СТРУЙНЫЙ НАСОС

Предлагаемое техническое решение относится к струйным аппаратам и предназначено для перекачивания и смешения неньютоновских жидкостей за счет энергии струи газа или жидкости, истекающей под давлением из сопла и может найти применение в химической, нефтехимической, фармацевтической, медицинской и других отраслях промышленности, а также в коммунальных службах при переработке хозбытовых и промышленных стоков.
Известен струйный насос, содержащий корпус с приемной камерой и патрубком подвода пассивной среды и, установленные в корпусе, камеру смешения с диффузором и активное сопло с магнитно-стрикционным преобразователем, подключенным к источнику тока, при этом сопло выполнено резонирующим и снабжено установленным в нем магнитным сердечником, магнитно-стрикционный преобразователь установлен коаксиально соплу, а приемная камера снабжена перфорированной обоймой из электрического материала, взаимодействующей с магнитно-стрикционным преобразователем и активным соплом (авт. св. СССР №1488586, F04F 05/02, 1989 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая производительность при перекачке и смешении неньютоновских жидкостей повышенной вязкости. Кроме того, сложность конструкции и использование электрического тока ограничивает широкое применение известного (данного) струйного насоса из-за высокой стоимости и повышенных требованиях к технике безопасности.
Известная конструкция жидкостно-газового эжектора, содержащего приемную камеру, камеру смешения, активное сопло с насадком, имеющем возможность свободного вращения, и с равномерно расположенными каналами, выходные участки которых имеют оси, расположенные под углом к оси сопла, при этом ось каждого выходного канала расположена под переменным углом к оси сопла, что позволяет насадку вращаться (авт. св. СССР №1038618, F04F 05/02, 1982 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая производительность при перекачке и смешении неньютоновских жидкостей повышенной вязкости с активной средой газа или жидкости.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятым за прототип является струйный насос, содержащий приемную камеру, камеру смешения, активное сопло, установленное с возможностью свободного вращения, при этом на внутренней поверхности активного сопла установлена винтовая спираль, а отношение высоты витка винтовой спирали к внутреннему диаметру сопла составляет , где h - высота витка спирали, d - внутренний диаметр сопла (патент на полезную модель РФ №103870, F04F 5/00, 2011)
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность по перекачиваемой жидкости, обладающей высокой вязкостью и неньютоновскими свойствами из-за медленного движения такой жидкости в патрубке ее подачи в приемную камеру.
Техническим результатом предлагаемой конструкции струйного насоса является увеличение производительности для высоковязких и неньютоновских жидкостей за счет снижения их эффективной вязкости и плотности в патрубке ввода в приемную камеру.
Поставленный технический результат достигается тем, что в струйном насосе, содержащем приемную камеру с патрубком ввода перекачиваемой жидкости, камеру смешения, активное сопло с патрубком ввода активного потока и установленное с возможностью свободного вращения, и винтовую спираль, установленную на внутренней поверхности активного сопла, при этом струйный насос снабжен трубкой с вентилем, соединяющей патрубок ввода активного потока с патрубком ввода перекачиваемой жидкости в приемную камеру, а на конце трубки расположен перфорированный диск.
Снабжение струйного насоса трубкой, на конце которой имеется перфорированный диск, соединяющей патрубок ввода активного потока с патрубком ввода перекачиваемой жидкости в приемную камеру, позволяет подавать часть активной жидкости в перекачиваемую жидкость на входе ее в приемную камеру, что приводит к уменьшению эффективной вязкости, разрушению структурных связей в высоковязких неньютоновских жидкостей и увеличению производительности.
Вентиль, установленный на трубке, позволяет регулировать расход активного потока из патрубка ввода активного потока в патрубок ввода перекачиваемой жидкости с целью создания оптимального расхода этого активного потока, обеспечивающего наибольшую производительность по подаче перекачиваемой жидкости.
Особенно возрастает производительность по перекачиванию высоковязкой неньютоновской жидкости, когда в качестве активного потока используют газ или воздух. Газ не только уменьшает эффективную вязкость перекачиваемой жидкости и разрушает структурные связи, но и уменьшает плотность газожидкостной системы, образующейся во входном патрубке перекачиваемой жидкости, что приводит к эффекту эрлифта при подаче перекачиваемой жидкости в приемную камеру.
Таким образом, снабжение струйного насоса трубкой с вентилем, соединяющей патрубок ввода активного потока с патрубком ввода перекачиваемой жидкости позволяет подавать дополнительно в патрубок ввода перекачиваемой жидкости часть активного потока с оптимальным расходом, а имеющийся на конце трубки перфорированный диск повышает качество смешения, тем самым обеспечивается максимальная производительность по перекачиваемой высоковязкой неньютоновской жидкости за счет снижения ее эффективной вязкости и плотности.
На фиг.1 представлен струйный насос в продольном разрезе.
Струйный насос содержит приемную камеру 1, камеру смешения 2, активное сопло 3, установленное с возможностью вращения в радиальном подшипнике 4. Внутри активного сопла 3 установлена винтовая спираль 5. Для подачи активного потока в активное сопло 3 осесимметрично с ним установлен патрубок 6 ввода активного потока, а для подачи перекачиваемой неньютоновской жидкости в приемную камеру 1 на ней установлен патрубок 7. Патрубок 7 погружен в емкость 8 с перекачиваемой жидкостью. Патрубок 6 ввода активного потока и патрубок 7 приемной камеры 1 соединены трубкой 9 с вентилем 10. Для равномерного диспергирования активного потока по объему приемной камеры на торце патрубка 7 установлен перфорированный диск 11.
Струйный насос работает следующим образом.
В активное сопло 3 по патрубку 6 подают активный поток жидкость или газ (воздух), который попадая на винтовую спираль 5, приводит во вращение активное сопло 3 в подшипнике 4. Перекачиваемая высоковязкая неньютоновская жидкость, попадая по патрубку 7 из емкости 8 в приемную камеру 1, под действием касательных напряжений уменьшает свою эффективную вязкость и начинает быстро течь в осевом направлении. На выходе из активного сопла 3 активный поток смешивается с перекачиваемой высоковязкой неньютоновской жидкостью.
Для снижения эффективной вязкости перекачиваемой неньютоновской жидкости в патрубке 7 ее ввода в приемную камеру 1 по трубке 9 подают часть активного потока из патрубка 6, регулируя расход последней вентилем 10, таким образом, чтобы расход перекачиваемой жидкости был наибольшим. Капельки или пузырьки активного потока, образующиеся в отверстиях перфорированного диска 11, разрушают структурные связи высоковязкой неньютоновской жидкости по всему сечению и объему патрубка 7, уменьшая эффективную вязкость перекачиваемой жидкости. Если активным потоком является газ, то пузырьки газа уменьшают плотность перекачиваемой высоковязкой неньютоновской жидкости, которая под действием эффекта эрлифта с большой скоростью поднимается из емкости 8 по патрубку 7 в приемную камеру 1, а из нее в камеру смешения 2, что также способствует увеличению производительности.
Предлагаемая конструкция струйного насоса несложна в изготовлении новых или реконструкции действующих насосов. Для этого достаточно соединить трубкой с вентилем патрубок подачи активного потока с патрубком ввода перекачиваемой жидкости в камеру смешения. Особенно целесообразно применение предлагаемой конструкции струйного насоса для перекачивания высоковязких неньютоновских и структурированных жидкостей, например, мазутов, тяжелых нефтей и продуктов их переработки, загрязненных частицами твердых фракций или масел и имеющих низкую температуру.