ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС Российский патент 2015 года по МПК F04D9/00 F04D7/04 D21D5/26 

Область техники

Изобретение относится к центробежному насосу для подачи газосодержащей суспензии волокнистого материала, включающему рабочее колесо, по меньшей мере, с одним отверстием в несущей пластине и ребрами на ее задней стороне. Предусмотрено сепараторное устройство, включающее корпус сепаратора и диск, вращающийся вместе с валом насоса. Сепараторное устройство в корпусе насоса расположено, если смотреть на рабочее колесо насоса в осевом направлении, с задней стороны рабочего колеса вплотную к нему. Корпус сепаратора включает камеру газосборника с газоотводным трубопроводом. Диск, вращающийся вместе с валом насоса, имеет сплошную поверхность без отверстий.

Уровень техники

Современные насосы для перекачивания суспензий волокнистого материала средней концентрации требуют для обеспечения возможности перекачки отделения воздуха от целлюлозы. Это достигается тем, что вначале под действием сдвиговых сил происходит ожижение целлюлозы (с помощью размещенных на валу насоса «смесителей или ожижителей» - или с помощью внешнего устройства («кондиционера»)), при этом воздух отделяется от материала. Этот воздух затем выводится из насоса с помощью вакуумного насоса или без такового. В зависимости от консистенции среды и/или содержания воздуха и расхода насоса, происходят потери волокна в трубопроводе дегазации. Чтобы преодолеть этот недостаток или, по меньшей мере, уменьшить его влияние, применяются сравнительно дорогие системы управления, цель которых - снизить потери волокна. Такого рода система известна, например, из документа US 5087171. Далее, в документе EP 1736218 A1 описано газоотделительное устройство с ротором. Здесь также имеет место большая потеря волокна при его транспортировке в камеру дегазации. И чтобы ограничить потери волокна, здесь также приходится идти на компромисс, приводящий к снижению производительности насоса. Эти известные системы требуют больших производственных затрат, кроме того, велики издержки переналадки контуров регулирования, которые на всех установках должны быть согласованы для того или иного типа материала. Далее, существующие системы недостаточно надежны для полного устранения потерь волокна. Потери волокна, наряду с потерями целлюлозы, могут также приводить к нарушениям устойчивости работы насоса.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения заключается в том, чтобы устранить этот недостаток.

Таким образом, согласно изобретению указанная стенка выполнена в виде неподвижного диска и снабжена ребрами (направляющими лопатками), причем неподвижный диск со стороны, обращенной к рабочему колесу насоса, может иметь гладкую поверхность, а ребра могут располагаться на противолежащей стороне. Ребра или направляющие лопатки могут располагаться радиально или под любым углом и могут быть выполнены прямыми или изогнутыми. Это, вместе со сплошной поверхностью вращающегося с валом диска, дает то преимущество, что потерь материала практически уже нет и насос работает устойчиво. При этом волокнистый материал, выдавленный в направлении зоны дегазации, рабочим колесом сепаратора подается обратно в насос, а воздух может выходить из насоса против перекачивающей подачи сепаратора.

Один из предпочтительных вариантов изобретения отличается тем, что вращающийся вместе с валом насоса диск снабжен ребрами (лопатками), причем вращающийся вместе с валом насоса диск на стороне, обращенной к неподвижному диску, может иметь гладкую поверхность, а ребра могут располагаться на противолежащей стороне. И здесь ребра или направляющие лопатки также могут располагаться радиально или под любым углом и могут быть выполнены прямыми или изогнутыми. Этим достигается дальнейшее снижение потерь материала.

Один из вариантов изобретения отличается тем, что в корпусе сепаратора предусмотрено отверстие для промывной воды, соединяющееся с каналом, образованным ребрами вращающегося вместе с валом диска (рабочего колеса сепаратора), и предотвращающее забивание сепараторного устройства.

Если перед рабочим колесом насоса смонтирован ожижитель, который может быть выполнен как связанный с валом насоса ротор или как отделенный от вала насоса ротор, то суспензия волокнистого материала ожижается просто и воздух отделяется от материала. Волокнистый материал поступает в рабочее колесо насоса, где основная масса целлюлозы закачивается в спиральный корпус. При этом часть взвеси волокнистого материала (суспензии волокнистого материала с воздухом), которая продавливается сквозь дегазационные отверстия в рабочем колесе насоса, а также приносится возвратными потоками в заднюю зону рабочего колеса насоса, попадает в дегазационную или сепараторную камеру.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение описывается на примере со ссылкой на чертежи:

Фиг.1 - система подачи газосодержащей суспензии в уровне техники,

Фиг.2 - вариант центробежного насоса согласно изобретению,

Фиг.3 - разрез по III-III Фиг.2.

Осуществление изобретения

На Фиг.1 показана система подачи газосодержащей суспензии с устройством дегазации согласно уровню техники. Центробежный насос 1 здесь смонтирован в нижней части стояка 2, находящегося под большим резервуаром 3, например под отбельной башней или аналогичным узлом. Насос 1 включает выпускной трубопровод 4 для перекачиваемой среды, например суспензии волокнистого материала, а также включает на входе ротор 5, который целиком находится в стояке 2 и, взаимодействуя со стенкой стояка 2, должен вызывать турбулентность, приводящую к ожижению суспензии волокнистого материала. В выпускном трубопроводе 4 располагается регулировочный вентиль 6, соединенный с управляющим устройством 7.

Далее, насос 1 включает газоотводный трубопровод 8, в котором располагается регулировочный вентиль 9 и вакуумный насос 10. Управляющее устройство 7 управляет количеством материала в выпускном трубопроводе 4 с помощью регулировочного вентиля 6, а также, в частности, регулировочного вентиля 9 в газоотводном трубопроводе 8. Если уровень суспензии в резервуаре 3 и стояке 2, замеренный датчиком давления 11 у нижнего конца стояка 2, слишком высок и, в связи с этим, есть опасность попадания суспензии в газоотводный трубопровод 8, управляющее устройство 7 закрывает регулировочный вентиль 9. По существу, эта система позволяет обеспечить достаточное отделение газа при запуске и выключении системы.

На Фиг.2 показан разрез соответствующего настоящему изобретению центробежного насоса 1, включающего рабочее колесо 12 насоса и интегрированный с ним ожижитель 13. В рабочем колесе 12 вблизи оси 14 имеются отверстия 15 для отвода газа, собирающегося в ожижителе. На задней стороне рабочего колеса 12 насоса расположены ребра 16. Вследствие вращения рабочего колеса 12 ребра 16, находясь в газожидкостном потоке, проходящем через отверстия 15, подают волокна и жидкость обратно в насосную камеру. Далее, к рабочему колесу насоса примыкает сепараторное устройство 17. Последнее включает неподвижную статорную пластину 18 с неподвижными лопатками или ребрами 19, которая со стороны, обращенной к рабочему колесу 12 насоса, имеет гладкую поверхность 20, причем одна или несколько направляющих лопаток или ребер 19 расположены на противолежащей стороне, могут располагаться радиально или под любым углом и могут быть выполнены прямыми или изогнутыми. Кроме того, внутренний диаметр статорной пластины 18 больше внутреннего диаметра ребер 19 неподвижного диска 18 в этой зоне, чтобы обеспечить свободный проход суспензии воздуха/волокнистого материала. Это свободное пространство - почти до наружного диаметра вала насоса - может быть также облопачено лопатками статорной пластины 18. Рядом со статорной пластиной 18 посажен жестко связанный с валом насоса и вращающийся с его скоростью диск 22, играющий роль вращающегося рабочего колеса 22 сепаратора. Это рабочее колесо 22 сепаратора со стороны, обращенной к статорной пластине 18, имеет гладкую поверхность 23, а со стороны, обращенной от статорной пластины 18, включает одну или несколько лопаток или ребер 24. Диаметр этого вращающегося диска 22 меньше внутреннего диаметра корпуса 25 сепаратора, и между наружной периферией диска и корпусом 25 сепаратора образуется зазор 26, обеспечивающий проход воздушного потока, а также и волокон. Этот вращающийся диск 22 имеет сплошную поверхность без отверстий. Увеличение давления внутри сепаратора возможно только при наличии поверхности без отверстий. Тем самым в очень значительной мере предотвращается выход волокнистого материала в камеру дегазации, и воздух может выходить из насоса против перекачивающей подачи сепаратора. Во избежание забивания сепараторного устройства 17 сквозь отверстие 27 в насос может подаваться промывная вода.

В центробежных насосах для газосодержащих суспензий, например в насосах для суспензий средней концентрации, в зависимости от расхода и консистенции среды, волокнистый материал вдавливается сквозь отверстия 15 в камеру дегазации или, в данном случае, в сепараторное устройство 17. Этот волокнистый материал с помощью лопаток 24 подается рабочим колесом 22 сепаратора обратно в насос. В условиях работы, при которых в сепараторное устройство 17 или в камеру дегазации не вдавливается или вдавливается мало волокнистого материала, сквозь сепараторное устройство 17 продавливается, в зависимости от количества отсепарированного воздуха, больше или меньше воздуха. Этот воздух через канал 28, находящийся со стороны, обращенной от рабочего колеса 22 сепаратора, выводится из насоса с помощью вакуумного насоса или без такового. Таким образом, через сепараторное устройство 17 согласно настоящему изобретению происходит постоянная возвратная перекачка волокон, при этом она не мешает выходящему воздушному потоку. А благодаря тому, что рабочее колесо 22 сепаратора имеет сплошную поверхность без отверстий, предотвращается выход волокон.

Корпус 25 сепаратора с валом 21 насоса образует камеру газосборника 31 и содержит газоотводное отверстие (28) и подвод 27 промывной воды. Отделенный газ, в частности отделенный воздух, течет от задней стороны рабочего колеса 12 насоса через каналы, образованные ребрами 19 неподвижного диска 18, затем через зазор 26 и каналы, образованные ребрами 24 вращающегося диска 22, попадает в камеру газосборника 31 и оттуда через газоотводный трубопровод с дополнительным вакуумным насосом или без оного выводится из центробежного насоса 1.

На Фиг.3 показан разрез соответствующего настоящему изобретению центробежного насоса по III-III Фиг.2. На разрезе можно видеть вал 21, а также вращающийся диск 22 с ребрами 24, которые здесь выполнены прямыми. Далее, видны ребра 19 неподвижного диска 18, которые здесь, для примера, показаны изогнутыми. Но и ребра 19 неподвижного диска 18, и ребра 24 вращающегося диска 22 могут быть выполнены как прямыми, так и изогнутыми. Далее, на Фиг.3 виден зазор 26 между вращающимся диском 22 и корпусом 25. Видно также находящееся между неподвижным диском 18 и валом 21 насоса кольцевое пространство 29, через которое газожидкостная смесь поступает в сепараторное устройство 17.

При отсутствии сепараторного устройства всегда приходится идти на компромисс в отношении, с одной стороны, потерь волокна, а с другой, устойчивости работы и производительности насоса. Благодаря использованию сепараторного устройства согласно настоящему изобретению можно развязать потери волокна и устойчивость работы или производительность насоса.

Изобретение относится к центробежному насосу для подачи газосодержащей суспензии, в частности суспензии волокнистого материала, включающему рабочее колесо (12) насоса, по меньшей мере, с одним отверстием (15) в несущей пластине и ребрами (16) на задней стороне. Предусмотрено сепараторное устройство (17), включающее корпус (25) сепаратора с неподвижным диском (18) и диск (22), вращающийся вместе с валом (21) насоса. Сепараторное устройство (17) в корпусе насоса расположено, если смотреть на рабочее колесо (12) насоса в осевом направлении, с задней стороны рабочего колеса (12) вплотную к нему. Корпус (25) сепаратора включает камеру газосборника (31) с газоотводным трубопроводом (28). Диск (22), вращающийся вместе с валом (21) насоса, имеет сплошную поверхность (23) без отверстий. Благодаря этому могут быть снижены потери материала и достигнуто повышение устойчивости работы центробежного насоса при подаче газосодержащей суспензии, в частности суспензии волокнистого материала. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Центробежный насос для подачи газосодержащей суспензии волокнистого материала, включающий рабочее колесо (12) насоса, по меньшей мере, с одним отверстием (15) в несущей пластине и ребрами (16) на задней стороне, причем предусмотрено сепараторное устройство (17), включающее корпус (25) сепаратора со стенкой и диск (22), вращающийся вместе с валом (21) насоса, при этом сепараторное устройство (17) в корпусе насоса расположено, если смотреть на рабочее колесо (12) насоса в осевом направлении, с задней стороны рабочего колеса (12) вплотную к нему, причем корпус (25) сепаратора включает камеру газосборника (31) с газоотводным трубопроводом (28), а диск (22), вращающийся вместе с валом (21) насоса, имеет сплошную поверхность (23) без отверстий, отличающийся тем, что указанная стенка выполнена в виде неподвижного диска (18) и снабжена ребрами (19).

2. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что неподвижный диск (18) со стороны, обращенной к рабочему колесу (12) насоса, имеет гладкую поверхность (20), а ребра (19) расположены на противолежащей стороне.

3. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что вращающийся вместе с валом (21) насоса диск (22) снабжен ребрами (24).

4. Центробежный насос по п.3, отличающийся тем, что вращающийся вместе с валом (21) насоса диск (22) на стороне, обращенной к неподвижному диску (18), имеет гладкую поверхность (23), а ребра (24) расположены на противолежащей стороне.

5. Центробежный насос по п.3, отличающийся тем, что в корпусе (25) сепаратора предусмотрено отверстие (27) для промывной воды, сообщающееся по потоку с каналом, образованным ребрами (24) диска (22).

6. Центробежный насос по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что перед рабочим колесом (12) насоса смонтирован ожижитель.

7. Центробежный насос по п.6, отличающийся тем, что ожижитель выполнен в виде ротора, связанного с валом (21) насоса.

8. Центробежный насос по п.6, отличающийся тем, что ожижитель выполнен в виде ротора, отделенного от вала (21) насоса.