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, состоящем 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).
Недостатком известного технического решения является низкий КПД насоса при перекачке многофазных сред при наличии твердых частиц в потоке.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является насос, содержащий 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, а в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов (RU 185434, 2018).
Недостатком известного технического решения является снижение КПД насоса при перекачке многофазных сред при наличии твердых частиц в потоке, что обусловлено изменением геометрических размеров обоймы из-за гидроабразивного износа.
Технической проблемой, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности работы насоса при перекачке многофазных сред и расширение области практического применения насоса.
Указанная проблема решается тем, что в насосе, содержащем обойму с входным и выходным каналами, 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 с межлопастными каналами колеса в последующей секции, в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов, согласно полезной модели, обойма выполнена из эластомера и на ее внутренней поверхности размещены выполненные из металла ребра жесткости, установленные в выполненных в обойме в виде многозаходной винтовой нарезки винтовых канавках с образованием между ними многозаходных винтовых каналов для сообщения межлопастных каналов соседних секций ротора.
Достигаемый технический результат заключается в сохранении формы и размеров обоймы при контакте с твердыми абразивными частицами в потоке перекачиваемой среды за счет выполнения обоймы из эластомера и ребер жесткости из листового металла.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: 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 - обойма с ребрами жесткости, размещенными в канавках на внутренней поверхности, на фиг. 8 - показана обойма с канавками на внутренней поверхности, на фиг. 9 - показаны ребра жесткости.
Насос содержит входной 1 и выходной 2 каналы в обойме 3, в которой выполнены каналы 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 каналы 4 винтовой нарезки в обойме 3 с межлопастными каналами колеса 9 в последующей секции 7. В представленном примере каждая секция 7 содержит сорок четыре лопастных колеса 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 каналы 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. На внутренней поверхности обоймы 3, изготовленной из эластомера, выполнены винтовые канавки 15, в которых размещены ребра жесткости 16, изготовленные из металла, например, листового. Винтовые канавки 15 выполнены в виде многозаходной винтовой нарезки. 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 каналы 4 обоймы 3, в направлении от центра ротора 6 к его периферии. Ввиду неразрывности течения жидкость непрерывно втекает в межлопастные каналы 10 из винтовых каналов 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 каналы 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 каналы 4.
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.
Как уже указывалось, в обойме 3, изготовленной из эластомера, выполнены винтовые канавки 15, в которых размещены ребра жесткости 16, изготовленные из листового металла.
При контакте твердой частицы со стенкой обоймы 3, выполненной из эластомера, происходит деформация эластомера и торможение частицы в потоке перекачиваемой среды. При таком снижении скорости движения твердых частиц замедляется процесс износа обоймы. Ребра жесткости 16 обеспечивают сохранение формы каналов в обойме 3 при действии нагрузок со стороны потока перекачиваемой среды. Достигается технический результат, заключающийся в сохранении формы и размеров обоймы 3 при контакте с твердыми абразивными частицами в потоке перекачиваемой среды. Тем самым исключается изменение геометрических размеров обоймы 3 из-за гидроабразивного износа, и обеспечиваются условия для поддержания высокого уровня КПД на протяжении всего срока службы насоса.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение эффективности работы насоса при перекачке многофазных сред и расширение области практического применения насоса.