Насос для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей Советский патент 1984 года по МПК F04F1/00 

Изобретение относится к насосоетроениюг в частности к конструкции насоса для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей, и может быть использонано при проектировании гидротранспортныя: установок в различных отраслях народного хозяйства. Известен насос для перекачивания жидкостей - насос-дозатор замещения,, содержащий по меньшей мере одну рабо .чую камеру с всасывающим и нагнетательным клапанами, воздухоподвод и запорную арматуру l . Недостатком насоса является слож.ность конструкции. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является насос для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей, содержащий подклю ченный к источнику сжатох о газа нагнетательный ка,нал и всасывающую щель; сообщенную с каналом отверстиями р соосными по общей нормали к поверхностям, образующим щель 2 « Недостатками известного насоса яв ляются высо;сие энергозатра7;ы и сложность конструкции, что связано, в частности с необходимостью использования импульсного источника сжатого газа. Цель изобретения - снижение энергозатрат и упрощение конструкции, Поставленная цель достигается .тем,- что насос для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей содержащий подключенный к источнш у сжатого газа нагнетательный канал и всасывающую щель-, сообш;енную с кана лом отверстиями, соосны№-1 по общей нормали к поверхностям, обрг1зующим щель, перед всасывающей щелью по коду потока снабжен в нагнетательном , канале дросселем а зсасьшаквдая адель I выполнен а капи.плярной и имеет постоянный размер в направлении общих нормалей к поверхностям,образующим щель. На фиг,/ изображена схема насоса для перекачивания жидкостей и газозкидкостных смесей,- на фиг„2 схема образования вытесняемой пленкИр на - схема сил, действующих при отрыве пленки, на фиг.4 - на сосная установка с насосом для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей Насос для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей содержит под ключенный к источнику 1 сжатого газа нагнетательный канал 2 и всасывакадую мель 3„ сообщенную с каналом 2 отвер стиями 4 и 5, соосньши ЕЮ общей нормали к поверхностям 6 и 7,обраэуквдим-щель 3«Насос перед всасывакяцей щелью I 3 по коду потока снабжен в нагнетательном кана-пв 2 дроссе-лем 8р а вса сывагдаая а,влъ 3 выполнена капи тлярно н имеет постоянный размер в направлё НИИ общих нормалей к поверхностям 6 и 7, образующим щель 3, Нагнетатель ый канал 2 снабжен манометром 9, а к щели 3 подсоединены входной 10 и.выходной 11 патрубки. Дроссель 8 может быть выполнен в виде капиллярно-пористого несмачиваемого жидкостью тела. Насос для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей работает следукщкм образом, Перед запуском все полости вакуУ№зруются, после чего входной патрубок 10 и всасывающую щель 3. заполняют перекачиваемой ждцкостью. Устанавливают давление э входном 10 и выходном 11 патрубках равное, например, р , в нагнетательном канале 2 давление Р , Причем Р2 Р. При этом в отверстиях 4 и 5 под действием сил поверхностного натяжения образуются искривленные поверхности раздела фаз - мениски с выпуклостью в сторо,ну всасывающей щели 3. Дроссель 8 может быть выполнен в виде несмачиваемого жидкостью тела, что препятствует проникновению жидкости в нагнетательный канал 2, Далее повышают давление в нагнетательном канаше 2 до рабочего давления Pj, которое по абсолютной величине больше давления Под действием перепада давлений Pj-Pg газ из нагнетательного канала 2 проходит через капиллярно-пористое тело - дроссель 8 к мениску ясидкости в отверстии 4 и вытесняет пленку . жидкости из отверстий 4 и 5 в выходной патрубок 11. При этом в зависимости от условий работы при вытесне НИИ пленки из отверстия 5 может образовываться газожидкостный пузырь илк иметь место разрыв пленки. Дальнейшее отделение жидкости от газа происходит в выходном патрубке 11, При выходе пленки или пузыря из отверстия 5 давление за .капйллярноnopHCTtiiM телом - дросселем 8 по ходу газа уменьшается, в отверстиях 4 и 5 снова образуются мениски, и процесс вьатеснения, пленки повторяется. На образование менисков, пленки или пузыря в отверстиях 4 и 5 расходуется жидкость., поступающая по всасыдог ющей щ€5ли 3 из входного патрубка 10. При этом давление жидкости в зоне отверстий 4 ii 5 - меньше давления Р,, на величину гидравлических потерь. Таким образом, жидкость из входного патрубка 10 с давлением Р р, нагнетается в выkoднoй патрубок 11 с давлением Ра , которое больше давления Р . Очевидно, что при работе насоса газ из нагнетательного канала 2 не должен попадать в всасываквдую щель 3, иначе он вытесняет оттуда 5ккдкость и нарушает этим работу носо с а в це:ломо ; Это возможно при следующих уело1зиях. Параметры работы насоса существен ным образом зависят от физико-химических свойств перекачива:емой жидкос ти, материала поверхностей 6 и 7, об разующих щель 3, и геометрии основны узлов и определяются следующей систе мой уравнений: 2-6/(м,5 -46-соз9/ 5, P3- w2-6/RV4 4 i- osS/d4 , R;-.6(|R;,,,5M/R;,,,j), Р - Рг 46/R 5 - -cos ®(5 . , где 6 коэффициент поверхностного натяжения на границе разде ла фаз жидкость-газ; краевой угол смачивания на границе жидкость-твердая поверхность - газ; (.,,пкамет:ра отверстий 4 и 5; Ч,,5 главные радиусы кривизны поверхностей раздела фаз, менисков соответственно во всасывающей щели 3 ив отверстиях 4 и Индекс / относится к моменту формирования пленки, индекс // - к моменту перед отрывом и отрыву плен ки. Уравнения (1) и (2) определяют условия, необходимые для образовани новой пленки после выдувания, отрыв старой (фиг.2). Условие, препятствующее проникновению газа в всасывающую щель 3 пе,ред отрывом пленки, определяется зависимостями .(3) - 5) (фиг.З). При равных диаметрах d , и с} отверстий 4 и 5 главные радиусы кривизны менисков приближенно можно принять R; s 2cosei«R;;,,., тогда И1(,3) . cos9ia4,,o, - расстояние между поверхностями б и 7 по нормали. При принятых допущениях решение представленной упрощенной системы уравнений приводит к выводу, что расстояние между поверхностями б и 7 должно быть меньше (1/3-1/5) Меньшее значение относится к случаю максимально возможного перепада давлений при данном размере отверстий 4 и 5. Вытеснение, отрыв пленки или пузыря может иметь место при сколько угодно низкой скорости прохождения рабочей газообразной среды через отверстия 4 и 5. Предлагаемый насос для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей позволяет перекачивать жидкости в область высокого давления экономично благодаря непосредственному использованию потенциальной энергии давления газообразной среды без ее преобразования в кинетическую энергию, сопровождающуюся большими потерями при смешении двух потоков с разными начальными скоростями. Првышению экономичности способствует также отсутствие подвижных частей и возможность работы с постоянным давлением газа в нагнетательном канале. Таким образом, снижаются энергозатраты и упрощается конструкция.

НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЯ, содержаишй подключенный к источнику сжатого газа иа гнетательный канал и всасываюс ую цель, сообщенную с каналом отверсти;1ми, соосными по общей нормали к поверхностям, образующим щель, отличающийся тем, что, с целью снижения знсргозатрат и упрощения конструкции, насос перед всасывающей щелью по ходу потока снабжен в нагнетательном канале дросселем, а всасывающая щель выполнена капиллярной и имеет постоянный размер в направлении о&цих нормалей к поверхностям, образующим щель. ::::Q 41

ybj, fly /ff

ff ffffffa, / ff

Pi, Газ