EA 027388B1 20170731

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000027388b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Насос, содержащий корпус, содержащий переднюю сторону и заднюю сторону, с насосной камерой в корпусе насоса, входной канал в насосную камеру и выходной канал из насосной камеры, импеллер, установленный для вращения в насосной камере вокруг оси вращения, при этом насосная камера содержит внутреннюю зону на оси вращения или возле нее и наружную зону, удаленную от оси вращения, причем выходной канал находится в наружной зоне насосной камеры, при этом импеллер содержит диск, характеризующийся наличием передней стороны и задней стороны, с несколькими насосными лопастями, выступающими из передней стороны, причем насос дополнительно содержит сборную камеру на задней стороне корпуса насоса, при этом сборная камера находится в жидкостном сообщении с насосной камерой, причем импеллер содержит один или несколько проходов, проходящих через диск, при этом один конец указанного прохода (проходов) открыт в сборную камеру, а другой конец открыт в насосную камеру через переднюю сторону импеллера, и индуктор потока, расположенный в сборной камере, причем индуктор потока содержит элемент индуктора потока, установленный для вращения в сборной камере и выполненный с возможностью создания аксиальной составляющей потока в аксиальном направлении по отношению к оси вращения и вихревой составляющей потока текучей среды в сборной камере, причем сборная камера содержит вентиляционный выходной канал, выполненный с возможностью обеспечения выхода потока из сборной камеры в аксиальном направлении, и передаточную выходную зону в жидкостном сообщении с наружной зоной насосной камеры.

2. Насос по п.1, содержащий приводной вал, причем импеллер и элемент индуктора функционально установлены на приводном валу для вращения совместно с ним.

3. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором один или каждый проход расположен во внутренней зоне насосной камеры.

4. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором вентиляционный выходной канал удален от насосной камеры.

5. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором вентиляционный выходной канал и один или каждый проход, по существу, параллельны оси вращения.

6. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором сборная камера содержит открытую переднюю сторону, обращенную к импеллеру, а передаточная выходная зона образована кольцевым промежутком между задней стороной корпуса насоса и задней стороной импеллера.

7. Насос по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий вспомогательные лопасти на задней стороне диска.

8. Насос по любому из пп.6 или 7, в котором сборная камера выполнена с наружной периферийной боковой стенкой и задней стенкой, удаленной от открытой передней стороны, причем вентиляционный выходной канал выполнен в задней стенке.

9. Насос по п.8, в котором открытая передняя сторона сборной камеры характеризуется наружным периферийным диаметром, который меньше диаметра насосной камеры.

10. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором насос представляет собой пенный насос, предназначенный для перекачки пенных текучих сред, причем импеллер выполнен с возможностью разделения пенной текучей среды на более тяжелую фракцию, выходящую через выходной канал, и более легкую фракцию, поступающую по проходам в сборную камеру, где индуктор отделяет от более легкой фракции вторичную более тяжелую фракцию, которая возвращается в насосную камеру через передаточную выходную зону, а оставшаяся текучая среда выпускается через вентиляционный выходной канал.

11. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором выполнен канал между соседними насосными лопастями, причем каждый канал содержит один или несколько проходов.

12. Способ перекачки текучей среды посредством насоса, причем текучая среда может быть разделена на более легкую и более тяжелую фракции, и указанный насос представляет собой насос по любому из предыдущих пунктов, который предусматривает следующие стадии: (a) подача текучей среды в насосную камеру, в которой первую более тяжелую фракцию выпускают через выходной канал, а первую более легкую фракцию направляют в сторону внутренней зоны насосной камеры; (b) принудительное поступление первой более легкой фракции в сборную камеру через один или каждый проход и (c) принудительное разделение первой более легкой фракции на вторую более тяжелую фракцию и вторую более легкую фракцию, причем вторую более тяжелую фракцию возвращают в насосную камеру через передаточную выходную зону, а вторую более легкую фракцию выпускают наружу из сборной камеры через вентиляционный выходной канал.

13. Способ по п.12, в котором перекачиваемая текучая среда представляет собой пенную текучую среду.

14. Способ перекачки пенной текучей среды посредством насоса для, по существу, дегазации указанной текучей среды, который предусматривает следующие стадии: (a) подача текучей среды в насосную камеру насоса, причем более тяжелую фракцию выпускают через выходной канал насоса, а более легкую фракцию направляют в сторону внутренней зоны насосной камеры через проходы, проходящие через насосный импеллер, и в сборную камеру; (b) принудительное разделение более легкой фракции, чтобы, по существу, высвободить из нее газ в сборной камере действием вращающегося индуктора потока, расположенного в сборной камере и создающего аксиальную составляющую потока в аксиальном направлении по отношению к оси вращения насосного импеллера и вихревую составляющую легкой фракции; и (c) выпуск указанного высвобожденного газа через вентиляционный выходной канал сборной камеры.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

4. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором вентиляционный выходной канал удален от насосной камеры.

13. Способ по п.12, в котором перекачиваемая текучая среда представляет собой пенную текучую среду.

Евразийское 027388 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.07.31
(21) Номер заявки 201491793
(22) Дата подачи заявки
2013.03.27
(51) Int. Cl. F04D 7/04 (2006.01) F04D 29/42 (2006.01)
(54) ПЕННЫЙ НАСОС И СПОСОБ
(32)
(33) (43)
(86) (87)
(31) 1205553.9; 2012901249; 1213761.8; 2012903341; 1217360.5; 2012904251
2012.03.29; 2012.03.29; 2012.08.02; 2012.08.02; 2012.09.28; 2012.09.28
GB; AU; GB; AU; GB; AU
2015.05.29
PCT/GB2013/050804 WO 2013/144623 2013.10.03
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ВЕИР МИНЕРАЛЗ ЮРОП ЛИМИТЕД (GB)
(72) Изобретатель:
Лодерер Паволь (GB), Руднев Александр С. (US), Москосо Лавагна Луис (AU)
(74) Представитель:
Захарова Н.С. (RU)
(56) US-A-4936744
WO-A1-9203612
WO-A1-9515439
EP-A1-0395236
US-A-4273562
US-A-5078573
US-A-5209641
EP-A2-0298442
(57) Насос, содержащий корпус, содержащий переднюю и заднюю стороны, с насосной камерой, входной канал и выходной канал камеры. Импеллер в камере вращается относительно оси. Камера содержит внутреннюю зону на оси или возле нее и наружную зону, удаленную от оси вращения, в которой находится выходной канал. Импеллер содержит диск, характеризующийся наличием передней и задней сторон, с несколькими насосными лопастями. На задней стороне корпуса насоса предусмотрена сборная камера, находящаяся в сообщении по текучей среде с насосной камерой. Импеллер содержит один или несколько проходов, проходящих через диск, один конец которых открыт в сборную камеру, а другой конец открыт в насосную камеру через переднюю сторону импеллера. Индуктор потока находится в сборной камере, которая содержит вентиляционный выходной канал и передаточную выходную зону в сообщении по текучей среде с наружной зоной насосной камеры.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к насосам и способам перекачки текучих сред, в частности, но без ограничения, пенных текучих сред, таких как, например, пенные флотационные концентраты минералов.
Предшествующий уровень техники
На обогатительных фабриках для разделения мелкоизмельченных твердых частиц требуемого минерала и пустой породы часто используют процесс флотации. Разделение осуществляют во флотационном резервуаре или флотационной камере, в которую помещают пульпу и в которую добавляют мелкие воздушные пузырьки и реагенты. Содержимое резервуара затем энергично перемешивают, и полученная пена, поднимающаяся вверх флотационной камеры, содержит мелкие частицы требуемого минерала, прилипшие к воздушным пузырькам. Затем осуществляют сбор пены для того, чтобы собрать требуемый минерал, извлеченный этим процессом.
Пена с процесса флотации содержит требуемый минерал и обычно должна быть перекачана на следующую стадию обработки. Разные типы получаемой пены во многом зависят от размеров вынесенных в пену (флотированных) частиц, типа и количества реагентов, а также количества и размера воздушных пузырьков. Процесс пенной флотации непрерывен, но в настоящее время на рынке нет оборудования, которое может уменьшать содержание воздуха в пене, а оставлять пену отстаиваться, пока воздух отделится сам по себе, перед перекачкой оставшихся частиц и жидкости, образовывавших пену, нецелесообразно.
Чтобы добиться хороших результатов извлечения от процесса флотации, необходимо, чтобы руда, содержащая минералы, была измельчена до частиц очень мелких размеров (в некоторых случаях менее 10 мкм). Кроме того, чтобы добиться хорошего извлечения минерала, необходимо регулировать реагенты, используемые в процессе, но весьма часто это в сочетании с количеством пузырьков необходимо, чтобы сделать процесс эффективным, может привести к образованию очень устойчивой и вязкой пены. Эти вязкие пены, остающиеся в сосуде, обычно требуют для преобразования лишь в воду и твердое вещество от 12 до 24 ч, т.е. пузырьки будут рассеиваться крайне медленно.
Насосы, используемые для перекачки пены, в настоящее время конструктивно исполнены как вертикальные и/или горизонтальные насосы. Вертикальные насосы выполнены таким образом, что входной канал насоса расположен практически вертикально, а горизонтальные насосы выполнены с входным каналом насоса, расположенным практически горизонтально. Вертикальные пенные насосы продемонстрировали способность перекачивать очень вязкие пены, но зачастую их физические размеры весьма громоздки и поэтому должны учитываться при первоначальном проектировании обогатительной фабрики.
Для перекачки пены используют, с другой стороны, и горизонтальные насосы, но они не всегда успешны в случае вязких пен. Горизонтальные насосы, применяемые в целях перекачки пены, традиционно намеренно выполняют завышенного размера. Насос большего размера означает, что он может эксплуатироваться неэффективно с результирующим низким расходом и высоким захватом воздуха из-за пены. При такой неустойчивой перекачке могут происходить механические отказы. Пена полна воздухом, но, будучи присутствующим как пузырьки очень мелких размеров, он производит меньший эффект, чем такое же количество воздуха в виде крупных пузырьков. Однако есть точка, в которой способность насоса справляться с пеной, снизится из-за влияния воздуха. Способность насоса справляться с воздухом связана и с характеристикой эффективного положительного напора на всасывании; т.е., чем ниже эффективное давление на впуске в насос, тем вероятнее, что характеристика насоса ухудшится.
Разработаны насосы специально для перекачки пенных текучих сред этого типа. Во время операции перекачки более тяжелая фракция текучей среды перемещается в наружную зону насоса, а более легкая фракция обычно перемещается в сторону внутренней зоны. Есть необходимость в том, чтобы суметь эффективно удалять эту более легкую фракцию.
Сущность изобретения
В качестве первого объекта предлагается насос, содержащий корпус, содержащий переднюю сторону и заднюю сторону, с насосной камерой в корпусе насоса, входной канал в насосную камеру и выходной канал из насосной камеры, импеллер, установленный для вращения в насосной камере относительно оси вращения, при этом насосная камера содержит внутреннюю зону на оси вращения или возле нее и наружную зону, удаленную от оси вращения, причем выходной канал находится в наружной зоне насосной камеры, при этом импеллер содержит диск, характеризующийся наличием передней стороны и задней стороны, с несколькими насосными лопастями, выступающими из передней стороны, причем насос дополнительно содержит сборную камеру на задней стороне корпуса насоса, при этом сборная камера находится в жидкостном сообщении с насосной камерой, причем импеллер содержит один или несколько проходов, проходящих через диск, при этом один конец указанного прохода (проходов) открыт в сборную камеру, а другой конец открыт в насосную камеру через переднюю сторону импеллера, и индуктор потока, расположенный в сборной камере, причем сборная камера содержит вентиляционный выходной канал и передаточную выходную зону в жидкостном сообщении с наружной зоной насосной камеры.
Индуктор потока в сборной камере придает энергию газосодержащей текучей среде в этой сборной камере, особенно, если расход в сборную камеру является высоким. Это добавление энергии заставляет
газ и текучую среду вытекать из задней вентиляционной части сборной камеры, и нет необходимости в каком-либо внешнем устройстве (таком как отдельный всасывающий насос) для физического высасывания воздуха из сборной камеры.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения насос содержит вспомогательные лопасти на задней стороне диска импеллера.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения индуктор потока содержит элемент индуктора, установленный для вращения в сборной камере.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения элемент индуктора потока выполнен с возможностью создания аксиальной составляющей и вихревой составляющей потока текучей среды в сборной камере.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения насос содержит приводной вал, причем импеллер и элемент индуктора функционально установлены на приводном валу для вращения совместно с ним.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения каждый проход расположен во внутренней зоне насосной камеры.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения вентиляционный выходной канал удален от насосной камеры.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения вентиляционный выходной канал и один или каждый проход, по существу, параллельны оси вращения.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения сборная камера содержит открытую переднюю сторону, обращенную к импеллеру, а передаточная выходная зона образована кольцевым промежутком между задней стороной корпуса насоса и задней стороной импеллера.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения открытая передняя сторона сборной камеры характеризуется наружным периферийным диаметром, который меньше диаметра насосной камеры.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения насос представляет собой пенный насос, предназначенный для перекачки пенных текучих сред, причем импеллер выполнен с возможностью разделения пенной текучей среды на более тяжелую фракцию, выходящую через выходной канал, и более легкую фракцию, поступающую по проходам в сборную камеру, где индуктор отделяет от более легкой фракции вторичную более тяжелую фракцию, которую возвращают в насосную камеру через передаточную выходную зону, а оставшуюся текучую среду выпускают через вентиляционный выходной канал.
В качестве второго объекта предлагается способ перекачки текучей среды посредством насоса, причем текучая среда может быть разделена на более легкую и более тяжелую фракции, при этом насос представляет собой насос, описанный выше, способ предусматривает следующие стадии:
(a) подача текучей среды в насосную камеру, причем первую более тяжелую фракцию выпускают через выходной канал, а первую более легкую фракцию направляют в сторону внутренней зоны насосной камеры;
(b) создание потока в аксиальном направлении, тем самым, заставляя первую более легкую фракцию поступать в сборную камеру через один или каждый проход; и
(c) принудительное разделение первой более легкой фракции на вторую более тяжелую фракцию и вторую более легкую фракцию, причем вторую более тяжелую фракцию возвращают в насосную камеру через передаточную выходную зону, а вторую более легкую фракцию выпускают наружу из сборной камеры через вентиляционный выходной канал.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения перекачиваемая текучая среда представляет собой пенную текучую среду.
В качестве третьего объекта предлагается способ перекачки пенной текучей среды посредством насоса, чтобы, по существу, дегазировать указанную текучую среду, при этом способ предусматривает следующие стадии:
(a) подача текучей среды в насосную камеру насоса, причем более тяжелую фракцию выпускают через выходной канал насоса, а более легкая фракция перемещается в сторону внутренней зоны насосной камеры через проходы, проходящие через насосный импеллер, и в сборную камеру;
(b) принудительное разделение более легкой фракции, чтобы, по существу, высвободить из нее газ в сборной камере действием вращающегося индуктора потока, расположенного в сборной камере; и
(c) самовыпуск указанного высвобожденного газа через вентиляционный выходной канал сборной камеры.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения способ в соответствии с третьим аспектом могут осуществлять с использованием любого устройства в соответствии с первым аспектом.
Перечень фигур
Несмотря на любые иные формы в пределах объема способов и устройства, изложенных в разделе "Сущность изобретения", далее как пример описываются некоторые конкретные варианты осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, где
на фиг. 1 представлен вид сбоку с частичными разрезом насоса в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 2 - разрез части насоса в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 3 - вид части импеллера насоса в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 4 - вид индуктора потока в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, присоединенного к импеллеру насоса;
на фиг. 5 - разрез части насоса в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения; на фиг. 6 - вид индуктора потока, представленного на фиг. 4;
на фиг. 7 - вид индуктора потока в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 8 - покомпонентный частичный вид в перспективном изображении насоса в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 9 - схематический вид части насоса, показанного на фиг. 8, в частично собранном состоянии;
на фиг. 10 - разрез части насоса, показанной на фиг. 9;
на фиг. 11 - вид спереди в перспективном изображении импеллера в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 12 - вид спереди в перспективном изображении импеллера, показанного на фиг. 11; на фиг. 13 - вид спереди импеллера, показанного на фиг. 11 и 12;
на фиг. 14-16 - различные виды (виды сбоку в перспективном изображении и вид спереди) индуктора потока, показанного на фиг. 8 и 10;
на фиг. 17-19 - различные виды (соответственно, вид спереди в перспективном изображении, вид спереди и вид сбоку в разрезе) затыльника или набивочной камеры, образующей часть сборной камеры в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 8, 9 и 10;
на фиг. 20 - частичный вид сбоку в разрезе части насоса в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 21 - покомпонентный частичный вид в перспективном изображении насоса в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 22 - результаты различных экспериментальных испытаний характеристики пенного насоса, которому присущи признаки настоящего изобретения, по сравнению с характеристикой аналогичного пенного насоса, имеющегося на рынке, в ходе которых измерены мощность (кВт) и производительность (м3/ч).
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Рассмотрим, в частности, фиг. 1, на которой показан насос 10, содержащий корпус 20, установленный на опоре 14 (часто именуемой тумбой, основанием или рамой). Корпус 20 насоса содержит наружную оболочку 22, содержащую переднюю часть 23 оболочки и заднюю часть 24 оболочки, соединенные несколькими болтами. Кроме того, корпус 20 насоса содержит входной канал 26, предназначенный для подачи в насос текучей среды для перекачки, и выходной канал 27, по которому текучая среда может выходить из насоса.
Кроме того, корпус 20 насоса содержит внутреннюю облицовку 30 в наружной оболочке 22. Облицовка 30 включает основную облицовку 34, которая может быть в виде улитки, и боковые облицовки, которые содержат переднюю облицовку 35 и заднюю облицовку 36. Основная облицовка 34 может содержать две части или половины, собранные вместе для образования облицовки улитки, форма которой напоминает автопокрышку. Кроме того, основная облицовка может быть выполнена как цельная конструкция, как проиллюстрировано на фиг. 1. Облицовка может быть выполнена из резины или эластомер-ного материала. Внутренняя часть облицовки 30 образует насосную камеру 38, через которую проходит перекачиваемая текучая среда.
Кроме того, насос 10 содержит импеллер 40, установленный для вращения в насосной камере 38 вокруг оси вращения X-X. Импеллер 40 соединен с приводным валом 18, который в свою очередь соединен с приводом (не показанным). Проиллюстрированный импеллер 40 - полуоткрытого типа и содержит диск 42, содержащий переднюю сторону 43 и заднюю сторону 44. Импеллер 40 содержит несколько насосных лопастей 46, выступающих из передней стороны диска. Насосные лопасти 46 расположены на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг оси вращения и разработаны специально для перекачки пенных текучих сред и содержат несколько выступающих частей, каждая из которых выполнена в виде изогнутой лопатки 49, проходящей во входной канал. Импеллер дополнительно содержит центральный глазок 51, выступающий спереди передней стороны 43 диска 42, и при использовании изогнутые лопатки 49 действуют так, чтобы затягивать материал в открытую средину импеллера перед центральным глазком 51. Остальные элементы импеллера 40 будут описаны позже. На задней стороне импеллера 40 предусмотрены вспомогательные лопасти 66. Вспомогательные лопасти 66 расположены на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг оси вращения и содержат внутренние и наружные концы. Вспомогательные лопасти 66 могут быть прямыми, изогнутыми или любой иной подходящей конфигурации.
Кроме того, насос 10 содержит уплотнительный узел 80, обеспечивающий уплотнение между валом
18 и корпусом 20 насоса. Уплотнительный узел, как показано, помещен в набивочной камере 87.
Как лучше всего проиллюстрировано на фиг. 2, импеллер 40 содержит несколько расположенных в нем проходов в виде сквозных отверстий 52, каждое из которых проходит от передней стороны 43 к задней стороне 44 импеллера 40. Сквозные отверстия 52 находятся в зоне оси вращения X-X и расположены между соседними насосными лопастями 46. Как показано на фиг. 2 и 3, сквозные отверстия 52 проходят в направлении, по существу, параллельном оси вращения X-X. Эти проходы могут быть любого подходящего размера, любой площади поперечного сечения и конфигурации.
На фиг. 3 показанные сквозные отверстия 52 имеют удлиненную форму и выглядят как прорезь. Обычно существует один или несколько проходов, находящихся в каждом канале импеллера, расположенном между соседними насосными лопастями 46, чтобы каждый канал импеллера при работе вентилировался. Результаты экспериментальных измерений показали, что воздух в пене, перекачиваемой импеллером 40, будет сосредотачиваться в глазке импеллера, иногда образуя "облако", подавляющее напор и создание потока и снижающее эффективность импеллера. Функция проходов заключается в доставке первой "легкой фракции" газа и некоторого количества твердых веществ из зоны 26 входного канала импеллера (особенно вокруг глазка 51 импеллера) в сборную камеру 60, как будет вскоре описано. Площадь поперечного сечения проходов должна быть достаточной, чтобы удалить из каналов импеллера столько воздуха, сколько необходимо, но если сквозные отверстия 52 или другие проходы будут слишком большими, это может позволить пенной пульпе проходить прямо в сборную камеру 60, что нежелательно.
Сборная камера 60 насоса расположена с задней стороны корпуса насоса и сзади импеллера 40. Сборная камера 60 прилегает к задней стороне 44 импеллера и находится внутри уплотнительной камеры или набивочной камеры 87. Сквозные отверстия 52 открыты в сборную камеру 60. Сборная камера 60 содержит вентиляционный выходной канал в виде вентиляционного отверстия 62, выполненного в задней стенке 63 набивочной камеры 87 и удаленного от импеллера 40 насоса. Вентиляционное отверстие 62 может быть в сообщении по текучей среде с баком, например, посредством подходящего канала или трубы 61, проходящей из набивочной камеры по другим присоединенным каналам в бак, который находится, например, под атмосферным давлением или даже может быть под пониженным давлением. Сборная камера 60 содержит наружную периферийную боковую стенку 68, которая может быть, по существу, цилиндрической, и открытую сторону 64, обращенную к импеллеру 40, и промежуток 65, образующий передаточную выходную зону между диском 42 импеллера и задней облицовкой 36 и обеспечивающий сообщение по текучей среде между сборной камерой 60 и насосной камерой 38. Периферийная боковая стенка 68 сборной камеры 60, по существу, параллельна оси вращения X-X и проходит к открытой стороне 64, при этом наружный периферийный диаметр открытой стороны 64 меньше диаметра насосной камеры 38.
Как уже отмечалось, в зоне входного канала (насосная камера 38 перед импеллером 40) пенного насоса имеется зона низкого давления по оси импеллера 40 вокруг зоны глазка 51, поэтому воздух стремится накапливаться здесь. Это означает, что более тяжелые текучие среды (твердые частицы) перемещаются к наружной стенке насоса. Воздух, скапливающийся в этой зоне, не проходит через насос нормальным образом ввиду как низкого давления, так и низкой плотности, а вместо этого действует как подушка для пульпы, поступающей по входному каналу. Обычно это приводит к тому, что насос работает неэффективно или утрачивает свою функциональность, потребляя мощность, не производя эффекта. Поскольку воздух скапливается на оси импеллера 40 в зоне глазка 51, его можно удалять из этой зоны за счет выполнения проходов в виде сквозных отверстий 52 через импеллер 40, через которые воздух может протекать в сборную камеру 60, которая может именоваться также камерой вытеснения. Сквозные отверстия 52 в задней части диска импеллера позволяют воздуху выходить, тем самым устраняя эффект подушки. Обычно давление с передней стороны импеллера 40 выше давления в сборной камере 60, что заставляет воздух течь в сквозные отверстия 52. При наличии одного или нескольких вентиляционных выходных каналов, ведущих из задней части сборной камеры 60, воздух протекает через сквозные отверстия 52 импеллера в сборную камеру 60 и затем наружу через эти вентиляционные выходные каналы - фактически, воздух втягивается в сборную камеру 60.
Показаны варианты осуществления, в которых насос 10 дополнительно содержит индуктор потока, установленный для вращения в сборной камере 60. Индуктор потока, который может именоваться также устройством для перемешивания, установлен на приводном валу 18 так, что при работе импеллер 40 и индуктор вместе приводятся во вращение приводным валом. Согласно одному варианту осуществления, показанному на фиг. 1, 2 и 7, индуктор потока конструктивно исполнен в виде импеллера 70 лопастной мешалки, содержащего лопасти 71 импеллера прямоугольной формы, выступающие радиально из кольца 73, закрепленного на приводном валу насоса. При использовании лопасти 71 импеллера повернуты таким образом, чтобы создать, по существу, аксиальный поток материала (т.е. поток, параллельный оси вращения X-X) через сборную камеру 60 и наружу через вентиляционное отверстие 62. Согласно другому варианту осуществления, показанному на фиг. 4, 5 и 6, индуктор потока конструктивно исполнен в виде дискового импеллера 72, установленного на приводном валу в центральном отверстии 75. Дисковый импеллер 72 содержит шесть разнесенных периферических сквозных отверстий 74, проходящих через него, на входе в каждое из которых установлено трубное колено 76 под углом 90° (или угловой патру
бок). Трубные колена 76 расположены на стороне 81 дискового импеллера 72, которая при использовании обращена к задней стороне 44 импеллера 40. Каждое трубное колено 76 ориентировано таким образом, чтобы образовать воздухозаборник, создающий рециркулирующий турбулентный поток поверх/вокруг периферийного края дискового импеллера 72. Это перемешивание дает в результате, по существу, аксиальный поток материала (т.е. поток, по существу, параллельный оси вращения X-X) через сборную камеру 60 и наружу через вентиляционное отверстие 62.
Индуктор потока 68 может принимать разные формы, например указанный индуктор может представлять собой другой тип импеллера, гребной винт или крыльчатое колесо. Одна из целей индуктора -активировать поток избыточных газов пены из зоны передней стороны 43 импеллера, через проходы или сквозные отверстия 52, через сборную камеру 60 и наружу через вентиляционное отверстие 62.
На фиг. 8-20, насколько возможно, те же компоненты, что и в вышеописанных вариантах осуществления, обозначены теми же позициями.
На фиг. 8 и связанных с ней фиг. 9-20 представлены частичные и покомпонентные виды элементов насоса 10, при этом насос содержит наружную оболочку, которая содержит заднюю часть 24 оболочки. Передняя часть оболочки не показана, но по внешнему виду может быть подобной задней части оболочки. У насоса, проиллюстрированного в этом варианте осуществления, внутренняя облицовка 30 не показана. Насос содержит импеллер 40, характеризующийся в целом такой же конструкцией, как описана выше.
Как описано со ссылками на предыдущие варианты осуществления, сборная камера 60 выполнена с наружной периферийной боковой стенкой 68 и задней стенкой 63. Боковая стенка 68 проходит, по существу, параллельно оси вращения X-X до открытой стороны 64, которая в собранном состоянии насоса отстоит от задней стороны 44 импеллера 40, чтобы образовать между ними промежуток 65.
Согласно этому варианту осуществления индуктор потока в виде импеллера 70 лопастной мешалки в некоторой степени похож на импеллер лопастной мешалки, показанный на фиг. 7, но согласно этому варианту осуществления он содержит десять лопастей 71. Лопасти 71 слегка сужаются вовнутрь к своему наружному свободному краю (хотя могут быть и прямосторонними) и повернуты на угол Z относительно оси вращения X-X. Обычно угол Z может быть около 45°. Конструктивное исполнение лопастей 71 выбрано таким, чтобы создавать аксиальный поток, а также вихревый поток смеси в сборной камере 60.
Во время работы индуктор потока в виде лопастной мешалки 70 содержит наружную секцию, отстоящую от периферийной стенки 68, которая образует кольцевую зону 69 сосредоточения более тяжелой фракции, в которую стремится переместиться более тяжелая фракция, и из которой эта более тяжелая фракция принудительно выходит, покидая сборную камеру 60, через промежуток 65 между задней стороной диска импеллера 42 и задней облицовкой 36 и протекает вокруг импеллера 40 и обратно в насосную камеру 38. Зона 69 сосредоточения более тяжелой фракции проходит от задней стенки 63 набивочной камеры 87 вдоль наружной периферийной стенки 68 сборной камеры 60 и до открытой стороны 64. Назначение индуктора потока - вызывать поток из насосной камеры 38 в сборную камеру 60, а затем помочь вспомогательным лопастям 66 на задней стороне диска импеллера 40 разделить текучую среду в нем на более легкую фракцию (главным образом, газ) и более тяжелую фракцию (главным образом, жидкость и некоторое количество твердых частиц). Более легкая фракция выходит наружу через вентиляционное отверстие 62 и выходит из насоса в зону более низкого давления.
Вариант осуществления, показанный на фиг. 20, в общем, подобен варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 8. Для удобства ссылок подобные детали обозначены теми же позициями, что и в предыдущих вариантах осуществления. На фиг. 20 импеллер 89, в общем, подобен импеллеру 40, описанному выше со ссылками на фиг. 8. Вспомогательные лопасти 66 на импеллере 89 сужаются, чтобы меньше выступать из поверхности импеллера, от внутреннего конца (ближайшего к оси вращения X-X импеллера) к наружному концу. Сторона 78 задней облицовки 88 также наклонена и параллельна поверхности вспомогательных лопастей 66, при этом между вспомогательными лопастями 66, задней стороной диска импеллера 89 и стороной 78 образован узких проход 65 для передачи текучей среды из сборной камеры 60А в насосную камеру. Этот проход 66 не перпендикулярен оси вращения X-X, а наклонен по направлению к насосной камере.
Вариант осуществления, показанный на фиг. 20, содержит сальниковый уплотнительный узел в детали, включающей набивку 93, фонарное кольцо 94, нажимной болт 95 сальника, слив и уплотнительные кольца 96 и 97. Для защиты оператора предусмотрено также ограждение 79 уплотнения.
Вариант осуществления, показанный на фиг. 20, дополнительно содержит зажимную пластину 83 и установочный винт 84. Индуктор потока проиллюстрирован в виде импеллера 85. Этот вариант осуществления включает также уплотнительные кольца 86, 90 и 91 для минимизации утечки из насоса.
Вариант осуществления, показанный на фиг. 21, в целом, аналогичен варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 8-20. Согласно этому варианту осуществления индуктор потока конструктивно исполнен в виде импеллера 70А лопастной мешалки, подобного импеллеру, показанному на фиг. 8 и 14-16, но согласно этому варианту осуществления он содержит шестнадцать лопастей. Как и в случае на фиг. 8, лопасти слегка сужаются вовнутрь к своему наружному свободному краю и повернуты на угол Z относительно оси вращения X-X. Обычно угол Z может быть около 45°. Конструктивное исполнение
лопастей выбрано таким, чтобы создавать аксиальный поток, а также вихревый поток смеси в сборной камере 60.
Кроме того, на фиг. 21 показан отличающийся сальник 99А на облицовке плиты рамы для удерживания набивки, причем сальник удерживается тремя крепежными болтами, а не более обычными двумя болтами, как показано на фиг. 8. Наконец, еще одно отличие заключается в том, что вентиляционное отверстие 62А в задней стенке набивочной камеры является круглым по форме по сравнению с эллиптической формой, показанной на фиг. 8-10 и 17-19, чтобы максимально увеличить объем газа, который может вытесняться из сборной камеры 60А при использовании. Кроме того, преимущество круглого вентиляционного отверстия заключается также в том, что его легче соединять со стандартным шлангом круглого поперечного сечения или вентиляционной трубой 61А, и, если позволяет пространство, желательно большое вентиляционное отверстие.
Различные варианты осуществления систем удаления воздуха, описанные в настоящем документе, действуют непрерывно для вентиляции насоса при использовании. Сочетание импеллера для пульпы, вспомогательных (задних вытесняющих) лопастей и индуктора потока, действующих вместе, создает среду для более эффективного разделения воздуха и материала пульпы. Кроме того, этой системой можно модернизировать существующий пенный насос.
Конкретно с точки зрения пенных насосов, пены минералов, содержащие абразивные твердые вещества, могут обладать весьма разными свойствами. Пена может быть либо хрупкой, у которой газовые/воздушные пузырьки легко разрушаемые, либо вязкой, у которой газовые/воздушные пузырьки трудно отделить. Как правило, добиться полного или достаточного отделения газа в насосной камере невозможно. Насос, описанный в настоящем документе, разработан для осуществления разделения как в насосной камере, так и в сборной камере при вентиляции. Иными словами, в насосной камере происходит разделение первой стадии, а в сборной камере происходит разделение второй стадии.
Индуктор потока принудительно движет поток первой отделенной более легкой фракции в аксиальном направлении и одновременно вращает смесь внутри сборной камеры, тем самым, создавая условия для возможного дополнительного отделения твердых частиц во вторую более тяжелую фракцию, которая может возвращаться в насосную камеру или направляться в выходной канал насоса, и одновременно под действием давления заставляя насыщенную газом/воздухом смесь (вторую, более легкую фракцию) самостоятельно выходить из сборной камеры (предпочтительно обратно в бак на стороне всасывания насоса или любое иное место утилизации/очистки).
Согласно некоторым вариантам осуществления импеллер может содержать вспомогательные лопасти на задней стороне диска, а индуктор потока может вместе со вспомогательными лопастями обеспечивать прохождение более тяжелой фракции материала в сборной камере через передаточную выходную зону в наружную зону насосной камеры.
Согласно другим вариантам осуществления лопасти индуктора потока в виде импеллера лопастной мешалки могут быть аэродинамической формы в поперечном сечении с целью повышения движущей силы в сборной камере. В некоторых вязких пенных средах, таких как битумные пены, может потребоваться более высокая вытесняющая способность, чтобы обеспечить вторичное разделение тяжелой и легкой фракций в сборной камере и продвижение вторичной легкой фракции наружу через вентиляционное отверстие. Согласно некоторым вариантам осуществления этого можно добиться и путем увеличения диаметра импеллера/движителя текущего варианта осуществления, показанного на фигурах.
В одном экспериментальном испытании пенный насос, которому присущи признаки настоящего изобретения, работал весьма успешно с объемным коэффициентом пены (ОКП) 6,0 и расходом перекачиваемой пены в пределах 530-560 м3/ч. В обычных пенных насосах максимальный ОКП, с которым можно работать, составляет 1,9-2,0. ОКП представляет собой расчетное значение, относящееся к объемной доле воздуха в пене. Пена с более высоким содержанием газа приводит к перекачке низкой эффективности с более высоким относительным потреблением энергии. Пенный импеллер может вращаться, но зачастую лишь в окружении воздуха.
В некоторых случаях операторы пытаются добавлять химические вещества, чтобы разбить пену, но такой подход увеличивает себестоимость и может не срабатывать и, кроме того, может быть неподходящим в зависимости от перекачиваемого материала или среды.
В еще одном экспериментальном испытании характеристику пенного насоса, которому присущи признаки настоящего изобретения, сравнивали с характеристикой конкурента - пенного насоса, имеющегося на рынке. Экспериментальные данные представлены на фиг. 22. В экспериментах по перекачке измеряли мощность (кВт) и расход пены (м3/ч). Для широкой классификации трендов данных была построена общая линия наибольшего соответствия, показывающая, в общем, что для перекачки пены с более высоким расходом требуется линейно более высокая мощность. Как можно видеть по этим данным, предлагаемый пенный насос был способен достигать тех же расходов подачи пенной пульпы, что и конкурентное изделие, но потребляя при этом почти вдвое меньшую мощность. Это указывает на то, что предлагаемый пенный насос был более эффективным в удалении воздуха из пенного материала, что обусловило более эффективное перекачивание остального материала пульпы и, таким образом, потребовало меньшей мощности для достижения этого выхода перекачанного материала.
В одном полевом испытании на шахтном участке (Финляндия) насос с признаками настоящего изобретения устойчиво работал с ОКП до 4,0 со стабильной характеристикой. На фабрике отметили, что объемный расход на выходе насоса был, в общем, более низким из-за удаления воздуха пенного материала подачи через камеру и вентиляционную трубу. Кроме того, измеренная в ходе полевого испытания экономия энергии составила 25% по сравнению с применяемым ранее насосом-конкурентом.
В вышеприведенном описании предпочтительных вариантов осуществления для ясности используется специальная терминология. Однако настоящее изобретение не ограничивается специальными терминами, выбранными таким образом, и следует понимать, что каждый специфический термин включает все технические эквиваленты, используемые подобным образом для достижения подобной технической цели. Термины, такие как "передний" и "задний", "внутренний" и "наружный", "выше", "ниже", "верхний" и "нижний" и т.п., используются для удобства для обеспечения ориентиров и не должны толковаться как термины, ограничивающие объем настоящего изобретения.
Ссылки в настоящем описании на любую предыдущую публикацию (или информацию, взятую из нее) или на любой аспект, являющийся известным, не является и не должен рассматриваться как подтверждение или признание или любая форма допущения, что эта предыдущая публикация (или информация, взятая из нее) или этот известный аспект составляет часть известного уровня техники в области, к которой относится настоящее описание.
В настоящем описании слово "содержащий" в соответствующих роде, числе и падеже следует понимать в его "открытом" смысле, т.е. в смысле "включающий в себя", и, таким образом, не ограниченным его "закрытым" смыслом, т.е. "состоящим только из". Соответствующее значение следует придавать соответствующим словам "содержать" и "содержит", где они появляются.
Кроме того, настоящее изобретение (изобретения) описано (описаны) в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичными и предпочтительными вариантами осуществления, однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а напротив, охватывает различные модификации и эквивалентные устройства в пределах сущности и объема настоящего изобретения (изобретений). Кроме того, различные варианты осуществления, описанные выше, могут реализовываться в сочетании с другими вариантами осуществления, например аспекты одного варианта осуществления могут объединяться с аспектами другого варианта осуществления для реализации еще одних вариантов осуществления. Кроме того, каждый независимый признак или компонент любого данного узла может представлять собой дополнительный вариант осуществления.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Насос, содержащий корпус, содержащий переднюю сторону и заднюю сторону, с насосной камерой в корпусе насоса, входной канал в насосную камеру и выходной канал из насосной камеры, импеллер, установленный для вращения в насосной камере вокруг оси вращения, при этом насосная камера содержит внутреннюю зону на оси вращения или возле нее и наружную зону, удаленную от оси вращения, причем выходной канал находится в наружной зоне насосной камеры, при этом импеллер содержит диск, характеризующийся наличием передней стороны и задней стороны, с несколькими насосными лопастями, выступающими из передней стороны, причем насос дополнительно содержит сборную камеру на задней стороне корпуса насоса, при этом сборная камера находится в жидкостном сообщении с насосной камерой, причем импеллер содержит один или несколько проходов, проходящих через диск, при этом один конец указанного прохода (проходов) открыт в сборную камеру, а другой конец открыт в насосную камеру через переднюю сторону импеллера, и индуктор потока, расположенный в сборной камере, причем индуктор потока содержит элемент индуктора потока, установленный для вращения в сборной камере и выполненный с возможностью создания аксиальной составляющей потока в аксиальном направлении по отношению к оси вращения и вихревой составляющей потока текучей среды в сборной камере, причем сборная камера содержит вентиляционный выходной канал, выполненный с возможностью обеспечения выхода потока из сборной камеры в аксиальном направлении, и передаточную выходную зону в жидкостном сообщении с наружной зоной насосной камеры.
2. Насос по п.1, содержащий приводной вал, причем импеллер и элемент индуктора функционально установлены на приводном валу для вращения совместно с ним.
3. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором один или каждый проход расположен во внутренней зоне насосной камеры.
4. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором вентиляционный выходной канал удален от насосной камеры.
5. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором вентиляционный выходной канал и один или каждый проход, по существу, параллельны оси вращения.
6. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором сборная камера содержит открытую переднюю сторону, обращенную к импеллеру, а передаточная выходная зона образована кольцевым промежутком между задней стороной корпуса насоса и задней стороной импеллера.
7. Насос по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий вспомогательные лопасти
на задней стороне диска.
8. Насос по любому из пп.6 или 7, в котором сборная камера выполнена с наружной периферийной боковой стенкой и задней стенкой, удаленной от открытой передней стороны, причем вентиляционный выходной канал выполнен в задней стенке.
9. Насос по п.8, в котором открытая передняя сторона сборной камеры характеризуется наружным периферийным диаметром, который меньше диаметра насосной камеры.
10. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором насос представляет собой пенный насос, предназначенный для перекачки пенных текучих сред, причем импеллер выполнен с возможностью разделения пенной текучей среды на более тяжелую фракцию, выходящую через выходной канал, и более легкую фракцию, поступающую по проходам в сборную камеру, где индуктор отделяет от более легкой фракции вторичную более тяжелую фракцию, которая возвращается в насосную камеру через передаточную выходную зону, а оставшаяся текучая среда выпускается через вентиляционный выходной канал.
11. Насос по любому из предыдущих пунктов, в котором выполнен канал между соседними насосными лопастями, причем каждый канал содержит один или несколько проходов.
12. Способ перекачки текучей среды посредством насоса, причем текучая среда может быть разделена на более легкую и более тяжелую фракции, и указанный насос представляет собой насос по любому из предыдущих пунктов, который предусматривает следующие стадии:
(a) подача текучей среды в насосную камеру, в которой первую более тяжелую фракцию выпускают через выходной канал, а первую более легкую фракцию направляют в сторону внутренней зоны насосной камеры;
(b) принудительное поступление первой более легкой фракции в сборную камеру через один или каждый проход и
(c) принудительное разделение первой более легкой фракции на вторую более тяжелую фракцию и вторую более легкую фракцию, причем вторую более тяжелую фракцию возвращают в насосную камеру через передаточную выходную зону, а вторую более легкую фракцию выпускают наружу из сборной камеры через вентиляционный выходной канал.
13. Способ по п.12, в котором перекачиваемая текучая среда представляет собой пенную текучую
среду.
14. Способ перекачки пенной текучей среды посредством насоса для, по существу, дегазации указанной текучей среды, который предусматривает следующие стадии:
(a) подача текучей среды в насосную камеру насоса, причем более тяжелую фракцию выпускают через выходной канал насоса, а более легкую фракцию направляют в сторону внутренней зоны насосной камеры через проходы, проходящие через насосный импеллер, и в сборную камеру;
(b) принудительное разделение более легкой фракции, чтобы, по существу, высвободить из нее газ в сборной камере действием вращающегося индуктора потока, расположенного в сборной камере и создающего аксиальную составляющую потока в аксиальном направлении по отношению к оси вращения насосного импеллера и вихревую составляющую легкой фракции; и
(c) выпуск указанного высвобожденного газа через вентиляционный выходной канал сборной камеры.
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
027388
027388
- 1 -
- 1 -
(19)
027388
027388
- 1 -
- 1 -
(19)
027388
027388
- 1 -
- 1 -
(19)
027388
027388
- 4 -
- 3 -
027388
027388
- 8 -
027388
027388
- 8 -
027388
027388
- 10 -
027388
027388
- 11 -
- 11 -
027388
027388
- 14 -
- 14 -