СТРУЙНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к насосостроению, в частности, к струйным насосным установкам, и может быть использована в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности для добычи из скважин жидкостей, газов и газожидкостных смесей, в том числе может быть использована при создании технологий и техники для водогазового воздействия на нефтяные пласты.
Известен струйный насос, содержащий сопло, камеру смешения переменного по длине проходного сечения с входным коническим сужающимся участком и последующими цилиндрическими участками, соединенными между собой последовательно, с обеспечением увеличения площади сечения на выходе камеры смешения (Патент РФ №2094666. Струйный насос. МПК 6 F04F 5/14. Опубликовано: 27.10.1997).
Недостатком известного струйного насоса является относительно ограниченная область применения при перекачке газожидкостных смесей, поскольку рассмотрен только один вариант конструкции сопла и конструкции камеры смешения. Но известно, что при использовании кольцевого сопла, или многопоточного сопла, можно использовать более короткую камеру смешения. А ступенчатое соединение цилиндрических участков в камере смешения, в таких случаях, не всегда может быть, признано оптимальным. В зависимости от значения газосодержания перекачиваемой среды, в таких случаях требуется изменение и общей длины камеры смешения, с учетом конструкции применяемого сопла.
Задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является расширение области применения струйных насосов, в особенности, при перекачке газожидкостных смесей.
Технический результат заключается в обеспечении устойчивой работы струйного насоса при перекачке газожидкостных смесей в широком диапазоне изменения газосодержания перекачиваемой среды и подачи насоса.
Указанный технический результат достигается тем, что струйный насос, содержит сопло, камеру смешения переменного по длине проходного сечения с входным коническим сужающимся участком и последующими цилиндрическими участками, соединенными между собой последовательно, с обеспечением увеличения площади сечения на выходе камеры смешения. Струйный насос содержит диффузор, присоединенный к выходу из камеры смешения. Камера смешения содержит в своем составе, по крайней мере, один дополнительный участок, выполненный в виде дополнительного диффузора, обеспечивающего плавное увеличение проходного сечения по направлению к выходу из камеры смешения.
Струйный насос может иметь исполнение, когда в камере смешения на конической поверхности дополнительного диффузора выполнены цилиндрические проточки.
На фигурах 1-3 для удобства описания заявляемого технического решения представлены дополнительные графические материалы.
На фигуре 1 представлена схема струйного насоса.
На фигуре 2 представлена схема камеры смешения заявляемого струйного насоса.
На фигуре 3 представлена схема дополнительного диффузора, используемого в составе камеры смешения, где на конической поверхности дополнительного диффузора выполнены цилиндрические проточки.
Струйный насос по фигурам 1-3 содержит сопло 1, камеру смешения переменного по длине проходного сечения с входным коническим сужающимся участком 2, входным каналом 3, с последующими цилиндрическими участками 4, 5, соединенными между собой последовательно, с обеспечением увеличения площади сечения на выходе 6 камеры смешения. Струйный насос содержит диффузор 7, присоединенный к выходу 6 из камеры смешения. Камера смешения содержит в своем составе, по крайней мере, один дополнительный участок, выполненный в виде дополнительного диффузора 8, обеспечивающего плавное увеличение проходного сечения по направлению к выходу 6 из камеры смешения 2.
Струйный насос может иметь исполнение, когда в камере смешения 2 на конической поверхности 9 дополнительного диффузора 8 выполнены цилиндрические проточки 10.
Струйный насос работает следующим образом.
Перекачиваемая среда подается в проточную часть струйного насоса через входной канал 3. Рабочую жидкость подают в сопло 1, где потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию и формируется струя рабочей жидкости, направленная в камеру смешения. Поскольку составная камера смешения (позиции 2, 4, 8, 5) заполнена перекачиваемой средой (это может быть жидкость, газ или газожидкостная смесь), на границе струи рабочей жидкости формируется пограничный слой, где происходит перемешивание рабочей жидкости с перекачиваемой средой. Таким образом, за счет перемешивания осуществляется силовое воздействие на перекачиваемую среду, и часть энергии передается от рабочей жидкости к перекачиваемой среде. Передача энергии осуществляется с участием сил трения, по этой причине струйные насосы и были отнесены к группе динамических насосов, насосов трения. Перекачиваемая среда подводится к струе рабочей жидкости, проходя через входной конический сужающийся участок 2. Смешанный поток далее проходит через камеру смешения переменного по длине проходного сечения с последующими цилиндрическими участками 4, 5, соединенными между собой последовательно, с обеспечением увеличения площади сечения на выходе 6 камеры смешения. Струйный насос содержит диффузор 7, присоединенный к выходу 6 из камеры смешения, в диффузоре 7 снижается скорость течения и кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию, что сопровождается ростом статической составляющей давления. Камера смешения содержит в своем составе, по крайней мере, один дополнительный участок, выполненный в виде дополнительного диффузора 8, обеспечивающего плавное увеличение проходного сечения по направлению к выходу 6 из камеры смешения. При перекачке газожидкостных смесей дополнительный диффузор 8 обеспечивает более устойчивую работу струйного насоса, без срыва перекачки и без значительных пульсаций давления в камере смешения, что значительно расширяет область применения струйного насоса. Для каждого конкретного значения газосодержания (в перекачиваемой среде) может быть подобрана оптимальная форма дополнительного диффузора 8 и оптимальная форма камеры смешения в целом. В конструкцию камеры смешения можно также включить два или более дополнительных диффузоров 8. При использовании заявляемого технического решения струйный насос способен устойчиво работать при росте давления на выходе диффузора 7, что также расширяет область применения такого струйного насоса.
Струйный насос может иметь исполнение, когда в камере смешения на конической поверхности 9 дополнительного диффузора 8 выполнены цилиндрические проточки 10. За счет чередования конических расширяющихся каналов с цилиндрическими каналами различной длины удается подобрать оптимальную форму камеры смешения для различных значений газосодержания перекачиваемой среды. Такое исполнение диффузора 8 может быть весьма технологичным при изготовлении малогабаритных струйных насосов, где производство конических деталей обычно оказывается экономически невыгодным и где обычно переходят на применение цилиндрических камер смешения, которые более дешевые в производстве, но не столь эффективны при эксплуатации. Таким образом, область применения заявляемого технического решения может быть существенно расширена за счет применения такого технического решения при производстве малогабаритных струйных насосов.