Глобоидный роторный насос Советский патент 1992 года по МПК F01C3/02 F04C3/00 

Изобретение относится к конструкции роторных машин с глобоидным ротором и может быть использовано, в частности, в качестве насоса для перекачки жидких сред, например нефтесодержащих вод и нефти, включая нефтепродукты.

Известны поршневые насосы, применяемые для перекачки нефтесодержащих вод.

Для уменьшения вторичного эмульгирования нефтесодержащих вод перекачивающими средствами, при котором образуется стойкая эмульсия, не поддающаяся гравитационному отстою, эти воды прокачивают чсраз сепарирующие средства при помощи тихоходных поршневых насосов.

1C недостаткам этих насосов относится низкая производительность относительно их массь и габаритов и пульсация потока. Из-за низкой относительной производительности поршневых насосов для перекачки больших количеств нефти используются центробежные насосы с частотой вращения около 1500 об/мин, хотя быстроходность таких насосов способствует статической электризации нефти и повышению пожароопас- ности грузовых операций. Кроме того, центробежные насосы не обеспечивают выбор остатков груза, что создает необходимость в зачистной системе с поршневыми насосами.

Известна роторная машина, содержащая профилированный корпус с впускными и выпускными окнами, установленные в нем на валах ротор с по меньшей мере одной винтовой лопастью и разделительные диски с прорезями для прохода лопастей, при этом число дис.ков, как и прорезей в каждом диске, соответствует числу лопастей, а валы ротора и дисков расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях: Выпускное и впускное окна у каждого диска выполнены на торцовых стенках полости для ротора и имеют форму сектора кругового кольца,

Недостаток роторной машины заключается а том, что проходное сечение каждого окна значительно меньше площади осевого сечения кольцевого рабочего объема. Это

ч| СЛ

СО

О СЛ

делает ее малопроизводительной, так как окна ограничивают сечение потока, а его скорость в свою очередь ограничивается по условиям нежелательных воздействий ско- pocity перекачивайся на перекачиваемую среду, износостойкости конструктивных материалов и др.

Кроме того, за счет внезапного расширения на впускном окне и внезапного сужения на выпускном окне создаются дополнительные гидравлические сопротивления потоку, и дополнительные потери напора и мощности, т.е. снижается КПД насоса.

Цель изобретения - повышение КПД и производительности путем увеличения проходного сечения окон насоса.

Поставленная цель достигается тем, что в роторной машине, содержащей профилированный корпус с впускным и выпускным окнами, установленные в нем на валах ротор с винтовой лопастью и разделительный диск с прорезью для прохода лопасти, при этом валы ротора и диска расположены во взаимно- перпендикулярный плоскостях, каждое окно выполнено на торцовой и цилиндрической поверхностях корпуса в зоне расположения ротора, а конфигурация окон ограничена наружной поверхностью ротора, торцовый поверхностью диска и кромкой винтовой лопасти в момент размещения последней в прорезм диска в среднем относительно него положении.

За счеттого, что в глобоидном роторном насосе каждое окно выполнено на торцовой и цилиндрической поверхностях корпуса в зоне расположения ротора и конфигурация окон ограничена наружной поверхностью ротора, торцовой поверхностью диска и кромкой винтовой лопасти в момент размещения последней в прорези диска в среднем относительно него положении, проходное сечение окон увеличивается до проходного сечения кольцевого рабочего объема, чем исключаются внезапное расширение и сужение потока, уменьшаются гидравлические сопротивления на окнах и, следовательно, повышаются КПД насоса, а также увеличивается сечение потока, и следовательно, увеличивается производительность насоса при равных ограничениях на скорость потока.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый насос с частичными вырезами корпуса: на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг, 3 - детали 5 насоса.

Профилированный корпус насоса выполнен разъемным на три части по двум параллельным плоскостям1 на две торцовые 1 и 2 и среднюю 3.

В корпусе установлены на валах глобо- идные ротор 4 и разделительный диск 5. Валы ротора 4 и диска 5 (не показаны) расположены во взаимно перпендикулярных

плоскостях и связаны известным способом зубчатой передачей, обеспечивающей их синхронное вращение. На роторе 4 закреплена винтовая лопасть 6, а в диске 5 выполнена для прохода лопасти прорезь 7. На

0 торцовых частях 1 и 2 корпуса выполнены патрубки 8 и 9, соответственно которыми осуществляется плавный переход от цилиндрических труб к конфигурации окон, каждое из которых выполнено на торцовой и

5 цилиндрической поверхностях корпуса. Над частью каждого окна, выполненной в цилиндрической поверхности части 3 корпуса, выполнены выпуклости 10 и 11, представляющие собой части патрубков 3 и 9

0 соответственно, переходящие за плоскости разъема на среднюю часть 3 корпуса, конфигурация каждого окна, ограниченного наружной поверхностью ротора, торцовой поверхностью диска и кромкой винтовой

5 лопасти в момент размещения последней в прорези диска в среднем относительно него положении, позволяет получить максимально возможное увеличение их проходного сечения, достигающего величины

0 проходного сечения кольцевого рабочего объема 12.

В кольцевом рабочем объеме 12 диск 5 с одной стороны, а лопасть 6 с другой стороны, постоянно отделяют выпускное окно от

5 выпускного, а соответственно, и патрубки на этих окнах. При вращении ротора 4 по часовой стрелке патрубок 8 является выпускным, а патрубок 9 - впускным.

Эффект применения изобретения со0 стоит в том, что предлагаемый глобоидный насос по сравнению с прототипом позволяет получить большую объемную производительность и более высокий КПД

Сопоставление производительности и

5 КПД прототипа и предложенного часоса проведем при следующих общих исходных данных: скорость потока в трубопроводе и окнах принимаем 8 м/с (рекомендовано в книге С.М.Нунупаров, Т.Н.Бегагоен Грузо0 вые и специальные системы танкеров. М Транспорт, 1969, с. 39), площадь осевого сечения кольцевого рабочего объема принимаем о) 0,048 м2 (близок к площади проходного сечения стандартного трубопро5 вода Ду 250) при следующих размерах кольцевого рабочего объема- диаметр - 1000, ширина и приведенная высота осевого сечения соответственно 250 и 192 мм

Окна в предложенном насосе по площади не менее осевого сечения кольцевого

объема, а в прототипе окна по меньшей мере, в два раза меньше, а следовательно, во столько же меньше и расход. Q Е -V.

Для предложенного насоса Q - 0,048 х х8 0,384м3/с.

Для прототипа Q 0,024 х 8 0,192 м3/с.

Используя формулы 1,66; 1,80 и 1,84, определяем падение давления на окнах прототипа, вызванное внезапным расширением на входе в кольцевой объем и внезапным сужением на выходе из него.

При внезапном расширении местное падение давления

f

Рм (Vi-V2)2/2, КПа Рм (8-4)2/2 8КПа

При внезапном сужении Рм j(V2/2), КПа,

где j - коэффициент местного сопротивле- ния,

j(1/Ј-1)2,

где Ј -1 табличный коэффициент сжатия струи,

е 0,664 при W2/W1 0,5, откуда J (1/0,664-1}2 0,256.

Рм 0,25б(42/2) 2,048КПа

0

5

0

5

Суммарные потери давления на окнах прототипа

Рм 8+2,048 10,048 КПа

Дополнительные местные потери мощности на окнах прототипа

NM 0,192 м3/сх 10,048 КПа 1,93 кВт

Формула изобретения Глобоидный роторный насос, содержащий профилированный корпус с впускными и выпускными окнами, установленные в нем на валах ротор с винтовой лопастью и разделительный диск с прорезью для прохода лопасти, при этом валы ротора и диска расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и производительности путем увеличения проходного сечения окон, каждое окно выполнено на торцевой и цилиндрической поверхностях корпуса в зоне расположения ротора, а конфигурация окон ограничена наружной поверхностью ротора, торцевой поверхностью диска и кромкой винтовой лопасти в момент размещения последней в прорези диска в среднем относительно него положении.

Изобретение относится к насосострое- нию, о частности к роторным насосам с гло- боидным ротором. С целью повышения КПД и производительности в глобоидном роторном насосе, содержащем профилированный корпус с впускными и выпускными окнами, установленные в нем на валах ротор с винтовой лопастью и разделительный диск с прорезью для прохода лопасти, каждое окно выполнено на торцовой и цилиндрической поверхностях корпуса в зоне расположения ротора, а конфигурация окон ограничена наружной поверхностью ротора, торцовой поверхностью диска и кромкой винтовой лопасти в момент размещения последней в прорези диска в среднем относительно него положении. 3 ил.

5

Вид А

Фиг. 2