НАСОС

Полезная модель относится к области производства насосов и может найти применение при создании гидравлических машин, насосов, вентиляторов, компрессоров, а также для перекачки многофазных сред при добыче нефти и газа.
Известен насос, содержащий входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором. Ротор-шнек имеет винтовую нарезку противоположного направления, по отношению к нарезке в обойме (Голубев А.И., Лабиринтно-винтовые насосы и уплотнения для агрессивных сред. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1981 - с. 40, рис. 33; с. 86-87, рис. 76.)
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является насос, содержащий входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу, а каждая секция содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастное колесо, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции (RU 57389, 2006 г.).
Недостатком известных технических решений является низкая эффективность работы насоса при перекачке газожидкостной смеси, обусловленная ее сепарацией в каналах ротора с разделением на жидкую и газовую фазу.
Технической проблемой, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности работы насоса при перекачке газожидкостных смесей и расширение области практического применения.
Указанная проблема решается тем, что в насосе, содержащем обойму с входным и выходным каналами и с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из установленных последовательно одна за другой на приводном валу секций, каждая из которых содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастные колеса, межлопастные каналы которых выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции, согласно полезной модели, в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов, на приводном валу в выполненной на нем канавке установлена спиральная шпонка для позиционирования каждого лопастного колеса, причем указанная канавка имеет винтовую нарезку противоположного направления по отношению к нарезке в обойме под винтовые канавки.
В предпочтительном варианте реализации насоса в разделительном диске выполнены отверстия, гидравлически связывающие межлопастные каналы в соседних секциях.
Достигаемый технический результат заключается в повышении степени диспергирования газожидкостной смеси в многозаходных винтовых каналах в каждой секции ротора и в снижении эффективности сепарации газожидкостной смеси за счет формирования дополнительных вихрей в зоне контакта лопастных колес.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на фиг. 1 представлена схема заявляемого насоса, на фиг. 2 - схема двухсекционного ротора, установленного на приводном валу, на фиг. 3 показан приводной вал, на фиг. 4 - лопастное колесо, на фиг. 5 представлен разделительный диск, на фиг. 6 - две спиральные шпонки, на фиг. 7 - представлена схема, иллюстрирующая расположение лопастных колес с угловым смещением относительно друг друга, стрелками показаны дополнительные вихри в зоне контакта лопастных колес.
Насос содержит входной 1 и выходной 2 каналы в обойме 3, в которой выполнены канавки 4 в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал 5 с установленным на нем ротором 6. Ротор 6 состоит из секций 7, последовательно одна за другой установленных на приводном валу 5. На фиг. 2 показан двухсекционный ротор 6, установленный на приводном валу 5. На приводном валу 5 выполнена спиральная канавка 8 под шпоночное соединение. Каждая секция 7 содержит установленные на приводном валу 5 лопастные колеса 9, межлопастные каналы 10 которых выполнены с возможностью сообщения через канавки 4 винтовой нарезки в обойме 3 с межлопастными каналами колеса 9 в последующей секции 7. В представленном примере каждая секция 7 содержит одиннадцать лопастных колес 9. В секции ротора 7 каждое последующее лопастное колесо 9 установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса 9, с образованием многозаходных винтовых каналов 11 в секции 7 ротора 6. Позиционирование каждого лопастного колеса 9 на приводном валу 5 обеспечивается за счет спиральной шпонки 12, установленной на приводном валу 5 в спиральной канавке 8. Канавка 8 на валу 5 под винтовую шпонку 12 имеет винтовую нарезку противоположного направления, по отношению к нарезке в обойме 3 под винтовые канавки 4. Каждая секция 7 содержит разделительный диск 13. В разделительном диске 13 могут быть выполнены проточные каналы 14, гидравлически связывающие межлопастные каналы 10 в соседних секциях.
В зоне контакта лопастных колес 9 при наличии углового смещения между соседними лопастными колесами 9 и между соседними лопастями соответственно образуются дополнительные вихри 15, показанные стрелками на фиг. 7.
Насос работает следующим образом.
При вращении ротора 6 и, соответственно, лопастных колес 9 в жидкости, заполняющей все межлопастные каналы 10, развиваются центробежные силы. Эти силы вызывают непрерывное движение жидкости (или газожидкостной смеси) из межлопастных каналов 10 в винтовые канавки 4 обоймы 3, в направлении от центра ротора 6 к его периферии. Ввиду неразрывности течения жидкость непрерывно втекает в межлопастные каналы 10 из винтовых канавок 4. Таким образом, в каждой секции 7 насоса формируется вихревое течение, обеспечивающее передачу энергии от каждого лопастного колеса 9 потоку жидкости. Жидкость с повышенной энергией выносится вихревым потоком в спиральные канавки 4 обоймы 3 и вытесняется далее из насоса через выходной канал 2. Разделительные диски 13 препятствуют обратному течению жидкости из области высокого давления в область низкого давления. Ввиду неразрывности течения через входной канал 1 в насос непрерывно поступает жидкость (или газожидкостная смесь).
Как уже указывалось, позиционирование каждого лопастного колеса 9 на приводном валу 5 обеспечивается за счет спиральной шпонки 12 установленной на приводном валу 5. Канавка 8 на валу 5 под винтовую шпонку 12 имеет винтовую нарезку противоположного направления, по отношению к нарезке в обойме 3 под винтовые канавки 4. При таком исполнении ротора 6 в многозаходных винтовых каналах 11 формируются дополнительные вихри 15 в зоне контакта лопастных колес 9 при наличии углового смещения между соседними лопастными колесами 9, и между соседними лопастями соответственно.
Поскольку в разделительном диске 13 выполнены проточные каналы 14, гидравлически связывающие межлопастные каналы 10 в соседних секциях, часть газожидкостной смеси при проходе через проточные каналы 14, формирует отдельные струйки, которые образуют дополнительные вихри и перемешивают газ с жидкостью, усиливая процесс диспергирования перекачиваемой газожидкостной смеси. Дополнительные вихри 15 обеспечивают усиление процесса диспергирования газожидкостной смеси в многозаходных винтовых каналах 11 в каждой секции 7 ротора 6 и одновременно обеспечивают ослабление процесса сепарации газожидкостной смеси, не допуская разделения газожидкостной смеси на жидкую и газовую фазу. При этом повышается эффективность работы насоса при перекачке газожидкостной смеси, поскольку пузырьки газа равномерно распределены по объему жидкой фазы, что благоприятно отражается на процессе передачи энергии от ротора 6 к перекачиваемой среде.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение эффективности работы насоса при перекачке газожидкостных смесей и расширяет область их практического применения.