Устройство для автоматической заливки центробежных насосов Советский патент 1946 года по МПК F04D9/02 F04D13/16 

Предлагаемое изобретение иредусматривает включенное в систему насосной установки устройство для автоматической заливки центробежных насосов с применением непроточной, в период установившейся работы насоса, дополнительной емкости и отличается от известных такого рода устройств тем, что, с целью автоматического заполнения дополнительной емкости в процессе работы насоса, всасывающая труба насоса выполнена в виде, сифона, соединенного трубами: в верхней части с верхней частью емкости и в нижней части сливного колена-с нижней частью емкости.

Действие устройства при пуске насоса основано на сработке воды, заключенной во всасывающем резервуаре (дополнительная емкость), который для удовлетворительного действия устройства должен быть достаточного объема. Всасывающие свойства устройства восстанавливаются при заполнении всасывающего резервуара водой, что происходит автоматически в конечной фазе пуска насоса, за счет разности гидродинамических давлений, развивающихся в точках присоединения к всасывающей трубе верхней и нижней труб, сообщающих эту трубу с всасывающим резервуаром.

На прилагаемом чертеже приведены схемы устройства, включенного в систему насосной установки, причем фиг. 1 изображает устройство в состоянии перед пуском насоса, фиг. 2 - то же устройство в первой фазе работы системы, фиг. 3 - в начальный период второй фазы работы системы, фиг. 4- в конечный период второй фазы и фиг. 5 - в третьей фазе работы.

На отмеченных выше фигурах приняты следующие обозначения элементов устройства:

ВР - всасывающий резервуар (дополнительная емкость), ВТ - восходящий участок всасывающей трубы насоса, выполненной в виде сифона, ВТ - нисходящий участок, К в - верхнее его колено и Ля - нижнее колено, Т - труба, соединяющая верхнее колено всасывающей трубы с резервуаром ВР, Та - труба, соединяющая всасывающий резервуар- с нижним коленом К всасывающей трубы.

К второстепенным элементам устройства следует отнести: закрываемое пробкой на резьбе

(или иным способом) отверстие П в перекрытии резервуара, служащее для иачального заполнения системы водой (или иной . перекачиваемой жидкостью),

вентиль В, служащий для выпуска воздуха из системы при ее начальном заполнении, а также для срыва, при необходимости, вакуума в системе,

трубку Тс, служащую для выпуска воды из системы при ее контрольном освидетельствовании или ремонте,

смотровое стекло, служащее для контроля за заполнением системы в процессе эксплоатации.

Действие устройства при пуске основано на сработке центробежным насосом воды, заключенной в герметически закрытом всасывающем резервуаре ВР.

Сработка всасывающего резервуара приводит к возникновению во внутренних полостях устройства вакуума.

Под влиянием вакуума водой заполняются: в первую очередь восходящий участок ВТ всасывающей трубы, а затем колено Кв и нисходящий участок ВТ всасывающего трубопровода.

В период заполнения колена Kg и участка ВТ повышению вакуума в системе способствует отсасывающее действие струи, переливающейся из участка ВТ в участок ВГ:

Труба Тff присоединяется к такой точке колена Kt , которая «подтапливается переливающейся струей лишь в момент полного заполнения участка ВТ.

«Подтапливание струей воды трубы Тн приводит к значительному увеличению давления в ее конечном сечении, примыкающем к колену К.Н, и возникновению движения воды из участка ВТ во всасывающий резервуар ВР.

После его заполнения водой всасывающая способность системы восстанавливается.

Такова общая схема работы устройства при пуске насоса. Более подробно соответствующие процессы, а также процессы, происходящие при остановке насоса, изложены ниже.

Подготовка устройства и насоса к пуску

Специальные мероприятия по подготовке к пуску необходимы лишь перед первым запуском насоса.

Перед первым запуском вся система должна быть заполнена водой до уровня V (фиг. ), соответствующего верхней точке нижнего контура (или гребня) колена Ке.

Заполнение системы водой производится через отверстие Я при открытом вентиле В и открытой задвижке 3 на напорном трубопроводе.

Вследствие гидравлической связи, существующей между отдельными элементами устройства и всей системы, водой заполняются: всасывающий резервуар ВР, нисходящий участок ВТ всасывающей трубы, корпус центробежного насоса и напорный трубопровод в своей нижней части, расположенной под уровнем V

После полного заполнения cltстемы водой; о чем можно судить по смотровому стеклу, отверстие Я и вентиль В должны быть закрыты.

Вопрос о манипуляциях с задвижкой %а напорной линии, в зависимости от частных обстоятельств, может решаться различно.

В простейших случаях (насос малой производительности и напора, гидравлические удары при внезапном выключении мотора опасности не представляют) задвижка 5 перед пуском насоса, а также и на всех последующих этапах его работы, может оставаться открытой.

Именно этот случай и будет рассматриваться в дальнейшем изложении.

В более ответственных случаях манипуляции с задвижкой 3 должны производиться по обычной схеме.

Соответственные случаи оставляются нами без какого-либо специального рассмотрения, так как во всех случаях то или иное решение в отношении задвижки 3 не оказывает влияния на принципиальную схему работы устройства.

Работа устройства и всей системы при пуске насосов

Для удобства рассмотрения работы устройства при пуске насоса все возникающие в нем в этот период процессы разбиваются на три последовательные основные фазы.

Первая фаза (фиг. 2)

С момента включения мотора насос начинает отбирать воду из нисходящего участка ВТ всасывающей трубы и всасывающего резервуара ВР.

В первую очередь освобождается от воды участок ВТ. Опорожнение резервуара ВР, из которого вода поступает к всасывающему патрубку насоса по трубе Г« происходит относительно медленно.

Вследствие удаления воды из участка 5Г и резервуара ВР во внутренней полости системы создается постепенно возрастающий вакуум, под влиянием которого участок ВГ заполняется водой, подтягиваемой внизу из приемного резервуара.

Если емкость резервуара ВР назначена правильно, то после сработки столба воды в нем до некоторой отметки N, восходящий участок ВГ всасывающей трубы заполняется водой до «гребня колена Ка .

Этот момент является конечным моментом первой фазы.

Вторая фаза (фиг. 3 и 4)

Вслед за полным заполнением участка ВГ, вследствие продолжающегося повыщения вакуума, начинается перелив воды, с непрерывно и постепенно увеличивающимся расходом, через «гребень колена С из участка ВТ в участок ВТ.

Отметим, что повыщение вакуума в системе во второй пусковой фазе определяется:

1)продолл :ающейся сработкой воды из резервуара ВР.

2)захватом воздуха струей, падающей с «гребня колена Кв вниз.

Из двух названных факторов преобладающее влияние в начальный период второй фазы должен иметь фактор первый, в конечный период - фактор второй.

Во второй пусковой фазе, попутно с увеличением вакуума и подачи через всасывающую трубу, увеличивается, естественно, и заполнение водой как колена Ка , так и участка ВТ. В некоторый момент совпадающий с конечным моментом второй фазы, это приводит к полному заполнению водой всей всасывающей трубы.

Прежде чем перейти к рассмотрению явлений, возникающих в третьей пусковой фазе, следует отметить одно весьма важное условие, выполнение которого необходимо для вполне исправного действия устройства, а именно, что располол ение точек присоединения труб /а и 7„ к коленам Ав к , а также конструктивные формы нисходящего участка ВТ всасывающей трубы должны быть такими, чтобы подтопление труб Тд и Тн струей, переливающейся из участка BT в участок ВТ, происходило лишь в конечный момент второй пусковой фазы.

Для соблюдения этого условия труба Га быть присоединена к такой точке колена /С у которой воздушный мешок (см. фиг. 4) сохраняется наиболее долго.

Что касается трубы Тн , то соблюдение поставленного условия потребует не только экспериментального отыскания наиболее выгодной точки присоединения этой трубы к колену К, но и придания надлежащей конструкции нисходящему участку ВТ всасывающей трубы.

Желаемый эффект быть достигнут или приданием участку 8Т излома (подсиного показанному на фиг. 1-5) или устройством внутри участка ВТ струенаправляющих «носиков (подобных применяемым в гидротехнических сифонах).

Отметим, что при вполне правильном расположении изломов или «носиков, попутно с охарактеризованной, сможет быть раз решена и другая весьма важная задача, сводящаяся к достижению достаточно интенсивного отсасывающего действия струи, переливающейся из участка ВТ в участок ВТ в течение второй пусковой фазы.

Третья фаза (фиг. 5).

При соблюдении сформулированного выше условия, касающегося подтопления труб Те и Tff конечный момент второй фазы будет характеризоваться, вследствие полного заполнения водой всасывающей трубы, значительным увеличением давления в сечении трубы Т„ примыкающем к колену /С« .

С достаточным приближением Можно считать, что давление в указанном сечении повысится на величину

,сй,5 - ДЯг, где h гс - высота столба воды, равная разности отметокУ иУО, показанных на фиг. 5.

hed - давление, вызываемое центробежным ускорением, возникп.югцим на закруглении колена/С;,,,

Я г - гидравлические потери в колене А и в участке ВТ, на пути от сечения а-а до сечения, отвечающего отметке 7 О.

Под влиянием повышения давления в сечении трубы Тн , примыкающем к колену /С«, движение зоды по трубе Г« начнет происходить в направлении, обратном тому, которое имело место во второй фазе работы устройства.

Иными словами, вода начнет поступать из участка ВТ в резервуар ВР, результатом чего явится постепенное заполнение последнего.

Наполнение резервуара ВР водой неизбежно будет сопровождаться уменьшением объема, занимаемого в нем разреженным воздухом. Воздух вынужден будет уходить из резервуара ВР по трубе Г в верхнюю точку колена Ке

Отмеченным обстоятельством определяется дополнительное требование к конструкции устройства, а именно.

Движение воды по трубе Т из участка ВТ в резервуар ВР будет происходить до тех пор, пока избыточное давление в месте присоединения трубы Т н к колену /С не Зфавновесится противодавлением столба воды в резервуаре ВР, которая должна подняться, к моменту наступления равновесия, до

уровня V :М.

В момент полного заполнения всасывающего резервуара ВР заканчивается третья (и последняя) пусковая фаза работы устройства.

С указанного момента насос начинает работать с полной производительностью, поддерживая, до выключения мотора, стационарное положение в системе.

В случае потери вакуума новое включение мотора приведет к последовательному повторению уже описанных выше пусковых процессов.

Предмет изобретения

Устройство для автоматической заливки ,центробежных насосов с применением непроточной, в период установивщейся работы насоса, дополнительной емкости, о тличающееся тем, что, с целью автоматического заполнения дополнительной емкости в процессе работы насоса, всасывающая труба насоса выполнена в виде сифона, соединенного трубами: в верхней части - с верхней частью емкости и в нижней части сливного колена - с нижней частью емкости.

рм

/////у///у/// ///////////////