом, подключенным входом к сепаратору и выходом - к входу в сопло струйного насоса. 3. Насосно-эжекторная установка, содержащая сепаратор, жидкостно-газовый эжектор, подключенный входом газообразной среды к источнику откачиваемой среды, выходом - к сепаратору и входом в сопло - к выходу насоса, отличающаяся тем, что установка снабжена струйным насосом, подключенным выходом к входу в насос, входом в сопло - к источнику эжектирующей среды и входом перекачиваемой среды - к сепаратору.