OPIS PATENTOWY. Zgłoszono: (P ) Zgłoszenie ogłoszono: Opis patentowy opublikowano:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA OPIS PATENTOWY Patent dodatkowy do patentu nr Int. Cl.5 F04D 9/02 Zgłoszono: (P ) Pierwszeństwo URZĄD PATENTOWY RP Zgłoszenie ogłoszono: Opis patentowy opublikowano: Twórcy wynalazku: Krzysztof Wierzbicki, Marek Marjański, Andrzej Przykorski, Mieczysław Aftarczuk, Zbigniew Stachowicz, Tadeusz Koliweszko Uprawniony z patentu: Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa, Warszawa (Polska) SAMOZASYSAJĄCA POMPA WIROWA Przedmiotem wynalazku jest samozasysająca pompa nia cieczy zawierającej ciała stałe. wirowa przeznaczona, zwłaszcza do tłocze Znane są pompy wirowe samozasysające do przetłaczania cieczy zawierających nieznaczne ilości ciał stałych, w których zastosowano komorą rozprężną, przy czym w czasie procesu zasysania, ciecz przepływa z komory spiralnej do komory rozprężnej i z powrotem, tworząc w ten sposób obwód zamknięty. Tłoczenie cieczy zawierającej zawiesiną w postaci piasku, kamieni lub granulatów jest możliwe jedynie w krótkim czasie, ponieważ podczas pracy pompy i wskutek małej prędkości przepływu w komorze rozprężnej, zawarte w cieczy ciężkie ciała stałe wytrą cają się i osadzają na dnie komory, zatykając kanały zasysające. Próbą eliminacji tej nie dogodności podejmuje konstrukcja pompy znanej z polskiego patentu nr 51052, w której za stosowano kanał ciśnieniowy prowadzący medium z wirnika do komory rozprężnej połączonej z obudową pompy. Połączona również z obudową rura tłoczna jest zakończona króćcem tłocznym, przy czym otwór wlotowy tej rury jest umieszczony w dolnej części komory rozprężnej. W rurze tłocznej tuż ponad jej wylotem znajduje się otwór łączący najwyżej położone miejsce komory rozprężnej z króćcem tłocznym, co zapewnia odpowietrzanie wspomnianej komory. Taka konstruk cja pozwala wprawdzie na tłoczenie cieczy zawierającej zawiesinę ciał stałych, niemniej nie wyeliminowano znacznych strat energetycznych. Próbę podniesienia sprawności pompy samozasysającej podejmuje konstrukcja znana z pol skiego patentu nr 46507, w której komora wodna stanowiąca dolną część komory rozprężnej jest połączona układem otworów z komorą spiralną, a ponadto za pomocą niewielkiego otworu - z jej komorą ssawną, dzięki czemu następuje przepływ niewielkiej ilości wody do części ssawnej wirnika. Zderzająca się z krawędziami łopatek wirnika woda zostaje rozpylona, two rząc z powietrzem zawartym w przestrzeniach międzyłopatkowych emulsję wodno-powietrzną, wskutek czego zostaje wzmożone działanie zasysające pompy, co skraca czas zasysania. Taka

2 konstrukcja nie nadaje się do tłoczenia cieczy zawierającej cząstki stałe, ponieważ wspom niane otwory ulegają zaślepieniu i pompa traci zdolność samozasysającą. Ponadto trwałe po łączenie komory spiralnej z komorą wodną otworami, obniża sprawność hydrauliczną pompy w okresie normalnej pracy. Z innego polskiego patentu nr jest znana konstrukcja samozasysającej pompy wirowej zaopatrzonej w nieruchomą ściankę działową umieszczoną w osi wir nika i odgradzającą przewód ssawny od komory ssawnej, przy czym we wspomnianej ściance jest wykonane gniazdo zamykane zaworem lub zasuwą. W czasie procesu zasysania powietrza, ciecz pomocnicza przedostaje się przez gniazdo do komory spiralnej, a przy normalnej pracy pompy gniazdo zostaje zamknięte przez zawór lub zasuwę. Taka konstrukcja umożliwia wprawdzie zmniejszenie strat hydraulicznych pompy, jednakże komplikuje jej budowę, ponieważ ścianka działowa stwarza dodatkowe zawirowania cieczy na wejściu na łopatki wirnika, powodujące nie równomierne obciążenie jego osi, a ponadto zmusza do ciągłej obserwacji pompy w celu normal nego zamknięcia w odpowiednim momencie zaworu lub zasuwy. Istotę wynalazku stanowi konstrukcja pompy wirowej wyposażonej w komorę ssawną, komorę spiralną z wirnikiem oraz komorę rozprężną, w której jest umieszczony deflektor, przy czym w górnej części obudowy komory spiralnej jest wykonany otwór zamykany zaworem, który łączy komorę spiralną z komorą rozprężną. Ponadto komora ssawna jest połączona przewodem z komorą dławnicową, znajdującą się za wirnikiem, przy czym wspomniany przewód jest zamykany zaworem sterowanym przetwornikiem ciśnienia. Umieszczony w komorze ssawnej wlot przewodu jest osło nięty daszkiem. Otwór w obudowie komory spiralnej jest zamykany zaworem klapkowym stanowią cym fragment obudowy komory spiralnej, zamocowanym wahliwie i dociskanym za pomocą sprężyny. W odmianie wynalazku otwór w obudowie komory spiralnej jest zamykany zaworem wzniosowym. Taka konstrukcja pompy umożliwia dopływ wody pozbawionej powietrza na łopatki wirnika w najbardziej odpowiednim miejscu, gdzie ciśnienie cieczy w komorze spiralnej jest bardzo małe, co znacznie wzmaga działanie zasysające pompy, przy czym stosunkowo duże powierzchnie otworów w obudowie komory spiralnej eliminują możliwość zapchania się, nawet przy tłoczeniu cieczy znacznie zanieczyszczonej. Również osłonięcie wlotu przewodu w komorze ssawnej dasz kiem, uniemożliwia przedostanie się tam zanieczyszczeń. W efekcie otrzymano pompę o znacz nie zwiększonej sprawności energetycznej oraz całkowicie zautomatyzowanym procesie zasysa nia. Wynalazek został pokazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przed stawia schematycznie pompę w przekroju osiowym, fig. 2 - przykład wykonania pompy w prze kroju poprzecznym z zastosowaniem zaworu klapowego, a fig. 3 - inny przykład wykonania pompy w przekroju poprzecznym z zastosowaniem zaworu wzniosowego. Przykład I. Samozasysającą pompa wirowa (fig. 1 i fig. 2) składa się z łopatko wego wirnika 1 osadzonego na wałku 2 i umieszczonego w komorze spiralnej 3, której obudowa 4 w górnej części posiada otwór 5 zamykany jej częścią ruchomą stanowiącą zawór klapowy 6 za mocowany wahliwie na osi 7 i dociskany za pomocą odpowiednio dobranej sprężyny 8. Komora spiralna 3 łączy się otworem wlotowym 9 z komorą ssawną 10, do której jest połączony rurociąg ssawny. Jednocześnie komora spiralna 3 jest połączona z komorą rozprężną 11 poprzez dyfuzor 12 zaopatrzony w żebro 13 dzieląca strugę cieczy na dwa strumienie. Nad żebrem 13, w komorze rozprężnej 11 znajduje się odpowiednio ukształtowany deflektor 14 powodujący oddzielenie się powietrza od cieczy. Od strony komory dławnicowej 15 wirnik 1 posiada łopatki o znacznie mniejszej wysokości, a obudowa komory 15 ma ukształtowany obwodowy kanał 16 z kilkoma otwo rami promieniowymi 17 usytuowanymi powyżej wałka 2 i łączącymi kanał 16 z komorą 15, przy czym kanał 16 jest przykryty od zewnątrz łącznikiem 18. W górnej części łącznika 18 jest wykonany otwór 19 umożliwiający połączenie kanału 16 z komorą ssawną 10 za pomocą przewodu 20, przy czym wlot przewodu 20 w komorze ssawnej 10 jest osłonięty daszkiem 21. Na przewodzie 20 jest umieszczony zawór 22 sterowany hydraulicznie za pomocą membranowego siłownika 23 po łączonego przewodem 24 z membranowym przetwornikiem 25 ciśnienia umieszczonym w górnej części komory rozprężnej 11 lub z membranowym przetwornikiem 26 ciśnienia umieszczonym na przewodzie tłocznym 27. Przewód 24 oraz siłownik 23 i przetwornik 25 lub 26 są wypełnione cieczą niezamar zającą. Działanie pompy jest następujące: po wypełnieniu pompy cieczą do poziomu wskazanego na rysunku włączany jest napęd wałka z wirnikiem, którego odśrodkowe działanie powoduje odrzu-

3 cenie cieczy wraz z powietrzem z przestrzeni międzyłopatkowych do dyfuzora 12, gdzie następuje rozdzielenie strugi cieczy na zebrze 13 na dwa strumienie, które uderzają o deflektor 14. Na stępuje oddzielenie się cieczy od powietrza uchodzącego przez przewód tłoczny 27. Ciecz niezapowietrzona wraz z zanieczyszczeniami spływa na obudowę 4 i przez otwarty zawór klapowy 6 dos taje sie na łopatki wirnika 1. Otwarcie zaworu 6 zapewnia sprężyna 8 przy niskim ciśnieniu w komorze rozprężnej 11. Jednocześnie z rurociągu ssawnego przez komorę ssawną 10 jest zasysane powietrze do komory spiralnej 3, przedostając się otworem wlotowym 9 na łopatki wirnika 1, przy czym w komorze dławnicowej 15 jest obniżone ciśnienie i następuje zasysanie powietrza z komory ssawnej 10 poprzez przewód 20 przy otwartym zaworze 22. Otwarcie zaworu 22 jest spowodo wane zadziałaniem membranowego siłownika 23, który jest sterowany membranowym przetwornikiem 25 lub 26 reagującym na niskie ciśnienie w górnej części komory rozprężnej 11 lub przewodzie tłokowym 27 wypełnionym powietrzem w czasie zasysania. Opisany proces zachodzi do chwili zasy sania cieczy z rurociągu ssawnego. Wypełnienie cieczą komory rozprężnej 11 powoduje zwiększe nie ciśnienia, które pokonując siłę sprężyny 8 powoduje zamknięcie się zaworu klapowego 6, dzięki czemu obudowa 4 komory spiralnej 3 przybiera kształt klasyczny dla pompy wirowej, co obniża straty hydrauliczne. Jednocześnie zwiększenie się ciśnienia w górnej części komory roz prężnej 11 powoduje zadziałanie membranowego przetwornika 25 lub 26, który uruchamiając siłow nik 23 zamyka otwór 22 na przewodzie 20, odcinając w ten sposób komorę dławnicową 15 od komory ssawnej 10. W przypadku ponownego pojawienia się powietrza w rurociągu ssawnym opisany system włącza się automatycznie. Przykład II. Samozasysająca pompa wirowa (fig. 3) składa się z identycznych ele mentów jak w przykładzie I, przy czym nie posiada zaworu klapowego 6 w obudowie 4, w miejsce którego zastosowano zawór wzniosowy 28 zamykający otwór 29 w obudowie 4 komory ssawnej 3. Otwar cie zaworu 28 powoduje sprężyna 30 umieszczona pomiędzy talerzykiem oporowym 31 przytwierdzonym do trzonka 32 a gniazdem 33 zamocowanym w osłonie 34, natomiast zamknięcie powoduje siłownik tłokowy 35 składający się z hydraulicznej komory 36 znajdującej się poniżej gniazda 33, w któ rej jest umieszczony przesuwnie tłok 37 przytwierdzony do trzonka 32. W górnej części komory 36 znajduje się otwór 38 połączony z przewodem 24 doprowadzającym ciśnienie z membranowego przet wornika 25 lub 26. W dolnej części gniazda 33 oraz komory 36 są wykonane odpowietrzniki 39. Działanie pompy jest podobne jak w przykładzie I, przy czym otwór 29 tyczną jak otwór 5. Przy niskim ciśnieniu w spełnia rolę iden komorze rozprężnej 11,sprężyna 30 działając na trzonek 32 utrzymuje zawór 28 w pozycji otwartej. Odpowiednie usytuowanie otworu 29 eliminuje możliwość gromadzenia się zanieczyszczeń w dolnej części komory rozprężnej 11. Z chwilą cał kowitego wypełnienia komory rozprężnej 11 nienia i zadziałanie membranowego przetwornika 25 cieczą nienapowietrzoną, następuje zwiększenie ciś lub 26, który doprowadza ciecz niezamarzają cą przewodem 24 do hydraulicznej komory 35, powodując przemieszczenie się tłoka 37 w dolne po łożenie, a jednocześnie zamknięcie otworu 29 zaworem 28. Zastrzeżenia patentowe 1. Samozasysająca pompa wirowa wyposażona w komorę ssawną, komorę spiralną z wirnikiem oraz komorę rozprężną, w której jest umieszczony deflektor, znamienna tym, że w górnej części obudowy (4) komory spiralnej (3) jest wykonany otwór (5) zamykany zaworem klapkowym (6) stanowiącym fragment obudowy (4) komory spiralnej (3), zamocowanym wahliwie i dociska nym za pomocą sprężyny (8), który łączy komorę spiralną (3) z komorą rozprężną (11), a ponadto komora ssawna (10) jest połączona przewodem (20) z komorą dławnicową (15) znajdującą się za wirnikiem (1), przy czym przewód (20) jest zamykany zaworem (22) sterowanym siłownikiem (23) za pomocą przetwornika (26) ciśnienia, natomiast umieszczony w komorze ssawnej (10) wlot prze wodu (20) jest osłonięty daszkiem (21). 2. Samozasysająca pompa wirowa wyposażona w komorę ssawną, komorę spiralną z wirnikiem oraz komorę rozprężną, w której jest umieszczony deflektor, znamienna tym, że w górnej części obudowy (4) komory spiralnej (3) jest wykonany otwór (29) zamykany zaworem wzniosowym (28), który łączy komorę spiralną (3) z komorą rozprężną (11), a ponadto komora

4 ssawna (10) jest połączona przewodem (20) z komorą dławnicową (15) znajdującą się za wirnikiem (1), przy czym przewód (20) jest zamykany zaworem (22) sterowanym siwłonikiem (23) za pomocą przetwornika (26) ciśnienia, natomiast umieszczony w komorze ssawnej (10) wlot przewodu (20) jest osłonięty daszkiem (21).

5 Fig.2.

6 \ \ 32' 3ty 3g/ 33/ 29/ Fig. 3. Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 cgz Cena 3000 zł