ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СТРУЙНЫЙ НАСОС

Предложение относится к области машиностроения, в частности к устройствам насосной техники, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.
Струйный насос принадлежит группе специальных насосов, которые по классическим признакам (наличие вращающегося или перемещающегося вдоль оси рабочего органа) нельзя отнести к обычным насосам.
Струйный насос - это устройство, в котором поток текучей среды индуцируется за счет перепада давления под воздействием скоростного потока другой текучей (рабочей) среды. Заявляемое предложение касается струйных насосов, когда текучей средой является газ, в частности воздух.
Известны промышленные струйные насосы, применяемые для перекачки жидкости, газов и сыпучих материалов. Они содержат сопло для подачи рабочей жидкости в приемную камеру, в которой происходит разрежение, и камеру смешения. Снизу, в струйном насосе имеется приемный патрубок, через который подается инжектируемый поток в камеру смешения [1].
Известны пневматические насосы (газлифты), предназначенные для подачи жидкости в результате образования водовоздушной смеси малой плотности при поступлении воздуха под давлением в заглубленную под уровень жидкости трубу [2].
Данные конструкции известных струйных насосов имеют узкую область применения и не предназначены для пневматического транспортирования материалов, состоящих из твердых частиц, например песка.
Перемещение твердых частиц потоком воздуха осуществляется в устройствах, которые называются установками пневматического транспорта. Именно на способности ограниченного движущегося воздушного потока захватывать и перемещать различные материалы основана работа пневматического транспорта.
Известен также эжекторный пневматический насос с кольцевым регулируемым соплом, включающий конструктивные элементы для подвода эжектируемой среды и для отвода эжектируемого материала [3].
Недостатком данного устройства является сложность конструкции.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является струйный насос, включающий сопло, расположенное во всасывающей камере, к которой примыкает камера смешения и диффузор [4].
Недостатком известного устройства является ограниченная область применения.
Технический результат предложения заключается в создании насоса, простого по конструкции, легко обслуживаемого на практике, пригодного для пневматического транспортирования материалов с твердыми частицами.
Для достижения указанного технического результата в пневматическом струйном насосе, включающем сопло, расположенное во всасывающей камере, к которой примыкает камера смешения и диффузор, согласно предложению, он дополнительно содержит приемный резервуар под давлением для транспортируемого материала, снабженный трубопроводом для подачи в него воздуха и всасывающим трубопроводом, соединенным с всасывающей камерой.
Наличие указанных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Сущность предложения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен продольный разрез пневматического струйного насоса.
Следует учесть, что на чертеже для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа технического решения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертеже не представлено.
Устройство включает струйный насос, состоящий из сопла 1 рабочего потока, расположенного во всасывающей камере 2, к которой сверху по вертикальной оси насоса примыкает камера смешения 3 и диффузор 4. Снизу к всасывающей камере 3 примыкает приемная камера 5 пассивного потока и всасывающий трубопровод 6 (фиг.1).
Устройство также дополнительно включает сосуд под давлением, а именно приемный резервуар 7, в полость которого помещен всасывающий трубопровод 6, при этом вертикальные оси приемного резервуара 7 и всасывающего трубопровода 6 параллельны друг другу. Приемный резервуар 7 снабжен загрузочной камерой 8 для подачи материала, в нашем примере, песка, и трубопроводом для подачи воздуха 9. Всасывающий трубопровод 6 выполнен по всей высоте приемного резервуара 7 с образованием зазора между его отверстием и отверстием трубопровода 9 для подачи воздуха в приемный резервуар 7.
Устройство работает следующим образом.
Рабочий поток сжатого воздуха (на фиг.1 направление по стрелке А) под давлением подают в сопло 1, из которого он затем поступает в камеру смешения 3. В сопле 1 скорость сжатого воздуха возрастает, при этом возрастает его кинетическая энергия, а потенциальная энергия, следовательно, уменьшается. При этом давление снижается и при определенной скорости становится меньше атмосферного, то есть во всасывающей камере 2 возникает вакуум. Песок, барботируемый воздухом, поступающим из трубопровода 9 (на фиг.1 направление по стрелке Б), под действием вакуума поступает из приемного резервуара 7 во всасывающую камеру 2 и далее в камеру смешения 3.
В камере смешивания 3 происходит перемешивание рабочего потока воздуха и засасываемой песковоздушной смеси, при этом воздух (рабочий поток) отдает часть энергии смеси (пассивному потоку), поступающей из приемного резервуара 7.
Пройдя камеру смешения 3, смешенный поток поступает в диффузор 4, где его скорость постепенно уменьшается, а статический напор увеличивается. Таким образом, в камере смешения 3 происходит выравнивание скоростей, сопровождающееся, как правило, повышением давления, а при поступлении смешанного потока в диффузор 4 наблюдается дальнейший рост давления. Давление смешанного потока на выходе из диффузора 4 выше давления песковоздушной смеси, поступившей во всасывающую камеру 2.
Далее по напорному трубопроводу песковоздушную смесь подают в сборный резервуар (на чертеже не показан).
Благодаря заявляемому устройству, приемный резервуар 7, который вмещает 350-400 кг песка, опорожняется за всего 5-7 минут. При этом сборный резервуар находится в другом цеху на расстоянии около 100 м и 6 м по высоте по напорному трубопроводу от приемного резервуара 7.
Затем происходит новая загрузка приемного резервуара 7 песком через загрузочную камеру 8, снабженную клапаном, который после загрузки запирается сжатым воздухом. Клапан позволяет удерживать в приемном резервуаре 7 давление 4-6кг/см, которое создается воздухом, поступающим через трубопровод 9 от цеховой магистрали.
После операции загрузки, на которую уходит 10-15 минут, цикл повторяется, приемный резервуар 7 опорожняется.
Таким образом, пневматический струйный насос представляет собой комбинированное устройство, состоящее из струйного насоса, который работает в паре совместно с сосудом под давлением. Такой сосуд, а именно приемный резервуар 7, выдавливает из себя песковоздушную смесь, струйный насос подхватывает поток, приумножая его кинетическую энергию, и в результате совместного действия этих устройств с помощью сжатого воздуха осуществляется транспортировка песка до пункта назначения, например в литейный цех.
Повышение давления транспортируемого потока без непосредственной затраты механической энергии, являющееся основным принципиальным качеством струйного насоса, позволяет получить простое и надежное техническое решение по сравнению с применением механических нагнетателей. Простота конструкции, а также несложность изготовления обеспечивают широкую область использования заявляемого предложения.
Устройство было разработано и успешно использовано на Астраханском тепловозоремонтном заводе.
Из вышесказанного следует, что изготовление данного устройства промышленным способом не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Источники информации:
1 Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. Москва, Энергоатомиздат, 1989, стр.189.
2. К.Бадеке и др. Насосы. Справочное пособие. Машиностроение, 1979, стр.15, рис.18.
3. Патент RU №2293223, F04F 5/14, F04F 5/48, 2007.
4. Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы. Москва. Высшая школа, 1987, стр.110, pис.VI.52.