НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА

Настоящая полезная модель относится к области насосостроения и предназначена для использования при перекачивании сжиженного природного газа из емкостей (танков). Данные насосы должны перекачивать сжиженный природный газ из емкостей с минимально возможным уровнем остаточного сжиженного природного газа.
Из существующего уровня техники известен погружной насос (патент РФ №2 423 622, МПК F04D 13/08 2009 г.), в котором высокий уровень кавитационных качеств обеспечивает шнек. Форма выполнения которого, а именно геометрия витков шнека изменяется по направлению ко входу в насос, что позволяет дополнительно улучшить кавитационные качества насоса. Однако в данном изобретении не решается задача перекачивания сжиженного природного газа с улучшенными кавитационными качествами.
Известно техническое решение по авторскому свидетельству СССР №950958 М.Кл. F04D 29/24, 28.02.1980 г., в котором решается задача повышения кавитационных качеств, КПД и уменьшения пульсации на выходе из насоса, путем подбора геометрических соотношений осерадиального колеса центробежного насоса. Однако в данном изобретении применение шнека не предусмотрено.
Известно техническое решение - погружная насосная установка по патенту РФ №2232302 МПК F04D 13/08, 2003 г. Данное изобретение является наиболее близким в части выполнения геометрии шнека и угла его установки. При этом данное изобретение с углом установки от 26 до 60° не решает задачи перекачивания сжиженного природного газа.
Известно также изобретение по авторскому свидетельству СССР №731056 МПК F04D 1/00 1978 г., в котором решается задача повышения экономичности. Недостатками данного технического решения является необходимость установки дополнительного импеллерного уплотнения, увеличивающего расход жидкости путем сообщения внутренней полости импеллерного уплотнения с источником низкого давления на режимах недогрузки. Данное изобретение является наиболее близким в части достигаемого результата снижения температуры жидкости.
Задача настоящей полезной модели состоит в создании насоса, обеспечивающего перекачивание сжиженного природного газа из емкостей (танков) с минимально возможным уровнем остаточного сжиженного природного газа.
Поставленная задача решается тем, что в насосе, содержащем корпус, а также установленные в корпусе на одном валу рабочее колесо и электродвигатель, согласно полезной модели предусматривают гидравлический тракт, соединенный с отверстиями, выполненными в верхней и нижней крышках соединенных с внешней средой, при этом угол установки лопатки на входе в шнек выполнен в пределах от 19 до 24.
Полезная модель поясняется фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, где на фиг.1 показан насос в разрезе, на фиг.2 развертка лопатки по средней линии, на фиг.3 геометрическая характеристика шнека, на фиг.4 основные параметры шнека.
На фиг.1 показана конструкция насоса для перекачивания сжиженного природного газа. Насос состоит из рабочего колеса 1, шнека 2, вала 3, корпуса 4, нижней крышки 5, верхней крышки 6, электродвигателя 7, направляющего аппарата 8, входящего в корпус 4. Отверстия 9 и 10 в крышках 6 и 5 соединены с гидравлическим трактом 11.
На фиг.2 показана развертка лопатки шнека по средней линии. Углы установки лопатки на входе β1 и выходе β2.
ш
cp
вт1
вт2
ш
На фиг.3 показаны геометрические характеристики шнека: D - диаметр шнека, D - диаметр средней линии шнека d - диаметр втулки шнека на входе, d - диаметр втулки шнека на выходе, L - длина шнека.
опт
i
i
mах
min
На фиг.4 показаны основные параметры шнека: Н - напор, Δh - кавитационный запас, Q - подача, Q - оптимальная подача, Δh - кавитационный запас шнека при угле установки лопатки на входе β1<19° или β1>24°, H - напор шнека при угле установки лопатки на входе β1<19° или β1>24°, Н - максимальный напор шнека при угле установки лопатки на входе 19°≤β1≤24°, Δh - минимальный кавитационный запас шнека при угле установки лопатки на входе 19°≤β1≤24°.
Работает полезная модель следующим образом.
Сжиженный природный газ засасывается насосом, проходит через шнек 2, установленный на валу 3 насоса, затем поступает в рабочее колесо 1 и через корпус 4 с направляющим аппаратом 8 поступает на выход через каналы верхней крышки 6 насоса. При этом сжиженный природный газ из полостей между рабочим колесом 1 и нижней крышкой 5, рабочим колесом 1 и корпусом 4 проходит через гидравлический тракт 11, отверстия 9, 10 которого соединены с внешней средой, охлаждаясь до температуры среды с последующим возвратом охлажденного потока в шнек 2.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в улучшении кавитационных качеств насоса за счет использования дополнительного гидравлического тракта в верхней и нижней крышках, который обеспечивает разгрузку ротора насоса от осевой силы и отвод тепла напорного потока рабочего колеса от входных кромок рабочего колеса за счет охлаждения рабочего потока, холодной перекачиваемой средой вне насоса и последующим возвратом охлажденного потока в шнек.
Установка угла лопатки на входе в шнек в пределах от 19° до 24° обеспечивает безударный вход сжиженного природного газа с минимальными потерями и максимально возможный напор шнека, что подтверждается ниже приведенными доводами.
Когда охлажденный поток проходит через гидравлический тракт и возвращается в рабочих процесс насоса, напор шнека 2 увеличивает давление перед входом в рабочее колесо 1 и тем самым повышает всасывающую способность насоса, что улучшает кавитационные качества насоса и обеспечивает перекачивание сжиженного природного газа из емкостей с минимально возможным уровнем остаточного сжиженного природного газа.
Кавитационный запас насоса как сумма минимальных потерь потока сжиженного газа перед рабочим колесом и максимального напора шнека обеспечивает максимально возможную всасывающую способность насоса.
Таким образом в интервале от 19° до 24° показана возможность получения указанного технического результата.