RU2159872C1 - Pump-compressor installation - Google Patents

Abstract

FIELD: hydraulic machine engineering, compressor manufacture. SUBSTANCE: pump-compressor installation includes engine, suction duct for pumped fluid and connected successively centrifugal accelerator, flow-through chamber, separator with pumping duct and calibrated duct joined with inlet of accelerator with formation of closed loop for energy carrier circulation. Accelerator is placed between suction duct and flow-through chamber with possibility of acting by additional power upon pumped fluid directly inside accelerator. Accelerator is sectioned one, each successively joined section of accelerator includes body and impeller arranged in said body. Body of each section has at least one tangential inlet and at least one tangential outlet. Sections of each section pair are mutually joined through additional flow-through chamber being in the form of portion of pipeline connecting tangential outlet of first section with tangential inlet of second section. EFFECT: enhanced efficiency of pumping gas-liquid mixtures and high-density fluids. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидромашиностроению и компрессоростроению, может быть использовано при создании насосов, компрессоров, гидродвигателей, пневмодвигателей, гидромуфт, движителей водных и воздушных транспортных средств. The invention relates to hydraulic engineering and compressor engineering, can be used to create pumps, compressors, hydraulic motors, air motors, hydraulic couplings, propulsion of water and air vehicles.

Известно устройство для сжатия и перекачки газов (жидкостей), содержащее ускоритель, обеспечивающий импульсную подачу энергоносителя в проточную камеру, постоянно сообщающуюся с всасывающим и нагнетательным каналами. Патент РФ 2082901. Бюл. N 18, 1997. A device for compressing and pumping gases (liquids), containing an accelerator that provides a pulsed supply of energy to the flow chamber, is constantly in communication with the suction and discharge channels. RF patent 2082901. Bull. N 18, 1997.

Однако при работе машины используется только косвенное силовое воздействие на перекачиваемую среду со стороны энергоносителя, что снижает эффективность при перекачке сред с высокой плотностью. However, when the machine is running, only indirect power impact on the pumped medium from the energy carrier is used, which reduces the efficiency when pumping high-density media.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного устройства - повышение эффективности перекачки газожидкостных смесей и сред с высокой плотностью. The technical result achieved by the implementation of the claimed device is to increase the efficiency of pumping gas-liquid mixtures and media with high density.

Задача решается за счет размещения ускорителя между всасывающим каналом и проточной камерой с возможностью дополнительного силового воздействия на перекачиваемую среду непосредственно в ускорителе. Ускоритель выполнен секционным, и каждая из последовательно соединенных секций содержит корпус и размещенное в нем лопастное колесо. Корпус каждой секции имеет, по крайней мере, один тангенциальный вход и один тангенциальный выход, а каждая пара секций сообщается между собой через дополнительную проточную камеру, выполненную в виде участка трубопровода, соединяющего тангенциальный выход первой секции с тангенциальным входом второй секции. The problem is solved by placing the accelerator between the suction channel and the flow chamber with the possibility of additional force impact on the pumped medium directly in the accelerator. The accelerator is made sectional, and each of the series-connected sections contains a housing and a blade wheel located in it. The body of each section has at least one tangential inlet and one tangential output, and each pair of sections communicates with each other through an additional flow chamber made in the form of a pipeline section connecting the tangential output of the first section with the tangential input of the second section.

На фиг. 1 представлена схема насосно-компрессорной установки. In FIG. 1 shows a diagram of a tubing installation.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1. FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг. 1. FIG. 3 is a section bB in FIG. 1.

Насосно-компрессорная установка содержит узлы, последовательно соединенные между собой с образованием контура циркуляции энергоносителя центробежный ускоритель 1, проточная камера 2, сепаратор 3 и калиброванный канал 4. The pump-compressor installation contains nodes that are connected in series with each other with the formation of an energy carrier circuit, a centrifugal accelerator 1, a flow chamber 2, a separator 3, and a calibrated channel 4.

Ускоритель выполнен секционным, а каждая из изолированных друг от друга и последовательно соединенных секций содержит корпус 5, 6 и размещенное в нем лопастное колесо 7, 8. Корпус каждой секции имеет, по крайней мере, один тангенциальный вход 9, 10 и один тангенциальный выход 11, 12, а каждая пара секций сообщается между собой через дополнительную проточную камеру 13, выполненную в виде участка трубопровода, соединяющего тангенциальный выход 11 первой секции с тангенциальным входом 10 второй секции. Ускоритель 1 размещен между всасывающим каналом 14 и проточной камерой 2. Ускоритель 1 соединен с приводным двигателем 15. Сепаратор 3 через нагнетательный канал 16 соединяют с потребителем. The accelerator is made sectional, and each of the sections isolated from each other and connected in series contains a housing 5, 6 and a blade wheel 7, 8 located in it. The housing of each section has at least one tangential inlet 9, 10 and one tangential outlet 11 , 12, and each pair of sections communicates with each other through an additional flow chamber 13, made in the form of a pipeline section connecting the tangential output 11 of the first section with the tangential input 10 of the second section. The accelerator 1 is placed between the suction channel 14 and the flow chamber 2. The accelerator 1 is connected to the drive motor 15. The separator 3 is connected to the consumer through the discharge channel 16.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Двигатель 15 обеспечивает вращение рабочих колес 7, 8 ускорителя 1. При вращении рабочих колес 7, 8 в корпусе каждой из секций 5, 6 осуществляется силовое воздействие на жидкость, находящуюся там. Жидкость в данной установке исполняет роль энергоносителя. За счет силового воздействия увеличивается кинетическая энергия потока жидкости. В импульсном режиме жидкость из корпуса 5 отводится через тангенциальный выход 11 в промежуточную проточную камеру 13. Частота импульсов определяется количеством лопастей у колеса и частотой вращения самого колеса. В дополнительную проточную камеру 13 поступает также газ через всасывающий канал 14 и корпус 5. В ускорителе осуществляется также и силовое воздействие на газ (на перекачиваемую среду). Поток перекачиваемой среды разгоняется лопастным колесом 7, за счет этого кинетическая энергия потока перекачиваемой среды увеличивается. В проточной камере 13, как в эжекторе, происходит перемешивание жидкости с газом и торможение потока газожидкостной смеси, сопровождаемое повышением гидростатического давления, при уменьшении скорости течения смеси. С пониженной скоростью течения, но при более высоком гидростатическом давлении смесь поступает во входной тангенциальный канал 10 корпуса 6 второй секции ускорителя 1, где осуществляется повторное силовое воздействие на жидкость (и на перекачиваемую среду) с целью передачи дополнительной энергии энергоносителю (и перекачиваемой среде). Поток жидкости разгоняется и отводится через выходной тангенциальный канал 12 в проточную камеру 2. В проточной камере 2, как в эжекторе, происходит перемешивание жидкости с газом и торможение потока газожидкостной смеси, сопровождаемое дальнейшим повышением гидростатического давления, при уменьшении скорости течения смеси. С пониженной скоростью течения, но при более высоком гидростатическом давлении смесь поступает в сепаратор 3. В сепараторе 3 происходит разделение газожидкостной смеси на составляющие компоненты: на жидкость и газ. Газ через нагнетательный канал 16 отводится из насосно-компрессорной установки потребителю. Жидкость из сепаратора возвращается в первую секцию ускорителя через калиброванный канал 4 и входной тангенциальный канал 9. Путем изменения площади сечения калиброванного канала 4 регулируют расход жидкости, циркулирующей по замкнутому контуру. В зависимости от необходимого значения давления газа установка может иметь и три секции в ускорителе 1, или более. При перекачке газожидкостной смеси принцип работы установки не меняется, только из сепаратора 3 через нагнетательный канал 16 потребителю отводится не только газ, но и жидкость. А часть жидкости постоянно циркулирует по замкнутому контуру, как описано выше. The engine 15 provides the rotation of the impellers 7, 8 of the accelerator 1. When the impellers 7, 8 rotate in the housing of each of the sections 5, 6, a force is applied to the liquid located there. The liquid in this installation acts as an energy carrier. Due to the force action, the kinetic energy of the fluid flow increases. In the pulsed mode, liquid from the housing 5 is discharged through a tangential outlet 11 into the intermediate flow chamber 13. The pulse frequency is determined by the number of blades at the wheel and the rotational speed of the wheel itself. Gas is also supplied to the additional flow chamber 13 through the suction channel 14 and the housing 5. In the accelerator, a force effect on the gas (on the pumped medium) is also carried out. The flow of the pumped medium is accelerated by the impeller 7, due to this, the kinetic energy of the flow of the pumped medium increases. In the flow chamber 13, as in the ejector, there is mixing of the liquid with gas and the inhibition of the gas-liquid mixture flow, accompanied by an increase in hydrostatic pressure, with a decrease in the flow rate of the mixture. With a reduced flow rate, but at a higher hydrostatic pressure, the mixture enters the inlet tangential channel 10 of the housing 6 of the second section of the accelerator 1, where a repeated force is applied to the liquid (and to the pumped medium) in order to transfer additional energy to the energy carrier (and the pumped medium). The fluid flow is accelerated and diverted through the tangential exit channel 12 to the flow chamber 2. In the flow chamber 2, as in an ejector, the liquid is mixed with gas and the gas-liquid mixture is decelerated, accompanied by a further increase in hydrostatic pressure, with a decrease in the flow rate of the mixture. With a reduced flow rate, but at a higher hydrostatic pressure, the mixture enters the separator 3. In the separator 3, the gas-liquid mixture is divided into its constituent components: liquid and gas. Gas through the discharge channel 16 is discharged from the tubing installation to the consumer. The liquid from the separator is returned to the first section of the accelerator through the calibrated channel 4 and the input tangential channel 9. By changing the cross-sectional area of the calibrated channel 4, the flow rate of the fluid circulating in a closed circuit is controlled. Depending on the required value of the gas pressure, the installation may have three sections in the accelerator 1 or more. When pumping a gas-liquid mixture, the operating principle of the installation does not change, only from the separator 3 through the discharge channel 16 not only gas but also liquid is discharged to the consumer. And part of the fluid is constantly circulating in a closed loop, as described above.

В представленной насосно-компрессорной установке перекачиваемая среда проходит через ускоритель 1, где осуществляется силовое воздействие на перекачиваемую среду и дополнительная передача энергии перекачиваемой среде. Реализация такой формы преобразования энергии способствует повышению эффективности самой насосно-компрессорной установки. В известном техническом решении осуществляется только косвенное силовое воздействие на перекачиваемую среду со стороны энергоносителя, за пределами ускорителя. In the present pump-compressor installation, the pumped medium passes through the accelerator 1, where a force is applied to the pumped medium and additional energy transfer to the pumped medium. The implementation of this form of energy conversion helps to increase the efficiency of the tubing installation itself. In the known technical solution, only indirect power is applied to the pumped medium from the energy carrier, outside the accelerator.

Представленное техническое решение может быть использовано и при создании других типов машин. Так, при подаче под давлением (от внешнего источника) жидкости или газожидкостной смеси в тангенциальный канал 9 (или 12), установка способна работать в двигательном режиме, преобразуя энергию жидкости и газа в механическую энергию вращательного движения лопастных колес 7, 8 и вала, на котором они установлены. The presented technical solution can be used to create other types of machines. So, when a liquid or gas-liquid mixture is supplied under pressure (from an external source) into a tangential channel 9 (or 12), the installation is able to operate in a motor mode, converting the energy of the liquid and gas into the mechanical energy of the rotational motion of the impellers 7, 8 and the shaft, which they are installed.

Claims (1)

Насосно-компрессорная установка, содержащая двигатель, всасывающий канал и последовательно соединенные центробежный ускоритель, проточную камеру, сепаратор с нагнетательным каналом и калиброванный канал, соединенный с входом ускорителя с образованием замкнутого контура циркуляции энергоносителя, отличающаяся тем, что ускоритель выполнен секционным, каждая из последовательно соединенных секций содержит корпус и размещенное в нем лопастное колесо, причем корпус каждой секции имеет, по крайней мере, один тангенциальный вход и один тангенциальный выход, а каждая пара секций сообщается между собой через дополнительную проточную камеру, выполненную в виде участка трубопровода, соединяющего тангенциальный выход первой секции с тангенциальным входом второй секции, причем ускоритель размещен между всасывающим каналом и проточной камерой. A pump-compressor installation comprising an engine, a suction channel and a centrifugal accelerator, a flow chamber, a separator with a discharge channel and a calibrated channel connected to the accelerator inlet with the formation of a closed energy circulation loop, characterized in that the accelerator is made sectional, each of which is connected in series of sections comprises a housing and a blade wheel located therein, wherein the housing of each section has at least one tangential inlet and one tang a generic exit, and each pair of sections communicates with each other through an additional flow chamber made in the form of a section of a pipeline connecting the tangential exit of the first section with the tangential inlet of the second section, the accelerator being placed between the suction channel and the flow chamber.

Images