КОМПЛЕКСНЫЙ ЧЕРПАКОВЫЙ НАСОС-СЕПАРАТОР
INTEGRATED SCOOP PUMP-SEPARATOR

Изобретение относится к насосостроению и касается усовершенствования черпаковых насосов. Насос-сепаратор может быть применен для перекачивания жидкости с повышенным напором или сепарации газожидкостных смесей.
Известен осецентробежный насос-сепаратор, содержащий корпус с входными и выходными патрубками, центробежное колесо и осевое предвключенное колесо-сепаратор установлен на полой втулке с каналами для отвода отсепарированного газа, с дополнительным предвключенным осевым колесом (SU 577317 А, 25.10.1977).
В данном сепараторе внутреннее динамическое давление отсутствует, а осевое давление на жидкость невелико, поэтому сепарация неэффективна.
Наиболее близким к нашему изобретению является комплексный черпаковый насос-сепаратор, содержащий кожух с всасывающим и отводным патрубками, вал, соединенный с вращающимся корпусом и центробежным колесом, включающим покрывные диски и радиальные лопасти (SU 1138542 А, 07.02.1985). В корпусе поперечно оси его вращения между черпаковым отводом и неподвижным колесом установлена стенка, разделяющая корпус на сепарационную камеру и насосную, при этом в разделительной стенке на радиусе входа в черпаковый отвод выполнены сквозные отверстия, связывающие сепарационную и насосную камеры.
Недостатками этого насоса являются низкая производительность и КПД, вследствие того, что через отверстия в промежуточной камере посередине потока жидкости установлен неподвижный черпаковый отвод, препятствующий разгону жидкости при вращении корпуса насоса.
Задача, решаемая изобретением, - повышение напора, КПД, исключение кавитации и улучшение сепарации при разделении газожидкостных смесей.
Технический результат достигается тем, что в комплексном черпаковом насосе-сепараторе, содержащем кожух с всасывающим и отводным патрубками, вал, соединенный с вращающимся корпусом и центробежным колесом, включающим покрывные диски и радиальные лопасти, согласно изобретению кожух в зоне всасывающего патрубка снабжен спиральным приемником, а в зоне отводного патрубка - спиральным отводом, вращающийся корпус выполнен цилиндрическим и к нему присоединены бездонные черпаки, радиально направленные из корпуса в спиральный приемник, образуя заборное черпаковое колесо, на внутренней поверхности корпуса установлены регулируемые по углу осевые лопасти, в корпусе прорезаны окна, в которых закреплены лопасти с покрывными дисками, образуя центробежное колесо, входящее в спиральный отвод, по оси насоса от кожуха в направлении всасывания установлена полая неподвижная втулка с отверстиями, в которой размещен вал, а в кожухе выполнены сверления для выхода отсепарированного газа, сообщенные с полостью втулки.
На фиг.1 изображен продольный разрез комплексного черпакового насоса-сепаратора.
На фиг.2 - сечение А-А на фиг.2.
На фиг.3 - сечение В-В на фиг.1.
Насос содержит кожух 1 (фиг.1, 3) с всасывающим патрубком 10 и отводным патрубком 15, вал 6, соединенный с вращающимся корпусом 3 и центробежным колесом, включающим покрывные диски 13 и радиальные лопасти 12. Кожух 1 в зоне всасывающего патрубка 10 снабжен спиральным приемником 9, а в зоне отводного патрубка 15 - спиральным отводом 14. Вращающийся корпус 7 выполнен цилиндрическим и к нему присоединены бездонные черпаки 8 (фиг.1, 2), радиально направленные из корпуса 7 в спиральный приемник 9, образуя заборное черпаковое колесо. На внутренней поверхности корпуса установлены регулируемые по углу осевые лопасти 11. В корпусе 7 прорезаны окна, в которых закреплены лопасти 12 с покрывными дисками 13 (фиг.1), образуя центробежное колесо, входящее в спиральный отвод 14. По оси насоса от кожуха 1 в направлении всасывания установлена полая неподвижная втулка 2 с отверстиями 3, в которой размещен вал 6. В кожухе 1 выполнены сверления 4 для выхода отсепарированного газа, сообщенные с полостью втулки 2.
Комплексный черпаковый насос-сепаратор работает следующим образом. При вращении вала 6 вращается корпус 7 насоса, при этом бездонные черпаки 8 (фиг.1, 2), вращаясь в спиральном приемнике 9, забирают жидкость, а газовую смесь под давлением сопровождают внутрь крутящегося насоса. При этом жидкость, еще не приобретшая кинетическую энергию и не имеющая лобового препятствия, легко черпается и передается внутрь насоса без кавитации. Жидкость, перекрытая осевыми лопастями 11, мгновенно раскручивается с такой же угловой скоростью, с какой крутится корпус 7 насоса (например, 2900 об/мин). При этом возникает значительное динамическое давление внутри жидкости и газовой смеси, причем к стенкам насоса оно увеличивается, а к оси уменьшается, поэтому газ выдавливается к оси насоса и через отверстия 3 в неподвижной втулке 2 (фиг.1) и по сверлениям 4 в кожухе 1 выходит в приемник наружу. Отсепарированная жидкость, раскрученная под действием осевых лопастей 11, наклоненных под заданным углом, перемещается на выход. При этом жидкость, попадая на радиальные лопасти 12 центробежного колеса (фиг.1) и перемещаясь по спиральному отводу 14 центробежного насоса, получает добавочный импульс и выходит через патрубок 15 наружу с большим напором.