170674. lajstromszámú szabadalom • Centrifugálszivattyú nagy gáztartalmú folyadék szállítására
170674 3 kerék radiális méretének növelése esetén négyzetes függvény szerint nő. A gáz említett visszaáramlása egyrészt csökkenti a járókerékcsatornákban a folyadék áramlása számára rendelkezésre álló keresztmetszetet, ami a szállítási teljesítmény csökkenéséhez vezet, másrészt járulékos turbulenciaveszteségeket eredményez a járókerékben, ami rontja a hidraulikus hatásfokot. Ráadásul a habot a járókerék kerékagyközeli nyílásain át leszívó sugár-, illetve oldalcsatornás kerékkel ellátott vagy kiszorító szivaty* tyúk hidraulikus hatásfoka eleve kicsi, mivel ezek kétfázisú rendszer szállításának megfelelően vannak kialakítva. Ez a nem jelentéktelen teljesítményigény az ilyen kombinált szivattyúk eredő hatásfokát tovább rontja. A találmány célja a nagy gáztartalmú folyadékokat szállító centrifugáiszivattyúk hatásfokának javítása, illetve energiaigényének csökkentése. A találmány feladata olyan centrifugáiszivattyú létrehozása, amely minimális energiaveszteséggel lehetővé teszi 50%-nál nagyobb gáztartalmú folyadékok stabil és folyamatos szállítását is. A feladatot a találmány szerint azáltal oldjuk meg, hogy nyílásokkal ellátott kerékagytárcsájú forgókerékkel felszerelt centrifugálszivattyúnál egyrészt a nyílásokat a járókeréklapátok szívóoldala mellett, ezen járókeréklapátok kezdetétől kiindulva rendezzük el, mikoris a nyílások keresztmetszete a járókeréklapátok kezdetétől ezek vége felé haladva célszerűen csökken, és/vagy a köztük levő távolság a járókeréklapátok kezdetétől ezek vége felé haladva célszerűen nő; másrészt a járókerékcsatornák keresztmetszetét az áramlás irányában haladva a tisztán folyadékot szállító szivattyúk esetéhez viszonyítva nagyobb mértékben csökkentjük, hogy a szállított közeg térfogatának a járókerékcsatornákból a nyílások által elvezetett hab hiányából és a szállított közegben maradó gáz összenyomódásából származó csökkenését ellensúlyozzuk. Ily módon biztosítjuk, hogy a gáztartalmú közegből a teljes járókerékcsatornában a járókeréklapátok szívóoldalán folyamatosan kiváló gáz a fojtószervként ható nyílásokon át, általában hab formájában, a járókerék kerékagya felé való visszaáramlás nélkül távozhasson, ugyanakkor elkerüljük a járókerékcsatornában bekövetkező, az áramló közeg térfogatának csökkenéséből eredő áramláslassulást, amelynek az az oka, hogy az áramló közeg elválik a csatorna falától és ily módon megnőnek az áramlási veszteségek. A találmány szerinti megoldás ugyanakkor minimumra csökkenti azokat a turbulenciaveszteségeket, amelyek az inhomogén közegnek a járókerékcsatornákban való rétegeződése és a térfogatcsökkenés folytán szükségszerűen jelentkeznek. A találmány szerinti centrifugáiszivattyú egy előnyös kiviteli alakjánál a kerékagytárcsa hátoldalán - önmagában ismert módon - centrifugális hatású lapátok vannak elrendezve, amelyeknek legalább egy része a tengelytől számítva azonos vagy kisebb radiális távolságban kezdődik, mint ahogy a járókerék kerékagytárcsájának a tengelyhez legközelebb fekvő nyílásai el vannak rendezve; és valamennyi lapát a tengelytől számítva lényegesen nagyobb radiális távolságban végződik, mint a járókeréklapátok. Ezzel azt érjük el, hogy a járókerék hátoldalán a nyílások körüli részek mentesek maradnak a szállított folyadéktól és ezen a részen a járókerék nyílásain át távozó hab a rá ható szakító- és centrifugális erők hatására folyadék és gáz fázisra válik szét. A folyadék a kizárólag folyadéktovábbításra kialakított lapátsoron át csekély hidraulikai veszteséggel a szivattyú nyomóterébe jut, a gázt egy vagy több olyan gázelvezető csatorna távolítja el, amely a tengelytől számítva kisebb radiális távolságban kezdődik, mint ahogy a járókerék kerékagytárcsájának a tengelyhez legközelebb fekvő nyílásai el vannak rendezve. Ennek következtében a gázáram messzemenően mentes a szállított folyadéktól és eltávolítására olyan elszívóberendezés alkalmazható, amely tisztán gáz szállítására van kialakítva és így a gázt jó hidraulikus hatásfokkal tudja elszívni. A szállított folyadéknak a szivattyú nyomóteréből a gázelvezető csatornákba való visszaáramlását egyszeres áramlású szivattyúknál oly módon akadályozzuk meg, hogy az egyszeres áramlású járókerekeknél általában meglevő, a kerékagytárcsa hátoldalán levő lapátokat lefedő tárcsa a találmány szerint a tengelytől számítva nagyobb távolságban kezdődik a lapátok legalább egy részénél; ez a fedőtárcsa itt a szivattyúházzal - önmagában ismert módon - fojtórést képez, és a szivattyúház, valamint a lapátok fedetlen része között a lehető legkisebb rés van. így a fojtórésen átjutó folyadékáramot a járókerék fordított lapátsora ismét a szivattyú nyomóterébe viszi. A szivattyúban kiváló gázt elszívó berendezés többletköltséggel és -energiafogyasztással jár. Az elszívóberendezés azonban teljesen elhagyható, ha a szivattyú hozzáfolyási nyomását a találmány értelmében olyan nagyra választjuk, hogy a kerékagytárcsa hátoldalán a nyílások közelében nagyobb legyen a nyomás, mint abban a térben, amelyben a szivatytyúból a gázt elvezető vezeték végződik. A gázelvezető vezetékbe a találmány szerint előnyösen a mindenkori szállítási feltételeknek megfelelően beállítható fojtószerv van beiktatva. Ezáltal a gázelvezetés a járókerékből való gázelvezetést alkalmazó ismert megoldásoktól eltérően oly módon szabályozható, hogy például kisebb gáztartalmú közeg esetén a gázzal együtt ne távozhasson folyadék is. A találmány szerinti megoldás előnye egyrészt abban van, hogy nagy (akár 50%-nál magasabb) gáztartalmú folyadékok is kedvező áramlási viszonyok mellett, jó hidraulikus hatásfokkal, biztonságosan szállíthatók, mivel a járókerékcsatornák kedvező kialakításúak, ugyanakkor biztosított a gáznak a járókerékből való elvezetése, a járókerékből kilépő habot a kerékagytárcsa hátoldalán levő speciális járókerék folyadék és gáz fázisra választja szét, a folyadék nem áramolhat vissza a gázelvezető csatornákban, nincs szükség külön elszívóberendezésré, és a szivattyú a legkülönbözőbb szállítási feltételeknek megfelelően állítható be. Példaként megemlítjük, hogy egy 2000 m3 /ó szállítási teljesítményű kísérleti szivattyúval 40%-os gáztartalmú közeg szállítása alkalmával olyan hidraulikus hatásfokot értünk el, amely 90-95%-a volt a homogén folyadék szállítása esetén elérhető értéknek. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
