Установка для нагнетания газожидкостной смеси Советский патент 1987 года по МПК F04B23/10 

1

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосным установкам для нагнетания газожидкостной смеси.

Целью изобретения является повышение объемной подачи установки путем не.нтрализа1щи влияния инерции столба жидкости в дополнительной камере на такте нагнетания.

На фиг.1 изображена схема насосной установки для нагнетания газожидкостной смеси; на фиг.-2 - сечение А-А на фиг.1.

Установка для нагнетания газожид- костной смеси содержит источник сжатого газа 1, поршневой насос, вк.тао- чаюа1ий ЦИЛИНДР 2 с поршнем 3, приводимым в возвратно-поступательное движение кривошипно-шатунным механиз- мом, имеющим кривошип 4 и шатун 5. Насос имеет образованную в цилиндре 2 рабочую 6 и расположенную вертикально над ней дополнительную 7 камеры, к первой из которых при помощи обратного клапана 8 подключен дозировочный насос 9 для осуществления такта всасывания. В верхней части дополнительной камеры 7 размещены впускны клапаны 10 сжатого газа, соединенные при помощи газоввода 11 с источником сжатого газа 1, и нагнетательный клапан 12 газожидкостной смеси, выход которого сообщен с нагнетательным коллектором 13. Жидкость, запол- няющая дополнительную камеру 7, образует жидкостный порщень 14 со свободной поверхностью 15, обращенной к нагнетательному клапану 12,

Верхняя часть дополнительной .ка- меры 7 с объемом, равным половине объема рабочего цилиндра 2, вьтол- нена в продольном осевом сечении профилированной, сужающейся кверху, при этом последовательные снизу вверх величины площадей поперечных сечений профилированного участка 16 дополнительной камеры 7 уменьшаются пропор- . ционально уменьшению мгновенного значения скорости поршня 3, соответству ющего этому сечению, занимаемому поверхностью 15 жидкостного поршня 14, что позволяет нейтрализовать влияние инерции столба жидкости в дополнительной камере 7 во второй половине такта нагнетания. Профилированный участок дополнительной камеры 7 имеет диаметры бк Вк,

последовательных сверху вниз попереч

1307085

ных сечении

а.,-а

-t

а, а

.а

а -а , находящихся на расстоянии , V 7 7

ответственно л,, AJ , ..-, , . -п от верхней точки профиля камеры 7, отмеренном по ее оси, связанные с диаметром DHK поперечного сечения нижнего непрофилиров.анного участка дополнительной камеры 7, при помощи соотношения

к-, « к

1 . , K-Z,. Д . 2К- -(sin -Аде Dg), - диаметр i-ro поперечного сечения профилированного участка дополнительной камеры 7;

DHK. диаметр поперечного сечения непрофилированного нижнего участка дополнительной камеры 7; А - максимум функции (sin у+

+0,5Д sin 2ч ); If - угол поворота кривошипа 4, рад;

г

Q Q

Д K( отношение радиуса г кривошипа 4 к .дпине 1 его шатуна 5;

D.

2

квадрат отнощения диаметров непрофилированного нижнего участка дополни- т€ льной камеры 7 и поршня 3;

расстояние по оси допол-- нительной камеры 7 между верхней точкой профилированного участка и i-м поперечным сечением профилированного участка, м. Установка работает следующим образом.

При вращении кривошипа 4 изменяет- ся угол его поворота if, в результате чего поршень 3, связанный с кривоши- 5 пом 4 при помощи щатуна 5, совершает в цилиндре 2 возвратно-поступательное движение. Под действием поршня 3 жидкостный поршень 14 со .свободной поверхностью 15 также совершает возвратно-поступательное движение в вертикально расположенной дополнительной камере 7. При этом каждому значению угла поворота ц кривошипа 4 соответствует вполне опре- jj деленное положение поршня 3 в цилиндре 2 соответственно свободной поверхности 15 жидкостного поршня 14 в камере 7. При изменении угла Lf поворота кривошипа 4 от О до произво-г

днтся всасывающий ход поршня. 3, который движется из своего левого крайнего положения (показанного пунктиром на фиг,) в цилиндре 2 в сторону кривошипа 4, при этом свободная поверхность 15 жидкостного поршня 14 в дополнительной камере 7 опускается, газ с заданным избыточным давлением из газоввода 1I через впускные клапаны 10 поступает в дополн ительную ка- меру 7, одновременно в рабочую камеру 6 насоса через обратный клапан 8 вводится дозировочным насосом 9 заданный объем жидкости. При изменении

вошипно-шатунньгм приводом , размещенного в цилиндре поршня, включающий рабочую и расположенную вертикально над ней дополнительную цилиндрическую камеры, в верхней части последней из которых размещены впускные клапаны сжатого газа и нагнетательный клапан газожидкостной смеси, о т- личающаяся тем, что, с

угла поворота кривошипа А от ц до 5 сжатого газа и пор111невой насос с-кри- 2 li поршень 3 движется в нилиндре 2 в сторону уменьшения объема рабочей камеры 6, совершая ход нагнетания и вытесняя из нее жидкость в дополнительную камеру 7. Вытесняемая в до- 20 полнительиую камеру 7 жидкость в виде жидкостного поршня 14 в период первой половины хода поршня 3 поднимается в нижнюю цилиндрическую

часть этой камеры 7, а затем, в пе- 25 целью повьшшния объемной подачи риод второй половины хода поршня 3, . установки путем нейтрализации влия- продолжает подъем уже в зоне профи- ния инерции столба жидкости в допол лированного участка 16 дополни- нительной камере на такте нагнета- тельно камеры 7, сжимая газ до рабо- ния, верхняя часть дополнительной чего давления, при котором открыва- 30 камеры с объемом, равным половине ется нагнетательный клапан 12, пос- рабочего объема цгшиндра насоса, ле чего весь газ и технологически за- данньй объем жидкости из верхнего слоя жидкостного поршня 14, равньш.

объему, введенному в рабочую камеру 35 тельных сверху вниз поперечных сече 6 дозировочным насосом 9 на такте ний профилированного участка допол- всасывания, вытесняется через нагнетательный клапан 12 в нагнетательный коллектор 3, где происходит смешивание газа с жидкостью с образованием 40 газожидкостной смеси. В конце хода нагнетания в дополнительной камере 7 находится только жидкость. Далее 1дак- лы повторяются.

Таким образом, выполнение участ- 45 ка 16 дополнительной камеры 7 профилированным, как уже отмечалось.

выполнена в продольном осевом сечении профилировашюй, сужающейся кверху, причем диаметры последованительной камеры и диаметр поперечного сечения нижнего непрофилированного участка этой камеры находятся между собой в соотношении

.()

где 1)

Ък

D

- диаметр 1-го поперечного сечения профилированного участка дополнительной камеры;

-диаметр поперечного сечения непрофилированного, н гжнего участка дополнительной камеры;

позволяет нейтрализовать влияние и инерции столба жидкости в дополни- тельрой камере 7, поскольку пропор- циональность отношений площадей поперечных сечений профилированного участка 16 при равных положениях свободиой поверхности 15 жидкостного поршня 14, соответствующих знача- ниям мгновенных скоростей поршня 3, обеспечивает в первой половине всасывающего и во второй половине нагнетательного ходов поршня 3 движение свободной поверхности I5 жидкостного поршня 14 в дополнительной камере с постоянной скоростью, т.е. без ускорения, что позволяет повысить частоту враитения кривошипа А, увеличить число ходов поршня 3 в единицу времени и тем самым повысить величину объемной подачи установки.

Формула изобретения

Установка для нагнетания газожидкостной смеси, содержащая источник

вошипно-шатунньгм приводом , размещенного в цилиндре поршня, включающий рабочую и расположенную вертикально над ней дополнительную цилиндрическую камеры, в верхней части последней из которых размещены впускные клапаны сжатого газа и нагнетательный клапан газожидкостной смеси, о т- личающаяся тем, что, с

сжатого газа и пор111невой насос с-кри-

целью повьшшния объемной подачи установки путем нейтрализации влия- ния инерции столба жидкости в допол нительной камере на такте нагнета- ния, верхняя часть дополнительной камеры с объемом, равным половине рабочего объема цгшиндра насоса,

выполнена в продольном осевом сечении профилировашюй, сужающейся кверху, причем диаметры последовательных сверху вниз поперечных сече ний профилированного участка допол-

нительной камеры и диаметр поперечного сечения нижнего непрофилированного участка этой камеры находятся между собой в соотношении

.()

где 1)

Ък

D

нк

- диаметр 1-го поперечного сечения профилированного участка дополнительной камеры;

-диаметр поперечного сечения непрофилированного, н гжнего участка дополнительной камеры;

А - максимум функции (sin +0,5Л sin 2 IY);

ср - угол поворота кривошипа

насоса, рад;

1 г Д - - отношение радиуса кривогаи

па насоса - г к длине его шатуна - 1;

(f;a )

UK,

квадрат отношения диаметров нс;профилиропанного

нижнего участка дополнительной камеры и поршня насоса;

расстояние по оси дополнительной камеры между верхней точкой профилированного участка и i-м поперечным сечением ггрофи- лированнот о участка, м.

/Ъзог идкостнвя спесь

- l vfffocmb

А

Фиг1

Изобретение относится к области насосостроения и позволяет повысить объемную подачу установки путем нейтрализации влияния столба жидкости в дополнительной камере (ДК) на такте нагнетания. Нейтрализация инергши столба жидкости осуществляется выполнением участка 16 ДК 7 профилированным, сужающимся кверху. При этом диаметры последовательных сверху вниз поГтеречных сечений участка 16 и диаметр поперечного сечения нижней не профилированной части ДК 7 находятся между собой в соотношении: В кА/{в1п К Z ./А Vr + (/2) ./ArJ}/A, где D ВК. .- диаметр i-ro поперечного сечения профилированного участка ДК 7; Вц - диаметр поперечного сечения не профилированного участка ДК 7; А - максимум функции (з1пч +0,5Д sin 24); - угоп поворота кривошипа 4, рад; - отношение радиуса кривошипа 4 к длине шатуна 5; К () - квадрат отношения диаметров Вцк и поршня 3; Z, - расстояние по оси ДК 7 между верхней точкой участка 16 и i -M поперечным сечением участка 16, м. При этом в пер-вой половине всасывающего и во второй половине нагнетательного ходов поршня 3 обеспечивается движение свободной поверхности 15 жидкого поршня 14 в ДК 7 с постоянной скоростью, т.е. без ускорения, что позволяет повысить частоту вращения кривошипа, увеличить число ходов поршня 3 в единицу времени, тем самым повысить величину объемной подачи установки. 2 ил. а (Л со о о оо ел

Редактор Н.Горват

Составитель В.Чашки} Техред В.Кадар

Заказ 1605/30 Тираж 575Подписное

BliMHIIH Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К-35, Раутнская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужг ород, ул.Проектная, k

фи22

Корректор М.Шароши