Изобретение относится к способу и к насосу для перекачивания высоковязких текучих сред в соответствии с ограничительной частью п. 1 и п. 10 формулы изобретения, соответственно.
Высоковязкие текучей среды, такие как тяжелое масло или другие продукты, могут перекачиваться посредством обычных центробежных насосов или поршневых насосов. Центробежные насосы имеют преимущество в том, что они генерируют только малую пульсацию по сравнению с поршневыми насосами и в том, что они не нуждаются в предохранительном клапане. Кроме того, центробежные насосы обеспечивают простое регулирование потока. Они поэтому часто используются в химической промышленности и на нефтеперерабатывающих заводах. Однако следует принимать во внимание, что производительность центробежных насосов зависит от вязкости перекачиваемой текучей среды. При более высокой вязкости потери мощности значительно увеличиваются, приводя к снижению напора, снижению скорости потока и снижению эффективности центробежного насоса.
Вязкость - это мера внутреннего трения, генерируемого в текущей текучей среде, и характеристическое свойство текучей среды. Далее используется так называемая кинематическая вязкость ν. Текучие среды, имеющие кинематическую вязкость больше 10-4 м2/с, называются высоковязкими текучими средами в данном описании.
Характеристики центробежного насоса для перекачивания вязких текучих сред могут быть определены, например, при помощи эмпирических поправочных коэффициентов, когда характеристики для перекачивания воды известны. Эти поправочные коэффициенты представляют собой средние числа по результатам испытаний и могут привести к неточным прогнозам, когда конфигурации насоса изменены.
Из публикации C.P.Hamkins и др. "Прогноз эффектов вязкости в центробежных насосах с учетом индивидуальных потерь", ImechE C112/87, 207-217, 1987, известен одномерный способ прогноза, который позволяет вычислять эффекты вязкости. Этот способ, например, может использоваться для проектирования рабочих колес для перекачивания высоковязких текучих сред.
Увеличение мощности при перекачивании высоковязких текучих сред, главным образом, вызвано потерями на дисковое трение. Для данного варианта, определенного рабочей точкой в вязком течении, потери на дисковое трение можно снизить при использовании рабочих колес с высокими коэффициентами ψ напора, например, больше 1,05 или больше 1,10. Коэффициент напора рабочего колеса может быть увеличен, например, посредством увеличения выходного угла лопатки и/или количества лопаток и/или выходной ширины рабочего колеса. Данный гидравлический выход тогда достигается с меньшим диаметром рабочего колеса, который приводит к меньшим потерям на дисковое трение.
Перекачивание высоковязкой текучей среды возможно до кинематической вязкости, составляющей приблизительно 5·10-3 м2/с. Однако использование центробежных насосов уже имеет тенденцию становиться неэкономичным при величинах вязкости 5·10-4 м2/с и выше. Увеличенная энергоемкость центробежных насосов для перекачивания высоковязких текучих сред и ограничение величин вязкости обычно уровнем ниже 5·10-4 м2/с неблагоприятны.
Целью настоящего изобретения является получение способа и насоса для перекачивания высоковязких текучих сред, благодаря которым эффективность насоса улучшается по сравнению с соответствующими обычными способами перекачивания и соответствующими обычными насосами.
Эта цель достигнута в соответствии с изобретением посредством способа, определенного в п. 1 и формулы изобретения, и насоса, определенного в п. 10 формулы изобретения.
В соответствии с изобретением способ перекачивания высоковязких текучих сред включает в себя получение насоса, имеющего кожух, вход, выход и закрытое или полуоткрытое рабочее колесо, с возможностью вращения скомпонованное в кожухе между входом и выходом и перекачивающее высоковязкую текучую среду от входа к выходу насоса, таким образом, вызывая или обратный поток или рециркулирующий поток текучей среды или оба, при этом обратный поток проходит через первую боковую камеру между передним диском рабочего колеса и кожухом, и рециркулирующий поток создает обмен текучей среды между перекачиваемой текучей средой и первой боковой камерой и/или второй боковой камерой между задним диском рабочего колеса и кожухом. Согласно способу дисковое трение между передним и/или задним диском рабочего колеса с одной стороны и кожуха с другой стороны уменьшено посредством ограничения обратного потока и/или рециркулирующего потока и снижения вязкости текучей среды, содержащейся в первой и/или второй боковой камере, соответственно, или посредством увеличения температуры текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере, по меньшей мере, на 10°C выше температуры перекачиваемой текучей среды, или посредством нагнетания текучей среды в соответствующую боковую камеру, или обоими, при этом нагнетаемая текучая среда имеет вязкость, которая ниже вязкости перекачиваемой текучей среды. Температура перекачиваемой текучей среды, например, может быть измерена в коллекторной части кожуха, такой как спиральная камера для сбора перекачанной текучей среды, поступающей от рабочего колеса.
В контексте настоящего описания рабочее колесо, имеющее, передний диск и задний диск, упоминается как закрытое рабочее колесо, в то время как рабочее колесо, имеющее задний диск, но не имеющее переднего диска, называют полуоткрытым рабочим колесом.
Вязкость текучей среды, содержащейся в первой и/или второй боковой камере соответственно, предпочтительно, снижают, например, на более чем 16%, или более чем 24%, или более чем 40% относительно вязкости перекачиваемой текучей среды.
Температура текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере, обычно, по меньшей мере, на 12°C или, по меньшей мере, на 16°C, или, по меньшей мере, на 24°C выше температуры перекачиваемой текучей среды.
В предпочтительном варианте осуществления способа температуру текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере, увеличивают посредством активного нагрева нагревателем и/или нагнетания нагретой текучей среды. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения температура текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере, увеличивается посредством пассивного нагревания, когда для пассивного нагревания обратный поток или рециркулирующий поток, соответственно, ограничивают таким образом, что достигается равновесие теплового потока в соответствующей боковой камере между теплом, генерируемым дисковым трением с одной стороны, и теплом, извлеченным конвекцией и теплопередачей с другой стороны, при температуре, которая, по меньшей мере, на 10°C выше температуры перекачиваемой текучей среды.
Обратный поток, например, может быть ограничен посредством применения уплотнительного элемента между рабочим колесом и кожухом на стороне входа рабочего колеса. Также можно ограничивать обратный поток и/или рециркулирующий поток, соответственно, посредством применения уплотнительного элемента между рабочим колесом и кожухом на стороне выхода рабочего колеса.
Вязкость нагнетаемой текучей среды обычно ниже вязкости перекачиваемой текучей среды с коэффициентом, по меньшей мере, 1,6 или, по меньшей мере, 2, или, по меньшей мере, 3.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения нагнетаемая текучая среда имеет более высокую температуру, чем перекачиваемая текучая среда и/или чем текучая среда, содержащаяся в соответствующей боковой камере. Нагнетаемая текучая среда, например, может быть отобрана из перекачиваемой текучей среды и нагрета перед нагнетанием. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения нагнетаемая текучая среда представляет собой разбавитель для разбавления текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере. Например, легкое дистиллятное топливо или дизельное топливо могут использоваться в качестве разбавителя, когда перекачиваются высоковязкие масла или высоковязкие текучей среды.
Вязкость перекачиваемой текучей среды обычно составляет, по меньшей мере, 5·10-5 м2/с или, по меньшей мере, 2·10-4 м2/с, или, по меньшей мере, 5·10-4 м2/с.
Насос для перекачивания высоковязких текучих сред, соответствующий изобретению, включает в себя кожух, вход, выход и закрытое или полуоткрытое рабочее колесо, с возможностью вращения скомпонованное в кожухе между входом и выходом, и имеет или первую боковую камеру между передним диском рабочего колеса и кожухом, или вторую боковую камеру между задним диском рабочего колеса и кожухом или обе. Насос в соответствии с изобретением также снабжен или уплотнительным элементом между рабочим колесом и кожухом на стороне входа рабочего колеса, или, по меньшей мере, одним уплотнительным элементом между рабочим колесом и кожухом на стороне выхода рабочего колеса, или обоими, и/или нагнетательным каналом, ведущим в соответствующую боковую камеру, при этом уплотнительный элемент на стороне входа рабочего колеса способен ограничивать обратный поток через первую боковую камеру, уплотнительным элементом на стороне выхода рабочего колеса, способным ограничивать обратный поток через первую боковую камеру и/или ограничивать рециркулирующий поток между перекачиваемой текучей средой и первой или второй боковой камерой, при этом указанный уплотнительный элемент или элементы позволяют текучей среде, содержащейся в соответствующей боковой камере, нагреваться при работе до температур, которые, по меньшей мере, на 10°C выше температуры перекачиваемой текучей среды, для снижения вязкости текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере, и нагнетательный канал позволяет вводить текучую среду в соответствующую боковую камеру для снижения вязкости текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения уплотнительный элемент или элементы способны ограничивать обратный поток или рециркулирующий поток таким образом, что в соответствующей боковой камере достигается равновесие теплового потока между теплом, генерируемым дисковым трением с одной стороны, и теплом, извлекаемым конвекцией и теплопередачей с другой стороны, при работе при температуре, которая, по меньшей мере, на 10°C выше температуры перекачиваемой текучей среды, для уменьшения дискового трения между передним или задним диском рабочего колеса и кожухом.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения насос включает в себя, по меньшей мере, один нагреватель для нагревания текучей среды в соответствующей боковой камере или для нагревания текучей среды, которая будет введена в соответствующую боковую камеру, для уменьшения дискового трения между передним или задним диском рабочего колеса и кожухом, соответственно.
Насос может дополнительно включать в себя источник текучей среды, соединенный с нагнетательным каналом для снабжения текучей средой для нагнетания в соответствующую боковую камеру.
Уплотнительный элемент или элементы на стороне входа или выхода рабочего колеса, например, может представлять собой или содержать уплотнительный промежуток или гребенчатое уплотнение, или щеточное уплотнение, или уплотнение с плавающими кольцами, или поршневое кольцо или их комбинации.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения рабочее колесо имеет высокий коэффициент напора, например, коэффициент напора выше 1,05 или выше 1,10.
Способ и насос согласно изобретению имеют преимущество в том, что благодаря снижению вязкости текучей среды в соответствующей боковой камере между передним и/или задним диском рабочего колеса и кожухом дисковое трение снижается, и эффективность улучшается по сравнению с соответствующими обычными способами перекачивания и с соответствующими обычными насосами.
Приведенное выше описание примеров осуществления изобретения и вариантов служит просто примером. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения можно наблюдать в зависимых пунктах формулы изобретения и на чертежах. Кроме того, в контексте настоящего изобретения индивидуальные признаки, отличные от описанных или показанных примеров осуществления изобретения и от описанных или показанных вариантов, могут сочетаться друг с другом для формирования новых вариантов осуществления изобретения.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на конкретный вариант его осуществления и со ссылками на чертежи.
Фиг. 1 - вид продольного сечения через две ступени многоступенчатого насоса в соответствии с известным уровнем техники;
фиг. 2A - вид продольного сечения ступени одноступенчатого насоса, иллюстрирующий обратный поток;
фиг. 2B - схематический вид продольного сечения ступени одноступенчатого насоса, показывающий рециркулирующий поток;
фиг. 3 - подробный вид рабочего колеса и кожуха насоса согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 4 - подробный вид рабочего колеса и кожуха насоса в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 показано продольное сечение через две ступени многоступенчатого насоса в соответствии с известным уровнем техники. Насос 1 имеет, по меньшей мере, две последовательные ступени 10.1, 10.2 насоса для перекачивания высоковязких текучих сред и может иметь столько ступеней, сколько целесообразно. Каждая ступень включает в себя вход 7.1, 7.2, выход 8.1, 8.2 и закрытое рабочее колесо 5.1, 5.2. Выход 8.1 первой ступени 10.1 соединен через П-образное колено 12.1 с входом 7.2 второй ступени 10.2. Насос 1 также включает в себя кожух 3 и боковые камеры 6.1, 6.1′, 6.2, 6.2', каждая из которых сформирована между передним диском 4.1, 4.2 или задним диском 4.1′, 4.2′ соответствующего рабочего колеса и кожухом. Кроме того, насос может также содержать общий вал 2, к которому прикреплены рабочие колеса 5.1, 5.2 и диффузорные элементы 11.1, 11.2, которые могут быть в случае необходимости скомпонованы на стороне выхода рабочих колес.
На фиг. 2A показан вид продольного сечения через одну ступень насоса, иллюстрирующий обратный поток через боковую камеру 6, сформированную между передним диском 4 рабочего колеса 5 и кожухом 3. Обратный поток 15, выходящий из выхода 8 к входу 7 через боковую камеру 6, создается, когда текучая среда перекачивается от входа к выходу. Потери из-за обратного потока через боковую камеру 6 уменьшаются, когда вязкость перекачиваемой текучей среды увеличивается, и, таким образом, обычно не вызывают значительного беспокойства при перекачивании высоковязких текучих сред.
На фиг. 2B показан схематический вид продольного сечения через одну ступень насоса, показывающий рециркулирующий поток, протекающий в боковую камеру 6, 6′, сформированную соответственно, между передним диском 4 или задним диском 4′ рабочего колеса 5 и кожухом 3, и из нее. Рециркулирующий поток 16, 16′, который создает обмен по текучей среде между перекачиваемой текучей средой с одной или обеими из боковых камер 6, 6′, создается, когда текучая среда перекачивается от входа 7 к выходу 8. Потери вследствие рециркулирующего потока уменьшаются, когда вязкость перекачиваемой текучей среды увеличивается, и обычно, таким образом, имеют несущественное значение при перекачивании высоковязких текучих сред.
Подробный вид рабочего колеса и кожуха насоса 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 3. Насос 1, соответствующий изобретению, для перекачивания высоковязкой текучей среды включает в себя кожух 3, вход 7, выход 8 и закрытое или полуоткрытое рабочее колесо 5, с возможностью вращения скомпонованное в кожухе между входом и выходом и имеет или первую боковую камеру 6 между передним диском 4 рабочего колеса и кожухом 3, или вторую боковую камеру, не показанную на фиг. 3, между задним диском рабочего колеса и кожухом или ими обоими. Насос 1 в соответствии с изобретением также снабжен или уплотнительным элементом 7a, 7b между рабочим колесом 5 и кожухом 3 на стороне входа рабочего колеса или, по меньшей мере, одним уплотнительным элементом 8a, 8b между рабочим колесом 5 и кожухом 3 на стороне выхода рабочего колеса или обоих, и/или нагнетательным каналом 9, ведущим в соответствующую боковую камеру 6.
Уплотнительный элемент 7a, 7b на стороне входа рабочего колеса может ограничивать обратный поток через первую боковую камеру 6, и уплотнительный элемент 8a, 8b на стороне выхода рабочего колеса может ограничивать обратный поток через первую боковую камеру 6 и/или ограничивать рециркулирующий поток между перекачиваемой текучей средой и первой или второй боковой камерой 6 с уплотнительным элементом или элементами 7a, 7b, 8a, 8b, позволяющими текучей среде, содержащейся в соответствующей боковой камере 6, нагреваться при работе до температур, по меньшей мере, на 10°C выше температур перекачиваемой текучей среды для снижения вязкости текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере 6. Кроме того или в качестве альтернативы, нагнетательный канал 9 позволяет вводить текучую среду в соответствующую боковую камеру 6 для снижения вязкости текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере.
Уплотнительный элемент или элементы, предпочтительно, способны ограничивать обратный поток и/или рециркулирующий поток таким образом, что в соответствующей боковой камере 6 достигается равновесие теплового потока между теплом, генерируемым дисковым трением с одной стороны и теплом, извлеченным конвекцией и теплопередачей с другой стороны, при работе при температуре, которая, по меньшей мере, на 10°C выше температуры перекачиваемой текучей среды для уменьшения дискового трения между передним или задним диском рабочего колеса и кожухом.
Насос 1 может дополнительно включать в себя источник текучей среды (не показан на фиг. 3), соединенный с нагнетательным каналом 9 для подачи текучей среды для нагнетания в соответствующую боковую камеру 6.
Уплотнительный элемент или элементы 7a, 7b, 8a, 8b на стороне входа или выхода рабочего колеса 5, например, могут представлять собой или содержать уплотнительный промежуток или лабиринтное уплотнение, или гребенчатое уплотнение, или щеточное уплотнение, или уплотнение с плавающими кольцами, или поршневое кольцо, или их комбинации. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, насос 1, например, включает в себя уплотнительный промежуток 7a и уплотнение 7b с плавающими кольцами на стороне входа рабочего колеса 5 и уплотнительный промежуток 8a и щеточное уплотнение 8b на стороне выхода рабочего колеса.
На фиг. 4 показан подробный вид рабочего колеса и кожуха насоса 1 в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Насос 1 в соответствии с изобретением для перекачивания высоковязкой текучей среды включает в себя кожух 3, вход 7, выход 8 и закрытое или полуоткрытое рабочее колесо 5, с возможностью вращения скомпонованное в кожухе между входом и выходом и имеет или первую боковую камеру 6 между передним диском 4 рабочего колеса и кожухом 3, или вторую боковую камеру, не показанную на фиг. 4, между задним диском рабочего колеса и кожухом, или обе. Насос 1 в соответствии с изобретением также снабжен или уплотнительным элементом 7a, 7b между рабочим колесом 5 и кожухом 3 на стороне входа рабочего колеса, или, по меньшей мере, одним уплотнительным элементом 8a, 8b между рабочим колесом 5 и кожухом 3 на стороне выхода рабочего колеса или обоими, и/или нагнетательным каналом, не показанным на фиг. 4, который ведет в соответствующую боковую камеру.
Уплотнительный элемент 7a, 7b на стороне входа рабочего колеса может ограничивать обратный поток через первую боковую камеру 6, и уплотнительный элемент 8a, 8b на стороне выхода рабочего колеса может ограничивать обратный поток через первую боковую камеру 6 и/или ограничивать рециркулирующий поток между перекачиваемой текучей средой и первой или второй боковой камерой 6, при этом уплотнительный элемент или элементы 7a, 7b, 8a, 8b позволяют текучей среде, содержащейся в соответствующей боковой камере 6, нагреваться при работе до температур, по меньшей мере, на 10°C выше температуры перекачиваемой текучей среды для снижения вязкости текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере 6. Кроме того, или в качестве альтернативы, нагнетательный канал позволяет вводить текучую среду в соответствующую боковую камеру для снижения вязкости текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере.
Во втором варианте осуществления изобретения насос 1 также включает в себя, по меньшей мере, один нагреватель 14 для нагревания текучей среды в соответствующей боковой камере 6 или для нагревания текучей среды, которая будет введена в соответствующую боковую камеру для снижения вязкости текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере и уменьшения дискового трения между передним или задним диском рабочего колеса и кожухом соответственно. По меньшей мере, один нагреватель 14, например, может быть снабжен, как показано на фиг. 4, изоляторами 13, 13′ на кожухе 3.
Уплотнительный элемент или элементы 7a, 7b, 8a, 8b на стороне входа или выхода рабочего колеса 5, например, могут представлять собой или содержать уплотнительный промежуток или лабиринтное уплотнение, или гребенчатое уплотнение, или щеточное уплотнение, или уплотнение с плавающими кольцами или поршневое кольцо или их комбинации. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 4, насос 1, например, включает в себя уплотнительный промежуток 7a и гребенчатое уплотнение 7b на стороне входа рабочего колеса 5 и уплотнительный промежуток 8a с зубчатостями 8b на стороне выхода рабочего колеса.
Относительно дополнительных предпочтительных конструкционных признаков и вариантов ссылка сделана на приведенное выше описание варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 3.
Независимо от варианта осуществления изобретения или варианта конструкции насос 1, например, может, быть выполнен как насос с радиальным, осевым или смешанным потоком и может иметь одну ступень или две или больше ступеней, как показано на фиг. 1.
Также может быть предпочтительным оборудование насоса 1 рабочим колесом или рабочими колесами, имеющими высокий коэффициент напора, например, коэффициент напора выше 1,05 или выше 1,10 для снижения площади активной поверхности диска или дисков и для уменьшения дискового трения.
Рабочее колесо, имеющее высокий коэффициент напора, имеет выходной угол лопатки, который обычно больше 30° или больше 40°, или больше 50°, и/или имеет обычно больше 6 или больше 8, или больше 12 лопаток, и/или имеет ширину выхода рабочего колеса, которая обычно больше 0,16·(D2-D1) или больше 0,24·(D2-D1), где D1 обозначает диаметр передней кромки лопаток, и D2 обозначает диаметр задней кромки лопаток в среднем сечении лопаток.
Обычно рабочие колеса с высоким коэффициентом напора редко выбирают из-за неустойчивых характеристик, получаемых с этими рабочими колесами при перекачивании воды или текучих сред уменьшенной вязкости. Однако характеристики рабочих колес с высоким коэффициентом напора имеют тенденцию быть более устойчивыми при перекачивании высоковязких текучих сред. Таким образом, для перекачивания высоковязких текучих сред выходной угол лопатки, количество лопаток и ширина выхода рабочего колеса могут быть отобраны большими, чем обычно для перекачивания менее вязких текучих сред, таких как вода.
Вариант выполнения способа, соответствующего изобретению, для перекачивания высоковязких текучих сред будет описан далее со ссылками на фиг. 2A-4. Способ, соответствующий изобретению, включает в себя получение насоса 1, имеющего кожух 3, вход 7, выход 8 и закрытое или полуоткрытое рабочее колесо 5, с возможностью вращения скомпонованное в кожухе между входом и выходом, перекачивание высоковязкой текучей среды от входа к выходу насоса, таким образом, вызывая или обратный поток 15, или рециркулирующий поток 16, 16′ текучей среды или оба, при этом обратный поток 15 проходит через первую боковую камеру 6 между передним диском 4 рабочего колеса и кожухом 3, при этом рециркулирующий поток 16, 16′ обеспечивает обмен потока текучей среды между перекачиваемой текучей средой и первой боковой камерой 6 и/или второй боковой камерой 6′ между задним диском 4′ рабочего колеса и кожухом 3.
Согласно способу, соответствующему изобретению, дисковое трение между передним и/или задним диском 4, 4′ рабочего колеса с одной стороны и кожуха 3 с другой стороны уменьшено посредством ограничения обратного потока 15 и/или рециркулирующего потока 16, 16′ и снижения вязкости текучей среды, содержащейся в первой и/или второй боковой камере 6, 6′ соответственно, или увеличения температуры текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере 6, 6′, по меньшей мере, на 10°C выше температуры перекачиваемой текучей среды, или введения текучей среды в соответствующую боковую камеру 6, 6′ или обе, при этом закачиваемая текучая среда имеет вязкость, которая ниже вязкости перекачиваемой текучей среды.
Вязкость текучей среды, содержащейся в первой и/или второй боковой камере 6, 6′, соответственно, предпочтительно, снижают, например, больше чем на 16% или больше чем на 24%, или больше чем на 40% относительно вязкости перекачиваемой текучей среды.
Температура текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере 6, 6′, обычно составляет температуру, по меньшей мере, на 12°C или, по меньшей мере, на 16°C или, по меньшей мере, на 24°C выше, чем температура перекачиваемой текучей среды.
В предпочтительном варианте осуществления способа температуру текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере 6, 6′, увеличивают посредством активного нагревания нагревателем 14 и/или введения горячей текучей среды. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения температуру текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере 6, 6′, увеличивают посредством пассивного нагревания, при этом для пассивного нагревания обратный поток 15 или рециркулирующий поток 16, 16′ соответственно ограничен таким образом, что равновесие теплового потока в соответствующей боковой камере между теплом, выделяемым дисковым трением с одной стороны и теплом, извлекаемым конвекцией и теплопередачей с другой стороны, достигается при температуре, которая, по меньшей мере, на 10°C выше температуры перекачиваемой текучей среды.
Обратный поток 15, например, может, быть ограничен посредством применения уплотнительного элемента 7a, 7b между рабочим колесом 5 и кожухом 3 на стороне входа рабочего колеса. Также можно ограничивать обратный поток 15 и/или рециркулирующий поток 16, 16′ соответственно, посредством применения одного или более уплотнительных элементов 8a, 8b между рабочим колесом 5 и кожухом 3 на стороне выхода рабочего колеса.
Вязкость нагнетаемой текучей среды обычно ниже вязкости перекачиваемой текучей среды с коэффициентом, по меньшей мере, 2 или, по меньшей мере, 3.
В предпочтительном варианте осуществления способа нагнетаемая текучая среда имеет более высокую температуру, чем у перекачиваемой текучей среды и/или текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере. Нагнетаемая текучая среда, например, может быть отобрана из перекачиваемой текучей среды и нагрета перед нагнетанием. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения нагнетаемая текучая среда представляет собой разбавитель для разбавления текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере. В качестве разбавителя, например, могут использоваться легкое дистиллятное топливо или дизельное топливо для перекачивания высоковязких масел или высоковязких текучих сред.
Также может быть предпочтительно оборудовать насос 1 рабочим колесом или рабочими колесами, имеющими высокий коэффициент напора, например, коэффициент напора выше 1,05 или выше 1,10 для уменьшения площади активной поверхности диска или дисков и для уменьшения дискового трения.
Вязкость перекачиваемой текучей среды обычно составляет, по меньшей мере, 5·10-5 м2/с или, по меньшей мере, 2·10-4 м2/с или, по меньшей мере, 5·10-4 м2/с.
Способ и насос согласно изобретению для перекачивания высоковязких текучих сред имеет преимущество в том, что они позволяют строить больше экономичных насосных установок, так как привод насоса может быть менее мощным благодаря снижению дискового трения и, таким образом, снижению потерь мощности насоса по сравнению с потерями мощности обычных насосов для перекачивания высоковязких текучих сред.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА, ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, А ТАКЖЕ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ | 2015 |
|
RU2688066C2 |
| РОТОР ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ПРОТОЧНОЙ МАШИНЫ И ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ПРОТОЧНАЯ МАШИНА | 2014 |
|
RU2659843C2 |
| НАСОС ДИСКОВОГО ТИПА | 2012 |
|
RU2518716C2 |
| РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА | 2013 |
|
RU2635739C2 |
| ХИМИЧЕСКИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2506461C1 |
| Устройство и способ нагнетания давления текучей среды | 2016 |
|
RU2617614C1 |
| ХИМИЧЕСКИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ | 2013 |
|
RU2506460C1 |
| ХИМИЧЕСКИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ НАСОС С РАБОЧИМ КОЛЕСОМ ЗАКРЫТОГО ТИПА (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2505709C1 |
| КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОДЕЛЬНЫЙ РЯД ХИМИЧЕСКИХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ НАСОСОВ И СПОСОБ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЖИДКОСТНЫХ СРЕД НАСОСАМИ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛЬНОГО РЯДА (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2510612C1 |
| Центробежный насос для отделения захваченного газа от обрабатываемой текучей среды и центробежный насос для отделения газа от перекачиваемой газосодержащей волокнистой суспензии | 1990 |
|
SU1825402A3 |
Группа изобретений относится к насосам для перекачивания высоковязких текучих сред. Насос (1) для перекачивания высоковязких текучих сред содержит кожух (3), вход (7), выход (8) и закрытое рабочее колесо (5), с возможностью вращения скомпонованное в кожухе (3) между входом и выходом. Насос имеет боковую камеру (6) между диском (4) рабочего колеса и кожухом (3) и включает уплотнительные элементы (7a, 7b, 8a, 8b) между рабочим колесом (5) и кожухом (3) на стороне входа и на стороне выхода рабочего колеса для ограничения обратного потока через боковую камеру (6) и для обеспечения нагревания текучей среды, содержащейся в боковой камере. Насос имеет нагнетательный канал (9), ведущий в боковую камеру (6), для нагнетания текучей среды в боковую камеру (6) для уменьшения трения между диском (4) рабочего колеса и кожухом (3). Группа изобретений направлена на повышение эффективности перекачивания высоковязких текучих сред. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Способ перекачивания высоковязких текучих сред, включающий обеспечение насоса (1), имеющего кожух (3), вход (7), выход (8) и закрытое или полуоткрытое рабочее колесо (5), расположенное с возможностью вращения в кожухе между входом и выходом, перекачивание высоковязкой текучей среды от входа к выходу насоса, таким образом, вызывая или обратный поток (15), или рециркулирующий поток (16, 16′) текучей среды, или оба потока, при этом обратный поток (15) проходит через первую боковую камеру (6) между передним диском (4) рабочего колеса и кожухом (3), и рециркулирующий поток (16, 16′) осуществляет обмен текучей среды между перекачиваемой текучей средой и первой боковой камерой (6) и/или второй боковой камерой (6′) между задним диском (4′) рабочего колеса и кожухом (3), отличающийся тем, что дисковое трение между передним и/или задним диском (4, 4′) рабочего колеса и кожуха (3) уменьшено посредством ограничения обратного потока (15) и/или рециркулирующего потока (16, 16′) и снижения вязкости текучей среды, содержащейся в первой и/или второй боковой камере (6, 6′) соответственно, или посредством увеличения температуры текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере (6, 6′), по меньшей мере, на 10°С выше температуры перекачиваемой текучей среды, или посредством нагнетания текучей среды в соответствующую боковую камеру (6, 6′), или посредством и того и другого, при этом нагнетаемая текучая среда имеет вязкость, которая ниже вязкости перекачиваемой текучей среды.
2. Способ по п. 1, в котором вязкость текучей среды, содержащейся в первой и/или второй боковой камере (6, 6′) соответственно, снижают больше чем на 16%, или больше чем на 24%, или больше чем на 40% относительно вязкости перекачиваемой текучей среды.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором температура текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере (6, 6′), по меньшей мере, на 12°С, или, по меньшей мере, на 16°С, или, по меньшей мере, на 24°С выше температуры перекачиваемой текучей среды.
4. Способ по п. 1, в котором температуру текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере (6, 6′), увеличивают посредством активного нагревания нагревателем (14), и/или посредством нагнетания горячей текучей среды, и/или посредством пассивного нагревания таким образом, что пассивное нагревание обратного потока (15) и/или рециркулирующего потока (16, 16′) соответственно ограничивается таким образом, что достигается равновесие теплового потока в соответствующей боковой камере (6, 6′) между теплом, генерируемым дисковым трением с одной стороны, и теплом, извлекаемым конвекцией и теплопередачей с другой стороны, при температуре, которая является, по меньшей мере, на 10°С выше температуры перекачиваемой текучей среды.
5. Способ по п. 1, в котором обратный поток (15) ограничен посредством применения уплотнительного элемента (7а, 7b) между рабочим колесом (5) и кожухом (3) на стороне входа рабочего колеса.
6. Способ по п. 1, в котором обратный поток (15) и/или рециркулирующий поток (16, 16′) соответственно ограничен посредством применения уплотнительного элемента (8а, 8b) между рабочим колесом (5) и кожухом (3) на стороне выхода рабочего колеса.
7. Способ по п. 1, в котором нагнетаемая текучая среда имеет вязкость, которая ниже вязкости перекачиваемой текучей среды с коэффициентом, по меньшей мере, 2 или, по меньшей мере, 3.
8. Способ по п. 7, в котором нагнетаемая текучая среда имеет более высокую температуру, чем текучая среда, содержащаяся в соответствующей боковой камере (6, 6′), и/или в котором нагнетаемая текучая среда разбавляет текучую среду, содержащуюся в соответствующей боковой камере (6, 6′).
9. Способ по п. 1, в котором вязкость перекачиваемой текучей среды составляет, по меньшей мере, 5·10-5 м2/с, или, по меньшей мере, 2·10-4 м2/с, или, по меньшей мере, 5·10-4 м2/с.
10. Насос (1) для перекачивания высоковязких текучих сред, включающий в себя кожух (3), вход (7), выход (8) и закрытое или полуоткрытое рабочее колесо (5), расположенное с возможностью вращения в кожухе между входом и выходом, при этом насос имеет или первую боковую камеру (6) между передним диском (4) рабочего колеса и кожухом (3), или вторую боковую камеру (6′) между задним диском (4′) рабочего колеса и кожухом (3), или обе камеры, отличающийся тем, что насос (1) снабжен либо уплотнительным элементом (7а, 7b) между рабочим колесом (5) и кожухом (3) на стороне входа рабочего колеса, или, по меньшей мере, одним уплотнительным элементом (8а, 8b) между рабочим колесом (5) и кожухом (3) на стороне выхода рабочего колеса, или обоими уплотнительными элементами и/или нагнетательным каналом (9), ведущим в соответствующую боковую камеру (6, 6′), при этом уплотнительный элемент (7а, 7b) на стороне входа рабочего колеса способен ограничивать обратный поток (15) через первую боковую камеру (6), причем уплотнительный элемент (8а, 8b) на стороне выхода рабочего колеса способен ограничивать обратный поток (15) через первую боковую камеру (6) и/или ограничивать рециркулирующий поток (16, 16′) между перекачиваемой текучей средой и первой или второй боковой камерой (6, 6′), причем указанный уплотнительный элемент или элементы (7а, 7b, 8а, 8b) позволяют текучей среде, содержащейся в соответствующей боковой камере (6, 6′), нагреваться при работе до температур, по меньшей мере, на 10°С выше температуры перекачиваемой текучей среды для снижения вязкости текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере (6, 6′), при этом нагнетательный канал (9) обеспечивает возможность нагнетания текучей среды в соответствующую боковую камеру для снижения вязкости текучей среды, содержащейся в соответствующей боковой камере (6, 6′)·
11. Насос по п. 10, в котором уплотнительный элемент или элементы (7а, 7b, 8а, 8b) могут ограничивать обратный поток (15) или рециркулирующий поток (16, 16′) таким образом, что в соответствующей боковой камере (6, 6′) равновесие теплового потока между теплом, генерируемым дисковым трением с одной стороны, и теплом, извлекаемым посредством конвекции и теплопередачи с другой стороны, достигается при работе при температуре, которая, по меньшей мере, на 10°С выше температуры перекачиваемой текучей среды.
12. Насос по одному из пп. 10 или 11, включающий в себя, по меньшей мере, один нагреватель для нагревания текучей среды в соответствующей боковой камере (6, 6′) или для нагревания текучей среды, подлежащей нагнетанию в соответствующую боковую камеру для уменьшения дискового трения между передним или задним диском (4, 4′) рабочего колеса и кожуха (3) соответственно.
13. Насос по п. 10, дополнительно включающий в себя источник текучей среды, соединенный с нагнетательным каналом (9) для обеспечения текучей среды для нагнетания в соответствующую боковую камеру (6, 6′).
14. Насос по п. 10, в котором уплотнительный элемент или элементы (7а, 7b, 8а, 8b) на стороне входа или выхода рабочего колеса (5) выполняют как содержащий/содержащие уплотнительный промежуток, или гребенчатое уплотнение, или щеточное уплотнение, или уплотнение с плавающими кольцами, или поршневое кольцо.
15. Насос по п. 10, в котором рабочее колесо (5) имеет высокий коэффициент напора, в частности коэффициент напора, составляющий более 1,05 или более 1,10.
| СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА | 2007 |
|
RU2349691C2 |
| Асинхронный вентильный каскад | 1980 |
|
SU928588A1 |
