Устройство для уменьшения содержания газа в жидкости Советский патент 1989 года по МПК B01D19/00 

1

Изобретение относится к устройству для уменьшения содержания газа в жидкости.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса.

На фиг,1 изображено устройство для уменьшения содержания fasa в жидкости; на фиг.2 - схема работы устройства для уменьшения содержания газа в жидкости в системе циркуляции жидкости; на фиг.З - вариант выполнения устройства с вспомогательным центробежным насосом; на фиг,4 - вспомогательные лопасти, развертка; на фиг.З- вариант выполнения устройства с расположенным в корпусе дегазатора устройством распыления; на фиг.6 - вариант выполнения распределителя из трубок; на фиг.7 - вариант выполнения трубок U-обраэного сечения с расширенными концами; на фиг.З и 9 - вариант выполнения распределителя в виде дискового корпуса.

Устройство содержит размещенный на трубопроводе 1 центробежный насос, содержащий корпус 2, рабочее колесо 3 на приводном валу 4 с осевой камерой 5 и лопастями 6, впускной 7 и выпускной 8 патрубки. По оси рабочего колеса выполнен всасываюший трубопровод 9 для отбора частичного потока жидкости. Рабочее колесо 3 имеет вспомогательные лопасти 10, расположенные снаружи на рабочем колесе ра- диально в зоне впускного патрубка 7. Корпус 2 насоса выполнен с вспомогательным трубопроводом 11. Устройство имеет подводящую трубу 12 с впрыскивающим соплом 13, соединяющую вспомогательный трубопровод 11 с осевой камерой 5. Устройство содержит дегазационную камеру 14, соединенную с вса

00

ю

00

ы

сывающим трубопроводом 9 и имеющую впускную 15, газовую 16 и жидкостную 17 зоны и выпускной трубопровод 18 для дегазированной жидкости. Осевая камера 5 выполнена в виде сопла 8ен- тури. Выпускной трубопровод 18 соединен с трубопроводом 1 перед насосом Проходное сечение трубопровода 1 в - месте соединения с трубопроводом 18 может быть меньше проходного сечения трубопровода I (фиг.2), На приводном валу 4 рабочего колеса 3 соосно установлен вспомогательный центробежный насос 19 (фиг.З), который размещен между всасывающим трубопроводом 9 и дегазационной камерой 14. Рабочее колесо вспомогательного насоса 9 выполнено с диаметром, большим диаметра рабочего колеса 6 основного насоса.,-. Камера 14 сообщена с насосом 19 посредством радиального соединительного отверстия 20, размещенного во впускной зоне 15 (фиг.) или в газовой зоне 16 камеры 14 (фиг.З). Камера 14 может быть снабжена расположенным под отверстием 20 отражателем 21 (фиг.З).

Устройство может быть снабжено спиральной вставкой 22, расположенной ь трубопроводе 1 перед центробежным насосом. Вспомогательные лопасти 10 могут быть установлены наклонно (). Устройство целесообразно снабдить устройством 23 распыления, расположенным в газовой зоне 16 дега эационной камеры 14 и выполненным в виде закрепленного па приводном валу 4 насоса распределителя 24 жидкости с расположенными вокруг него радиаль- ;го отбойными листами 25 (фиг.5). Распределитель 24 жидкости соединен с полым приводным валом 4 посредством отверстий 26. Распределитель 14 целесообразно выполнить из трубок 27, закрепленных на приводном валу 4, причем вал 4 закрыт с торца (фиг.6). Трубки 27 могут быть выполнены с U- образным поперечным сечением с расширенными выходными концами 28 (фиг.7). Распределитель 24 жидкости может быть выполнен также в виде дискового корпуса (фиг.8 и 9) с поперечными шлицами 29 на боковой поверхности. Одна из стенок 30 корпуса может быть закреплена на приводном валу 4, Шлицы 29 могут быть выполнены расширяющимися изнутри наружу (фиг.8). Неподвиж- пая стенка 31 дискового корпуса может быть снабжена направляющими листами

Q 5 0 5

0 Q с

5

0

5

32 (фиг.9) Для регулировки проходного сечения отверстия 20 используют установочный винт 33. Камера 14 снабжена впускным клапаном 34 для выпуска газа. В камере 14 можно установить спиральные проволоки 35 для успокоения жидкости. На внутренней стенке впускного патрубка 7 могут быть расположены радиальные лопасти 36 (фиг.З). Доступ к внутренней части насоса осуществляют через защищенное посредством резиновой мембраны смотровое отверстие 37. Дисковый корпус с помощью втулки 38 (фиг.9) насажен на конец приводного вала.

Верхняя граница 39 жидкости в дегазаторе поддерживается постоянной с помощью поплавка 40 (фиг. 5), который через рычажный механизм 41 взаимодействует с клапаном 34.

Устройство работает следующим образом.

Поток жидкости поступает по трубопроводу 1 в корпус 2 центробежного насоса. Частичный поток жидкости, насыщенный микропузырьками, отводится со стороны разрежения лопастей 6 насоса в осевую камеру 5 приводного вала 4 и проходит по валу в дегазационную камеру 14, где микропузырьки из частичного потока удаляют.-При этом ис- . пользуется эффект кавитации на стороне разрежения лопастей 6 насоса. Вследствие высоких скоростей вращения насоса (около 2800 об/мин) возникают кратковременные гидравлические удары и происходит внезапное падение давления, которое па теневой стороне, т.е. непосредственно позади лопастей 6 насоса, вызывает почти абсолютный вакуум и ведет к кратковременным явлениям кипения воды. Внезапное падение давления во много раз увеличивает содержание микропузырьков в частичном потоке при входе во всасывающий трубопровод 9, на что оказывает влияние, помимо мощности двигателя или насоса, форма лопастей 6 и вспомогательных лопастей 10 насоса, а также их число, размеры и расположение.

Так как частичный поток в замкнутой системе снова подводят в основной поток по трубопроводу 18, в основном трубопроводе остается жидкость без свободного воздуха, которая может поглощать газы или газовые подушки из трубопровода, образующиеся вследствие негерметичности и в областях

повышенных температур. Наличие в трубопроводе 1 спиральной вставки 22 способствует отделению бедного микропузырьками основного потока. Частичный поток может отсасываться или впрыскиваться в дегазационную камеру 14. Частичный поток жидкости может быть создан также из инжекторного потока, подаваемого от периферии рабочего колеса 3 насоса 2 через вспомогательный трубопровод 11 к осевой камере 5. Инжекторный поток, входящий с большой скоростью в осевую камеру 5, увлекает за собой смесь воды и воздуха из трубопровода 1 и впрыскивает смесь в дегазационную камеру 14,

Особенно эффективным является рабочее колесо с направленными радиаль- но вовнутрь лопастями 36, которые вы- эывают значительные гидравлические удары и быстро доводят воду до кипения.

Вспомогательный насос 19 создает необходимое давление всасывания для частичного потока жидкости и приводится в действие приводным валом основного насоса. Поток жидкости из вспомогательного насоса 9 поступает через радиальное соединительное отверстие 20 во впускнуто зону 15 дегазационной камеры. Если в случае пуска Б ход основного насоса во вспомогательный насос 19 попадают более крупные газовые пузырьки, чем микропузырьки частичного потока из насоса 19, то газовая подушка, неизбежно образующаяся в верхней области корпуса насоса, удаляется из корпуса насоса через отверстие 20 в газовую зону 16. При этом отражатель 21 (фиг.З) защищает чувствительные механические части в зоне дегазации.

Наиболее благоприятные соотношения давления всасывания достигаются тогда, когда диаметр рабочего колеса вспомогательного насоса больше, чем диаметр рабочего колеса основного насоса.

Наличие вспомогательных лопастей 10 в области впускного патрубка, расположенных на рабочем колесе радиаль- но наружу, и наличие вспомогательного трубопровода 11 в корпусе насоса, которые через подводящую трубу с впрыскивающим соплом направляют инжекторный поток в выполненную в виде сопла Вентури осевую камеру рабочего коле0

5

0

са, позволяет избежать необходимости во вспомогательном центробежном насо се при одновременном более быстром освобождении газов из жидкости. Между соплом Вентури и впрыскивающим соплом происходит внезапное падение давления, способствующее дегазации, Дальнейшая дегазация происходит в области разрежения сопла Вентури. Во вращающемся сопле Вентури центробежная сила вызывает освобождение газовых пузырьков и концентрирование их в центре.

Освобождение микропузырьков может быть еще более усилено при наклонном расположении вспомогательных лопастей рабочего колеса. Благодаря этому повышается не только скорость циркуляции в частичном потоке, но и выходная скорость инжекторного потока во впрыскивающем сопле подводящей трубы, вследствие чего достигается большее ускорение масс, которое усиливает раз- 5 режение в сопле Вентури. Большая

выходная скорость улучшает эффект увеличения содержащей газ воды из всасывающей трубы рабочего колеса- В зависимости от числа вспомогательных ло-- 0 пастей могут быть созданы (в зависимости от числа оборотов двигателя) высокочастотные пульсирующие скорости жидкости, которые оптимизируют эффект Вентури и почти исключают загрязнение 5 подводящих трубопроводов. Инжекторный поток отводится из напорной камеры в области выпускного патрубка центробежного насоса во вспомогательный трубопровод, так что имеющееся в напорной камере повышенное давление поддерживает интенсивность импульсов, генерированных вспомогательными лопастями. Вспомогательные лопасти оптимизируют, ускорение инфекционного потока.

В основном же разница между давлением выпускного патрубка и разрежением впускного патрубка достаточна для того, ; чтобы вытеснить поток воды из напорного пространства во вспомогательный трубопровод.

В корпусе дегазационной камеры 14 расположено устройство 23 распыления, которое имеет на выступающем внутрь камеры 14 полом приводном валу 4 насоса распределитель 24 жидкости с - расположенными в радиальной плоскости вокруг него отбойными листами 25. Рас- шределитель жидкости предпочтительно

0

5

0

5

связан через отверстия с полым простран- I ством или с центральным отверстием приводного вала, полый приводной вал при этом закрыт со стороны торца, если отверстия выполнены на боковой поверхности вала. При вращении приводного вала жидкость течет под действием центробежной силы, посредством распределителя направляется наружу и при выходе оказывается в газовой зоне камеры 14 в контакте с отбойными листами 25, которые в большом количестве расположены на возможно наименьшем расстоянии от распределителя вокруг него. Жидкость, выходящая из распределителя, при э-том размельчается неподвижными отбойными листами и превращается в туман, в котором отсутствуют микропузырьки. Корпус камеры 14 может быть выполнен с газовой зоной, во много раз большей жидкостной зоны.

Распределитель жидкости может быть выполнен из трубок, распределенных по периферии на приводном валу, закрытом со стороны торца, которые по каплям распыляют воду. Распределитель жидкости также может быть образован распределенным по периметру закрытого со стороны торца приводного вала U-образными трубопроводами с расширенными или притупленными торцами на выходе. Благодаря этому жидкость, выходя в виде тонкой пленки, благоприятствует удалению микропузырьков, причем КПД тем больше, чем тоньше пленка жидкости.

Тонкая пленка воды достигается также с помощью распределителя жидкости, выполненного в виде дискового корпуса с поперечными шлицами на боковой поверхности. Благодаря шлицам, предпочтительно расширяющимся изнутри наружу, например с углом, приблизительно равным 15°, может быть уменьшено давление воды, выбрасываемой через шлицы из внутреннего пространства корпуса.

В связи с тем, что может быть оп-д тимизировано движение воды при входе в шлицы, дисковый корпус может преимущественно иметь неподвижную стенку с расположенными на ней направляющими листами.

Таким образом, внутри устройства возникает особая циркуляция жидкости, в которой микропузырьки освобождаются со стороны разрежения основного и вспомогательного насосов, в пределах

0

5

0

5

0

S

0

5

0

5

камеры 14 отделяются от жидкости, а. в противном случае вновь подводятся в центральную область всасывающей трубы основного насоса.

Газовые пузырьки, поднимающиеся в камере 14, передаются оттуда через автоматически работающий спускной клапан 34 в атмосферу.

Во время пуска в действие устройства большие газовые пузырьки, попадающие во впускной трубопровод центробежного насоса, могут также попасть во вспомогательный центробежный насос 19, что оказывает вредное влияние на работу насоса. Поэтому зона повышенного давления вспомогательного центробежного насоса 19 соединена через отверстие 20 с газовой зоной 16 камеры 14. Поперечное сечение потока через соединительное отверстие 20 контролируется с помощью установочного винта 33 (фиг.З).

После отвода из вспомогательного центробежного насоса большого количества газа поперечное сечение соединительного отверстия 20 уменьшают настолько, чтобы осталось лишь маленькое остаточное отверстие для вероятных более поздних газовых утечек. U- образно согнутый лист (отражатель) 21 защищает клапан 34 по типу капле- отражателя прежде всего от загрязнения .

Винт 33 может быть установлен так, чтобы имелось относительно небольшое установившееся остаточное отверстие, соединяющее пространство повышенного давления и газовое пространство, для перетока больших газовых пузырьков . При этом содержащая газ вода непрерывно течет через отверстие 20 и капает на отражатель 21. Эта смесь из воды и микропузырьков затем капает в полностью успокоенную зону. Поступающие в газовое пространство микропузырьки могут быть отведены через клапан 34,

Доступ к рабочему колесу 3 с целью очистки может быть осуществлен через, например, защищенное посредством резиновой мембраны смотровое отверстие 37 в корпусе 2 центробежного насоса, соосное оси рабочего колеса.

Формула изобретения

1. Устройство для уменьшения содержания газа в жидкости, включающее размещенный на трубопроводе центробежный насос, содержащий корпус, рабочее колесо на приводном валу с г осевой камерой и лопастями, впускной и выпускной патрубки и всасывающий трубопровод для отбора частичного потока жидкости, размещенный по оси рабочего колеса, о тли чающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, оно снабжено вспомогательными лопастями, расположенными снаружи на рабочем колесе ра- диально в зоне впускного патрубка, корпус насоса выполнен с вспомога- . тельным трубопроводом, при этом уст- ройство снабжено подводящей трубой с впрыскивающим соплом, соединяющей вспомогательный трубопровод с осевой камерой, и дегазационной камерой, соединенной с всасывающим трубопрово- дом и имеющей впускную,газовую и жидкостную аоны и выпускной трубопровод для дегазированной жидкости, а осевая камера выполнена в виде сопла Венту- РИ.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что выпускной трубопровод для дегазированной жидкости соединен с трубопроводом перед центробежным насосом.

3.Устройство по п.I, отличающееся тем, что проходное сечение трубопровода в месте соединения с выпускным трубопроводом меньше проходного сечения трубопровода. 4.Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что оно снабжено соосно установленным на приводном валу рабочего колеса вспомогательным центробежным насосом, размещенным между всасывающим трубопроводом и дегазационной камерой, при этом рабочее колесо вспомогательного насоса выполнено с диаметром, большим диаметра рабочего колеса насоса.

5.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дегазационная камера сообщена с вспомогательным насосом посредством радиального соединительного отверстия.

6.Устройство по и.5, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что соединительное отверстие размещено во впускной зоне дегазационной камеры.

,. Q 5 0 5

0

,о5

0

7.Устройство по п.5, отличающееся тем, что соединительное отверстие размещено в газовой зоне дегазационной камеры.

8.Устройство по п.7, отличающееся тем, что дегазационная камера снабжена расположенным под соединительным отверстием отражателем.

9.Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что оно снабжено спиральной вставкой, размещенной в трубопроводе перед центробежным насосом.

10.Устройство по п.1, отличающееся тем, что вспомогательные лопасти установлены наклонно.

11.Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что оно снабжено устройством распыления, расположенным в газовой зоне дегазационной камеры и выполненным в виде закрепленного на приводном валу насоса распределителя жидкости с расположенными вокруг него радиально отбойными листами.

12.Устройство по п. 1 1 , о т л и- чающееся тем, что распределитель жидкости соединен с полым приводным валом посредством отверстий.

13.Устройство по п.11, о тли - ч ающ ее с я тем, что распределитель жидкости выполнен из трубокл закрепленных на приводном валу, причем вал закрыт с торца.

14.Устройство по и.13, о т л и - чающееся тем, что трубки выполнены с U-образным поперечным сечением с расширенными выходными концами.

15.Устройство по п.11, отличающееся тем, что распределитель жидкости выполнен в виде дискового корпуса с поперечными шлицами в боковой поверхности, одна из стенок которого закреплена на приводном валу,

16.Устройство по п.15, отличающееся тем, что шлицы вы-/ полнены расширяющимися изнутри наружу.

17.Устройство по п.15, отличающееся тем, что неподвижная стенка дискового корпуса снабжена направляющими листами.

t

tx

oo

I//

&

to

00

oo см r oo -

m fo CD CM

4

VWVWTO

m

S

3&r

oo

S

LI

8Z

a

Изобретение может использоваться в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности процесса. Устройство содержит центробежный насос, по оси которого отделяется частичный поток жидкости, поступающий по полому валу насоса с осевой камерой в виде трубы Вентури в дегазационную камеру. В дегазационной камере может быть установлен вспомогательный центробежный насос или устройство для распыления жидкости в виде системы трубок или дискового корпуса со шлицами. Жидкость из дегазационной камеры возвращают в трубопровод перед насосом. 16 з.п. ф=лы, 9 ил.

21

Ј/

8 9

Г 9 6

.Oh

6Ј

32 M

К

tssmi

фиг 8

Редактор И.Рыбченко Техред М. Ходанич

Заказ 2856/58 Тираж 599Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг. 9

Корректор Л.Пилипенко