УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2011 года по МПК F04B23/02 F17D1/14 

Область техники

Изобретение относится к устройствам для перемещения жидких или вязких продуктов перекачиванием и может использоваться в различных отраслях, например, для перемещения нефти или мазута из цистерн, для очистки коллекторов, для забора воды из водоема со сложной береговой линией, для непрерывной откачки воды при ликвидации прорывов трубопроводов, для забора воды из подвальных помещений, для откачки донных осадков, для сбора и перекачки нефтепродуктов (нефтешламов) и т.д.

Предшествующий уровень техники

Известны различные устройства для откачивания вязких продуктов, в которых используются вакуумные насосы, например (SU, 1008377), (SU, 1201443), (SU, 1392216).

Однако ограничением известных устройств является невозможность непрерывного перекачивания вязких жидкостей, для слива жидкостей используются самотек (SU, 1392216) или специальные средства: поршень, установленный в цистерне (SU, 1008377), напорно-нагнетательные трубопроводы (SU, 1201443).

Известны также различные устройства непрерывного действия, содержащие вакуумный насос и насос для откачивания жидкости и предназначенные для беспрерывного перекачивания жидкостей, например (JP, 9042599), (JP, 2003146399), (JP, 8014183).

Ограничением этих устройств является невозможность перекачивания вязких жидкостей. Так, устройство (JP, 9042599) предназначено для дегазации жидкости, устройство (JP, 2003146399) - для очистки жидкости, устройство (JP, 8014183) - для охлаждения.

Наиболее близким является устройство для перекачивания вязких жидкостей, содержащее резервуар, насос для откачивания жидкости, вакуумный насос, трубопровод заборной линии насоса для откачивания жидкости, подсоединенный к резервуару и к насосу для откачивания жидкости, первый кран, установленный в трубопроводе заборной линии упомянутого насоса, трубопровод, подсоединенный к вакуумному насосу, и второй кран, установленный в трубопроводе, подсоединенном к вакуумному насосу (WO 2006035486, опубл. 2006.04.06).

Ограничением этого устройства является невозможность непрерывного перекачивания жидкости, вакуумный насос подсоединен трубопроводом к специальному эвакуационному механизму, выполненном на базе насоса для откачивания, и служит для создания дополнительного разрежения в трубопроводах. Устройство имеет невысокую производительность, достаточно сложную конструкцию из-за использования сети разветвленных трубопроводов и средств регулирования, и необходимо изменять его режимы при откачивании жидкостей с различной вязкостью.

Раскрытие изобретения

Решаемая изобретением задача - создание устройства непрерывного действия с расширенными технико-эксплуатационными и функциональными возможностями.

Технический результат, который может быть получен при выполнении заявленного устройства, - повышение производительности, улучшение надежности, упрощение конструкции, обеспечение возможности непрерывного перекачивания жидкостей с различной вязкостью.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для перекачивания жидкости, содержащем резервуар, насос для откачивания жидкости, вакуумный насос, трубопровод заборной линии насоса для откачивания жидкости, подсоединенный к резервуару и к насосу для откачивания жидкости, первый кран, установленный в трубопроводе заборной линии упомянутого насоса, трубопровод, подсоединенный к вакуумному насосу, и второй кран, установленный в соединении трубопровода, подсоединенном к вакуумному насосу, согласно изобретению резервуар выполняет функцию промежуточной емкости, вакуумный насос подсоединен трубопроводом к резервуару в его верхней области, а насос для откачивания жидкости установлен непосредственно под резервуаром, введены трубопровод заборной линии жидкости, подсоединенный к резервуару в его верхней области, третий кран, установленный в трубопроводе заборной линии жидкости, поплавковый клапан, установленный в резервуаре с возможностью закрывания подсоединенного в вакуумному насосу трубопровода при превышении заданного уровня жидкости в резервуаре и открывания этого трубопровода при уменьшении заданного уровня в резервуаре, причем второй кран подсоединен к трубопроводу между резервуаром и вакуумным насосом с возможностью разгерметизации резервуара.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:

- был введен трубопровод линии отдачи, подсоединенный к выходу насоса для откачивания жидкости, и четвертый кран, установленный в трубопроводе линии отдачи;

- был введен второй поплавковый клапан, установленный в резервуаре с возможностью закрывания подсоединенного к резервуару трубопровода заборной линии жидкости при превышении заданного уровня жидкости в резервуаре и открывания упомянутого трубопровода при уменьшении заданного уровня в резервуаре;

- был введен компрессор, подсоединенный разветвленным трубопроводом его концами разветвлений к трубопроводу заборной линии жидкости между третьим краном и свободным концом упомянутого трубопровода и к трубопроводу заборной линии насоса для откачивания жидкости между первым краном и упомянутым насосом соответственно, и были введены пятый кран и шестой кран, установленные в разветвлениях разветвленного трубопровода;

- был введен заборный фильтр, установленный на свободном конце трубопровода заборной линии жидкости;

- был введен регулятор вакуума, установленный в трубопроводе, подсоединенном к вакуумному насосу, установленный между вторым краном и резервуаром;

- в качестве насоса для откачивания жидкости был использован диафрагменный насос.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж.

Чертеж изображает функциональную схему заявленного устройства.

Устройство для перекачивания жидкости (чертеж) содержит резервуар 1, насос 2 для откачивания жидкости, вакуумный насос 3. Трубопровод 4 заборной линии насоса 2 для откачивания жидкости подсоединен к резервуару 1 и к насосу 2. Первый кран 5 установлен в трубопроводе 4 заборной линии упомянутого насоса 2. Трубопровод 6 подсоединен к вакуумному насосу 3, а второй кран 7 установлен в соединении трубопровода 6.

Резервуар выполняет функцию промежуточной емкости, поэтому вакуумный насос 3 подсоединен трубопроводом 6 к резервуару 1 в его верхней области. Насос 2 установлен непосредственно под резервуаром 1. Трубопровод 8 заборной линии жидкости подсоединен к резервуару 1 в его верхней области и в нем установлен третий кран 9. Поплавковый клапан 10 установлен в резервуаре 1 с возможностью закрывания подсоединенного в вакуумному насосу 3 трубопровода 6 при превышении заданного (фиксированного техническими условиями) уровня жидкости в резервуаре 1 и открывания трубопровода 6 при уменьшении заданного уровня в резервуаре 1. Второй кран подсоединен к трубопроводу 6 между резервуаром 1 и вакуумным насосом 3 с возможностью разгерметизации резервуара 1.

Для удобства слива жидкости введен трубопровод 11 линии отдачи, подсоединенный к выходу насоса 2, и четвертый кран 12 установлен в трубопроводе 11.

Для повышения надежности устройства может быть введен второй поплавковый клапан 13, установленный в резервуаре 1 с возможностью закрывания подсоединенного к резервуару 1 трубопровода 8 заборной линии жидкости при превышении заданного уровня жидкости в резервуаре 1 и открывания упомянутого трубопровода 8 при уменьшении заданного уровня в резервуаре.

Для обеспечения очистки трубопроводов может быть введен компрессор 14, подсоединенный разветвленным трубопроводом 15 его концами разветвлений к трубопроводу 8 заборной линии жидкости между третьим краном 9 и свободным концом упомянутого трубопровода 8 и к трубопроводу 4 заборной линии насоса 2 между первым краном 5 и упомянутым насосом 2 соответственно. Введены пятый кран 16 и шестой кран 17, установленные соответственно в разветвлениях разветвленного трубопровода 15.

Кроме того, может быть введен заборный фильтр 18, установленный на свободном конце трубопровода 8 заборной линии жидкости.

Для обеспечения перекачивания с высокой производительностью жидкостей с различной вязкостью введен регулятор 19 вакуума, установленный в трубопроводе 6, подсоединенном к вакуумному насосу 3. Регулятор 19 установлен между вторым краном 7 и резервуаром 1.

В качестве насоса 2 для откачивания жидкости может быть использован диафрагменный насос, обеспечивающий откачку высоковязких жидкостей.

На чертеже также показан вакуумметр 20.

Работает устройство (чертеж) следующим образом.

Перед пуском вакуумного насоса 3 и насоса 2 для откачивания жидкости переводят краны 5, 7, 9, 12, 16, 17 в следующие положения:

первый кран 5 открывают;

второй кран 7 разгерметизации резервуара 1 закрывают;

третий кран 9 закрывают;

четвертый кран 12 трубопровода 11 линии отдачи жидкости открывают;

пятый кран 16 и шестой кран 17 подачи сжатого воздуха закрывают.

При включении вакуумного насоса 3 через трубопровод 6 и поплавковый клапан 10 откачивается воздух из резервуара 1, в котором создается разрежение. Нужный уровень разрежения устанавливается регулятором 19 вакуума по показанию вакуумметра 20. Следует отметить, что в заявленном устройстве для достижения высокой производительности не требуется строгое соблюдение режимов создания вакуума. В зависимости от объекта перекачивания, длины трубопроводов 8 и 11, температуры жидкостей достаточно задать режимы для невязких жидкостей или жидкостей средней вязкости или высоковязких жидкостей. В процессе эксплуатации эти режимы легко корректируются регулятором 19 по отдаче жидкости насосом 2.

Затем открывают третий кран 9 трубопровода 8 заборной линии и жидкость через заборный фильтр 18 по трубопроводу 8 поступает в резервуар 1, выполняющий функцию промежуточной емкости, через третий кран 9 и второй поплавковый клапан 13 (если он установлен). Второй поплавковый клапан 13 служит для повышения надежности фиксации заданного уровня жидкости в резервуаре 1.

Под действием силы тяжести жидкость стекает к донной части резервуара 1, а поскольку насос 2 установлен непосредственно под резервуаров 1, то через открытый первый кран 5 по трубопроводу 4 она свободно стекает в насос 2 для откачивания жидкости. При включении насоса 2 жидкость, стекающая из резервуара 1 (промежуточной емкости), перекачивается им через четвертый кран 12 по трубопроводу 11 линии отдачи к месту назначения.

Порядок включения вакуумного насоса 3 и насоса 2 не принципиален, т.к. отсутствие жидкости не влияет отрицательно на насос 2.

При достаточном накоплении жидкостью резервуара 1 и при превышении заданного ее уровня в резервуаре 1 периодически срабатывают поплавковый клапан 10 и второй поплавковый клапан 13 (хотя в зависимости от вязкости жидкости и режимов функционирования устройства эти клапаны 10 и 13, например, могут обеспечивать во время работы открытое состояние трубопроводов 6 и 8, чем достигается расширение диапазона перекачки жидкости по вязкости и надежность работы устройства). При превышении заданного уровня жидкости поплавковый клапан 10 и второй поплавковый клапан 13 отсекают трубопровод 6 от вакуума и трубопровод 8 заборной линии жидкости от резервуара 1, тем самым приостанавливают откачку воздуха и подачу жидкости, исключая избыточное наполнение резервуара 1. Второй поплавковый клапан 13 при его закрывании надежно обеспечивает исключение подачи жидкости даже при высоком разрежении в резервуаре 1, однако для жидкостей с заранее известной вязкостью он может отсутствовать, а режим перекачивания в этом случае задается вакуумным насосом 3 и, например, регулятором 19.

В процессе работы устройства для перекачивания загрязненных жидкостей возникает необходимость периодической очистки трубопроводов 4 и 8, резервуара 1, и, особенно, заборного фильтра 18. Для очистки трубопроводов 4, 8 и резервуара 1 нужно после перекачивания жидкости приостановить работу устройства и продуть их сжатым воздухом при помощи компрессора 14 при соответствующих открытых и закрытых положениях пятого и шестого кранов 16 и 17. Для очистки заборного фильтра 18 приостановка устройства в режиме его эксплуатации не требуется. В процессе режима перекачивания открывают второй кран 7, не останавливая работу, включают компрессор 14, закрывают третий кран 9, открывают пятый кран 16 и сжатым воздухом выталкивают жидкость из трубопровода 8 заборной линии через сетку заборного фильтра 18, тем самым смывается мусор с поверхности сетки заборного фильтра 18.

По окончании работ отключают вакуумный насос 3, производят разгерметизацию резервуара 1 через трубопровод 6 при открывании второго крана 7. После полной откачки остатков жидкости насосом 2 из резервуара 1 его отключают. Компрессор 14 включают, закрывают первый кран 5 и третий кран 9, открывают пятый кран 16 и шестой кран 17, и сжатым воздухом выталкивают остатки жидкости и загрязнения из трубопровода 8 заборной линии, заборного фильтра 18, насоса 2, а через открытый четвертый кран 12 из трубопровода 11 линии отдачи.

Таким образом, за счет установки насоса 2 непосредственно под резервуаром 1 (под его дном) и снабжения устройства поплавковым клапаном 10 (при некоторых режимах работы и для неособенно вязких жидкостей и вторым поплавковым клапаном 13) удается повысить производительность работы, улучшить надежность и упростить конструкцию, обеспечить возможность непрерывного перекачивания жидкостей с различной вязкостью.

Специалистам понятно, что заявленное техническое решение не исключает возможности дальнейших различных усовершенствований устройства, соответствующего и описанного в независимом пункте формулы изобретения. Так, например, заявленное устройство может быть установлено на транспортном средстве (автомобиле, катере и т.п.), а приводами для насоса 2 и вакуумного насоса 3 могут служить дизель двигатели транспортных средств, обеспечивающие режимы вращательного движения вакуумного насоса 3 и насоса 2 для откачивания жидкости. Кроме того, возможно введение в устройство различных электронных блоков управления производительностью насоса 2 и вакуумного насоса 3, кранами, компрессором 14, управления уровнями жидкостей резервуара 1 или положением поплавковых клапанов 10, 13 и т.п.

Как показали испытания, устройство позволяет осуществить высокопроизводительное перекачивание различных жидкостей (нефтепродукта, гидросмесей и воды) с наличием в составе твердых фракций до 7 мм, с процентным содержанием их в объеме массы до 20%, из систем дренажей, канализаций, водоемов, подвальных помещений, вместилищ жидкости глубиной до 7 м в технологический трубопровод или иное транспортное средство при температуре окружающей среды от -40°C до +60°C.

Промышленная применимость

Наиболее успешно заявленная установка непрерывного действия для перекачивания вязких жидкостей промышленно применима в различных отраслях хозяйства, например, для откачки и последующей перекачки нефтепродукта, воды и иных гидросмесей.

Устройство предназначено для использования в различных отраслях промышленности для перемещения жидких или вязких продуктов перекачиванием. Оно имеет резервуар, насос для откачивания жидкости, вакуумный насос. Резервуар выполняет функцию промежуточной емкости, вакуумный насос подсоединен трубопроводом к резервуару, а насос для откачивания жидкости установлен непосредственно под резервуаром. Введены трубопровод заборной линии жидкости, поплавковый клапан, установленный в резервуаре с возможностью закрывания подсоединенного в вакуумному насосу трубопровода при превышении заданного уровня жидкости в резервуаре и открывания этого трубопровода при уменьшении заданного уровня в резервуаре. Устройство позволяет повысить производительность, улучшить надежность и упростить конструкцию. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для перекачивания жидкости, содержащее резервуар, насос для откачивания жидкости, вакуумный насос, трубопровод заборной линии насоса для откачивания жидкости, подсоединенный к резервуару и к насосу для откачивания жидкости, первый кран, установленный в трубопроводе заборной линии упомянутого насоса, трубопровод, подсоединенный к вакуумному насосу, и второй кран, установленный в соединении трубопровода, подсоединенного к вакуумному насосу, отличающееся тем, что резервуар выполняет функцию промежуточной емкости, вакуумный насос подсоединен трубопроводом к резервуару в его верхней области, а насос для откачивания жидкости установлен непосредственно под резервуаром, введены трубопровод заборной линии жидкости, подсоединенный к резервуару в его верхней области, третий кран, установленный в трубопроводе заборной линии жидкости, поплавковый клапан, установленный в резервуаре с возможностью закрывания подсоединенного к вакуумному насосу трубопровода при превышении заданного уровня жидкости в резервуаре и открывания этого трубопровода при уменьшении заданного уровня в резервуаре, причем второй кран подсоединен к трубопроводу между резервуаром и вакуумным насосом с возможностью разгерметизации резервуара.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен трубопровод линии отдачи, подсоединенный к выходу насоса для откачивания жидкости, и четвертый кран, установленный в трубопроводе линии отдачи.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен второй поплавковый клапан, установленный в резервуаре с возможностью закрывания подсоединенного к резервуару трубопровода заборной линии жидкости при превышении заданного уровня жидкости в резервуаре и открывания упомянутого трубопровода при уменьшении заданного уровня в резервуаре.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен компрессор, подсоединенный разветвленным трубопроводом его концами разветвлений к трубопроводу заборной линии жидкости между третьим краном и свободным концом упомянутого трубопровода и к трубопроводу заборной линии насоса для откачивания жидкости между первым краном и упомянутым насосом соответственно, и введены пятый кран и шестой кран, установленные в разветвлениях разветвленного трубопровода.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен заборный фильтр, установленный на свободном конце трубопровода заборной линии жидкости.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен регулятор вакуума, установленный в трубопроводе, подсоединенном к вакуумному насосу, установленный между вторым краном и резервуаром.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве насоса для откачивания жидкости использован диафрагменный насос.