RU2079001C1

RU2079001C1 - Centrifugal pump for fibrous pulp

Info

Publication number: RU2079001C1
Application number: RU93053022A
Authority: RU
Inventors: С.И. Ворошилов; В.Ф. Преминин; Б.Г. Ширяев; А.А. Вдовин
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Петрозаводский завод бумагоделательного машиностроения"
Priority date: 1993-11-24
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1997-05-10

Abstract

FIELD: pulp and paper industry; transportation of fibrous pulp containing large amount of air and gas via pipe and evacuation of gas from pulp. SUBSTANCE: gas discharge passage of centrifugal pump is provided with device for protecting it against chocking which is made in form of two members one of which is movable relative to other one. Each member is made in form of valve fitted in rotary body provided with holes for evacuation of gas into gas discharge passage. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 19 dwg

Description

Устройство предназначено для транспортировки текучих масс, например волокнистой суспензии, преимущественно высокой концентрации 6 15% содержащих большое количество воздуха, газа, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности. The device is intended for transporting fluid masses, for example, a fibrous suspension, predominantly high concentration of 6-15% containing a large amount of air, gas, and can be used in the pulp and paper industry.

Известен центробежный насос, включающий корпус с рабочей камерой, отверстиями подвода и отвода транспортируемого продукта, установленное на валу в корпусе средство перекачивания продукта в виде диска с лопатками, причем в диске выполнены отверстия ближе к валу, газовую камеру, снабженную лопатками и соединенную с рабочей камерой каналом, в котором также установлены лопатки (см. патент СССР 1514241, кл. B 01 D 19/00, 1989). A centrifugal pump is known, which includes a housing with a working chamber, holes for supplying and discharging the transported product, means for pumping the product mounted on a shaft in the housing in the form of a disk with blades, the holes being made closer to the shaft in the disk, a gas chamber equipped with blades and connected to the working chamber a channel in which blades are also installed (see USSR patent 1514241, class B 01 D 19/00, 1989).

При вращении лопаток, транспортирующих суспензию, из последней выделяется воздух, собирающийся вокруг вала, который должен удаляться через отверстия в диске, канал, газовую камеру. Однако при остановке насоса газоотводящий путь забивается волокнами суспензии, например отверстия в диске, прекращается откачка газа, он скапливается, образуя воздушный пузырь, охватывающий лопатки, транспортирование прекращается. During rotation of the blades transporting the suspension, air is collected from the latter, which collects around the shaft, which must be removed through holes in the disk, channel, and gas chamber. However, when the pump stops, the gas outlet path is clogged with suspension fibers, for example, holes in the disk, gas pumping stops, it accumulates, forming an air bubble covering the blades, transportation stops.

Известен центробежный насос, включающий корпус с камерой, отверстиями подвода и отвода продукта транспортирования, установленное в корпусе на валу средство перекачивания продукта, указанный вал выполнен с осевым каналом для отвода газа и отверстиями, связывающими осевой канал с камерой, причем отверстия снабжены приспособлением для защиты от заболевания, которое выполнено в виде сеточного экрана (см. авторское свидетельство СССР 1463332, кл. B 01 F 7/04, 1989). A centrifugal pump is known, which includes a housing with a chamber, openings for supplying and discharging the product of transportation, a means for pumping the product installed in the housing on the shaft, said shaft is made with an axial channel for discharging gas and openings connecting the axial channel with the chamber, and the openings are equipped with a device for protection against disease, which is made in the form of a mesh screen (see USSR author's certificate 1463332, CL B 01 F 7/04, 1989).

Как показали проведенные эксперименты, данное устройство имеет следующие недостатки: при остановке устройства волокна суспензии подают на сетку и засоряют ее, в результате воздух перестает удаляться, образуется воздушный пузырь, насос теряет работоспособность. As the experiments showed, this device has the following disadvantages: when the device stops, the fibers of the suspension are fed to the grid and clog it, as a result, the air stops being removed, an air bubble forms, and the pump loses its working capacity.

Наиболее близким изобретению является центробежный насос, включающий корпус с камерой, отверстиями подвода и отвода транспортируемого продукта, установленное в корпусе на валу средство транспортирования продукта, газовыпускной канал, который снабжен приспособлением для его защиты от заболевания, выполненным в виде по меньшей мере двух элементов, один из которых подвижен относительно другого (1). The closest invention is a centrifugal pump, comprising a housing with a chamber, holes for supplying and discharging the transported product, means for transporting the product installed in the housing on the shaft, a gas outlet channel, which is equipped with a device for protecting it from the disease, made in the form of at least two elements, one of which is movable relative to another (1).

Недостаток известного насоса заключается в ненадежности приспособления для защиты газовыпускного канала от заболевания. A disadvantage of the known pump is the unreliability of the device for protecting the gas outlet from the disease.

Изобретение решает задачу повышения надежности работы устройства за счет предотвращения забивания газоотводящего пути насоса. The invention solves the problem of improving the reliability of the device by preventing clogging of the exhaust gas path of the pump.

Для решения задачи в центробежном насосе, содержащем корпус с камерой, отверстиями подвода и отвода транспортируемого продукта, установленный в корпусе ротор, включающий вал и установленное на нем средство транспортирования продукта, и газовыпускной канал, снабженный приспособлением для его защиты от забивания, выполненным в виде по меньшей мере двух элементов, один из которых подвижен относительно другого, согласно изобретению указанные элементы приспособления выполнены в виде клапана, установленного на роторе, а в последнем выполнены отверстия для удаления газа в газовыпускной канал. Клапан может быть выполнен в виде кольца из упругодеформируемого тела, например резины, охватывающего отверстия газовыпускного канала, на кольце могут быть закреплены грузы. Клапан может быть выполнен в виде башмака, закрепленного на упругом элементе, например пластинчатой пружине. Клапан может быть выполнен в виде гильзы с пружиной, взаимодействующей со средством перемещения. При установке снаружи вала этим средством перемещения является груз, закрепленный шарнирно на гильзе и валу, а при установке внутри вала средством перемещения является вакуум-насос, при включении которого клапан открывается и воздух откачивается, а при выключении клапан закрывается. Газовыпускной канал может быть выполнен в валу или ступице вала. To solve the problem, in a centrifugal pump containing a housing with a chamber, holes for supplying and discharging the transported product, a rotor installed in the housing, including a shaft and a means of transporting the product installed on it, and a gas outlet equipped with a device for protecting it from clogging, made in the form of at least two elements, one of which is movable relative to the other, according to the invention, said elements of the device are made in the form of a valve mounted on the rotor, and in the last embodiment s aperture for removing gas to the vent port. The valve can be made in the form of a ring from an elastically deformable body, for example rubber, covering the openings of the gas outlet channel, loads can be fixed on the ring. The valve may be made in the form of a shoe mounted on an elastic element, such as a leaf spring. The valve may be made in the form of a sleeve with a spring interacting with the means of movement. When installed outside the shaft, this means of movement is a load pivotally mounted on the sleeve and the shaft, and when installed inside the shaft, the means of movement is a vacuum pump, when turned on, the valve opens and air is pumped out, and when turned off, the valve closes. The gas outlet can be made in the shaft or shaft hub.

Указанные элементы приспособления для защиты от забивания газовыпускного канала могут быть также выполнены в виде кольцевой динамической щели, предотвращающей попадание продукта в газовый канал. Зазор щели может составлять 0,5 3 мм, кольцевая динамическая щель может быть образована ступицей на валу или ведущим диском и стенкой рабочей камеры, на ступице (ведущем диске) и/или стенке корпуса могут быть выполнены кольца. Образующие кольцевую динамическую щель, кольцевая динамическая щель может быть выполнена в виде лабиринтного уплотнения, иметь гонные элементы, насос может быть снабжен механизмом регулирования кольцевой динамической щели. These elements of the device for protection against clogging of the exhaust channel can also be made in the form of an annular dynamic gap that prevents the product from entering the gas channel. The gap gap can be 0.5 to 3 mm, the annular dynamic gap can be formed by a hub on the shaft or the drive disk and the wall of the working chamber, rings can be made on the hub (drive disk) and / or the wall of the housing. Forming an annular dynamic gap, an annular dynamic gap can be made in the form of a labyrinth seal, have racing elements, the pump can be equipped with a mechanism for regulating the annular dynamic gap.

Снабжение каждого отверстия для отвода воздуха клапаном позволяет сообщать газовый пузырь с газоотводящим каналом в момент работы насоса, т.е. когда опасность забивания канала отсутствует, и закрывать их, когда в них может попасть суспензия. Выполнение клапана в виде упругодеформируемого тела или имеющего его как часть, например резина, пружины-растяжения, сжатия, изгиба (плоская), позволяет обеспечить самооткрывание клапана за счет вращения вала насоса, т.е. во время работы. Установка клапана внутри вала обеспечивает открывание клапана в момент начала откачки воздуха насосом и закрытие его при окончании работы насоса. Выполнение приспособления для защиты газовыпускного канала от забивания волокнистой суспензией в виде кольцевой динамической щели позволяет предотвратить попадание твердых частиц транспортируемого продукта в газоотводящий канал, например волокон суспензии в период останова насоса, обеспечивая при этом удаление газа в период его работы, причем кольцевая динамическая щель не имеет подвижных элементов, перемещающихся относительно частей насоса, на которых они закреплены. Кольцевая динамическая щель является клапаном, который пропускает требуемый объект воздух, и задерживает другой объект волокна суспензии, т.е. обладает избирательностью пропускания фракций транспортируемого продукта: кольцевая динамическая щель постоянно открыта для воздуха в момент работы и закрыта для волокна в момент останова насоса, подвижность одного ее элемента относительно другого обеспечивает эффективную очистку ее поверхности от волокон суспензии. By supplying a valve with each vent for venting, the gas bubble can communicate with the exhaust duct at the time of pump operation, i.e. when there is no danger of clogging the channel, and close them when a suspension may enter them. The execution of the valve in the form of an elastically deformable body or having it as part, for example, rubber, tension springs, compression, bending (flat), allows for self-opening of the valve due to rotation of the pump shaft, i.e. during work. Installing the valve inside the shaft ensures that the valve opens at the moment the pump starts pumping air and closes it when the pump is finished. The implementation of the device to protect the exhaust channel from clogging the fibrous suspension in the form of an annular dynamic gap allows to prevent the ingress of solid particles of the transported product into the exhaust channel, for example, suspension fibers during the pump shutdown, while providing gas removal during its operation, and the annular dynamic gap does not have movable elements moving relative to the parts of the pump on which they are fixed. An annular dynamic gap is a valve that passes the desired object into the air and delays another object of the suspension fiber, i.e. it has selectivity for transmitting fractions of the transported product: the annular dynamic slot is constantly open for air at the time of operation and closed for fiber at the time of stopping the pump, the mobility of one of its elements relative to another ensures effective cleaning of its surface from suspension fibers.

На фиг. 1 показан общий вид центробежного насоса, продольный разрез (удаление газа происходит через осевой канал в валу); на фиг.2 -сечение A-A на фиг.1, показан неподвижный вал с резиновым кольцом; на фиг.3 сечение A-A, вращающийся вал с резиновым кольцом; на фиг.4 сечение A-A, резиновое кольцо с грузами; на фиг.5 элемент Б, вал с башмаком на пружине; на фиг.6 элемент Б, случай, когда башмак является частью пластинчатой пружины; на фиг.7 - клапан в виде гильзы с пружиной и грузом, установленные на валу; на фиг.8 - клапан в виде гильзы с пружиной, установленные в осевом канале; на фиг.9 - элемент В на фиг.8; на фиг.10 центробежный насос, в котором осевой канал для отвода газа выполнен в ступице; на фиг.11 центробежный насос с приспособлением для защиты газовыпускного канала от забивания в виде кольцевой динамической щели; на фиг.12 вариант выполнения центробежного насоса; на фиг.13 кольцевая динамическая щель-лабиринтное уплотнение; на фиг.14 - кольцевая динамическая щель-кольцо установлено на корпусе рабочей камеры; на фиг.15 кольцевая динамическая щель-кольца установлены на ступице и корпусе, на фиг. 16 кольцевая динамическая щель с гонными элементами, на фиг.17 и 18 - варианты кольцевой динамической щели, образованной ступицей и корпусом, на фиг.19 вариант регулировки кольцевой динамической щели. In FIG. 1 shows a general view of a centrifugal pump, a longitudinal section (gas is removed through an axial channel in the shaft); figure 2 -section A-A in figure 1, shows a fixed shaft with a rubber ring; figure 3 section A-A, a rotating shaft with a rubber ring; figure 4 section A-A, a rubber ring with loads; in Fig. 5 element B, a shaft with a shoe on a spring; figure 6 element B, the case when the shoe is part of a leaf spring; Fig.7 - valve in the form of a sleeve with a spring and a load mounted on the shaft; on Fig - valve in the form of a sleeve with a spring installed in the axial channel; figure 9 - element In figure 8; figure 10 is a centrifugal pump in which the axial channel for exhaust gas is made in the hub; figure 11 centrifugal pump with a device for protecting the exhaust channel from clogging in the form of an annular dynamic gap; on Fig embodiment of a centrifugal pump; in Fig.13 ring dynamic gap-labyrinth seal; on Fig - annular dynamic slot-ring is installed on the housing of the working chamber; in FIG. 15, an annular dynamic slot ring is mounted on the hub and body; in FIG. 16, an annular dynamic slot with racing elements; FIGS. 17 and 18 are variants of an annular dynamic gap formed by a hub and a housing; FIG. 19 is an embodiment of an adjustment of an annular dynamic gap.

Центробежный насос включает корпус 1 с камерой 2, отверстие 3 подвода волокнистой суспензии (транспортируемого продукта), отверстие 4 для ее отвода, патрубок 5 для удаления газа, газоотводящий канал 6, вал 7, на котором установлено средство перекачивания продукта в виде диска 8 с закрепленными на нем лопатками 9. На валу 7 установлена ступица 10. Вал 7 имеет осевой канал 11, соединенный с вакуум-насосом для откачки воздуха. Осевой канал 11 соединен отверстиями 12 с камерой 2. Ступица 10 имеет осевой канал 13, соединенный с газоотводящим каналом 6, а отверстиями 16 с камерой 2. Клапан для защиты отверстий 12 от забивания может иметь различные виды исполнения. Клапан выполняется в виде резинового кольца 15, охватывающего отверстия 12, на кольце устанавливаются грузы 16. Клапан выполняется в виде упругого элемента 17 (плоская пружина) или упругого элемента 17 с башмаком 18 (последний может служить грузом, иметь специальную форму, например гидро-аэродинамическую), расположение пружины может быть различным, например по образующей вала 7, по окружности. Клапан выполняется в виде гильзы 19, установленной снаружи вала 7, на пружине 20 с грузом 21, прикрепленном к гильзе 19 и валу 7, например шарнирно. Клапан выполнен в виде гильзы 22, установленной внутри вала 7, с пружиной 23, причем гильза 22 взаимодействует с вакуум-насосом. Приспособление для защиты газовыпускного канала 6 от забивания выполняется в виде кольцевой динамической щели 24 это кольца 25 и 26, закрепленные соответственно на ступице 10 и на стенке корпуса 1, лабиринтное уплотнение 27. В динамической щели могут быть установлены гонные элементы 28 (например в виде спирали). Кольцевая динамическая щель 24 может быть образована: поверхностями корпуса 1 и ступицы 10, последняя примыкает торцевой или боковой поверхностью, кольцо 25 примыкает к стенке корпуса 1, кольцо 26 примыкает к ступице 10, кольца 25 и 26 примыкают друг к другу торцами или перекрывают друг друга (одно находится в другом). Ступица 10 может быть выполнена в виде диска с отверстиями. Механизм 29 регулирования кольцевой динамической щели 24 может иметь различные виды исполнения, например втулку 30 с уплотнениями 31, осевое перемещение которой осуществляется винтовым приспособлением 32. The centrifugal pump includes a housing 1 with a chamber 2, a hole 3 for supplying a fiber suspension (transported product), a hole 4 for its removal, a pipe 5 for removing gas, a gas outlet channel 6, a shaft 7 on which the product pumping device is installed in the form of a disk 8 with fixed blades on it 9. A hub 10 is installed on the shaft 7. The shaft 7 has an axial channel 11 connected to a vacuum pump for pumping air. The axial channel 11 is connected by openings 12 to the chamber 2. The hub 10 has an axial channel 13 connected to the gas outlet channel 6, and by openings 16 to the chamber 2. The valve for protecting the openings 12 from clogging can have various designs. The valve is made in the form of a rubber ring 15 covering the holes 12, loads 16 are mounted on the ring. The valve is made in the form of an elastic element 17 (flat spring) or an elastic element 17 with a shoe 18 (the latter can serve as a load, have a special shape, for example, hydro-aerodynamic ), the location of the spring may be different, for example along the generatrix of the shaft 7, around the circumference. The valve is made in the form of a sleeve 19 mounted outside the shaft 7, on a spring 20 with a load 21 attached to the sleeve 19 and the shaft 7, for example pivotally. The valve is made in the form of a sleeve 22 mounted inside the shaft 7, with a spring 23, and the sleeve 22 interacts with a vacuum pump. The device for protecting the gas outlet channel 6 from clogging is made in the form of an annular dynamic gap 24; these are rings 25 and 26, mounted respectively on the hub 10 and on the wall of the housing 1, labyrinth seal 27. In the dynamic gap, racing elements 28 can be installed (for example, in the form of a spiral ) An annular dynamic slot 24 can be formed: by the surfaces of the housing 1 and the hub 10, the latter adjoins the end or side surface, the ring 25 adjoins the wall of the housing 1, the ring 26 adjoins the hub 10, the rings 25 and 26 adjoin each other or overlap each other (one is in the other). The hub 10 can be made in the form of a disk with holes. The mechanism 29 for regulating the annular dynamic slit 24 may have various types of execution, for example, a sleeve 30 with seals 31, the axial movement of which is carried out by a screw device 32.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Насос подключается к бассейну или трубопроводу и в момент запуска заполнен волокнистой суспензией средней концентрации. Начинают вращать вал 7 с лопатками 9, происходит разделение суспензии и воздух. Перекачиваемая суспензия удаляется через отверстие 4, а через отверстие 3 поступает новая порция суспензии. Вокруг вала 7 собирается воздух, образуя пузырь, затрудняющий транспортирование суспензии, открывается газоотводящий канал 6, включают вакуум-насос, который удаляет скапливающийся воздух через патрубок для удаления газа 5. The pump is connected to a swimming pool or pipeline and at the time of start-up it is filled with a medium-sized fibrous suspension. Begin to rotate the shaft 7 with the blades 9, there is a separation of the suspension and air. The pumped suspension is removed through the opening 4, and a new portion of the suspension enters through the opening 3. Around the shaft 7, air is collected, forming a bubble that impedes the transportation of the suspension, a gas outlet channel 6 is opened, a vacuum pump is turned on, which removes accumulated air through the pipe to remove gas 5.

Открывание отверстий 12 происходит следующим образом. Opening holes 12 is as follows.

Резиновое кольцо 15 (может иметь грузы 16) под действием центробежной силы отходит от отверстий 12, открывая доступ воздуха к ним, башмаки 18 на плоской пружине 17 или сама пружина 17 за счет своей массы под действием центробежной силы отходит от отверстий 12, открывая их, груз 21 под действием центробежной силы отходит от вала 7, перемещая гильзу 19, ход которой ограничивает пружина 20, отверстия 12 открываются, при расположении гильзы 22 внутри вала включают вакуум-насос, за счет разности давлений гильза 22 перемещается (ее ход перемещения ограничен пружиной 23), открывая отверстия 12. The rubber ring 15 (may have loads 16) moves away from the holes 12 under the action of centrifugal force, making air accessible to them, the shoes 18 on the flat spring 17, or the spring itself 17 moves away from the holes 12 due to centrifugal force, opening them, the load 21 under the action of centrifugal force moves away from the shaft 7, moving the sleeve 19, the stroke of which is limited by the spring 20, the holes 12 open, when the sleeve 22 is located inside the shaft, the vacuum pump is switched on, due to the pressure difference the sleeve 22 moves (its travel is limited by the spring another 23), opening holes 12.

В случае выполнения приспособления для защиты газовыпускного канала от забивания в виде кольцевой динамической щели 24 при остановке волокнистая масса окружает кольцевую динамическую щель 24, но волокна вследствие их способности формировать прочный каркас пройти через нее не могут, образованная вокруг щели 24 и частично в ней прочная волокнистая оболочка препятствует проникновению волокон в газоотводящий канал 6. При запуске насоса за счет вращения одной из стенок поверхность кольцевой динамической щели 24 очищается от волокон, происходит разделение волокон и газа, при котором газ скапливается вокруг вала 7 и удаляется. Лабиринтное уплотнение 27 и гонные элементы 28 позволяют увеличить зазор щели 24 для лучшего удаления газа. Выполнение щели 24 в виде колец, когда одно находится внутри другого, позволяет увеличить зазор между ними лучшего удаления газа за счет величины перекрытия колец: чем больше перекрытие колец, тем больше можно установить зазор щели 24, при котором волокна массы не будут проходить через нее. Механизм 29 регулирования зазора кольцевой динамической щели 24 обеспечивает закрытие ее при остановке насоса и открытие при работе насоса, установку ее оптимальной ширины в зависимости от характеристик перекачиваемой суспензии (длина волокон, их эластичность, концентрация). Кроме этого, возможно уменьшение размера щели 24 в период останова и вплоть до ее полного закрытия. Уменьшение ширины щели 24 осуществляется известными способами, например механизмом 29 вращают винт приспособления 32, втулка 30 перемещается вдоль оси вала 7, изменяя зазор щели 24, при остановке вала 7 втулку 30 можно плотно прижать к диску (ступице, кольцу) и наглухо закрыть газовый канал 6, возможно перемещение (присадка) диска 8 с валом 7, или корпусных деталей. In the case of a device for protecting the exhaust channel from clogging in the form of an annular dynamic slit 24 when stopped, the pulp surrounds the annular dynamic slit 24, but the fibers, due to their ability to form a strong frame, cannot pass through it, formed around the slit 24 and partially strong fibrous the shell prevents the penetration of fibers into the exhaust channel 6. When starting the pump due to the rotation of one of the walls, the surface of the annular dynamic slit 24 is cleaned of fibers, occur t separation of fibers and gas, in which gas accumulates around the shaft 7 and is removed. The labyrinth seal 27 and the running elements 28 allow an increase in the gap of the slit 24 for better gas removal. The implementation of the gap 24 in the form of rings, when one is inside the other, allows you to increase the gap between them to better remove gas due to the amount of overlap of the rings: the greater the overlap of the rings, the more you can set the gap of the gap 24, at which the fibers of the mass will not pass through it. The mechanism 29 of adjusting the gap of the annular dynamic slit 24 ensures that it closes when the pump is stopped and opens when the pump is operating, and its optimal width is set depending on the characteristics of the pumped suspension (fiber length, elasticity, concentration). In addition, it is possible to reduce the size of the gap 24 during the stop period and up to its complete closure. The width of the slit 24 is reduced by known methods, for example, the screw of the device 32 is rotated by the mechanism 29, the sleeve 30 moves along the axis of the shaft 7, changing the gap of the slit 24, when the shaft 7 stops, the sleeve 30 can be pressed firmly against the disk (hub, ring) and the gas channel closed tightly 6, it is possible to move (additive) the disk 8 with the shaft 7, or body parts.

При окончании работы насоса отключают вакуум-насос, а затем останавливают вал 7 с лопатками 9. At the end of the pump, turn off the vacuum pump, and then stop the shaft 7 with the blades 9.

Claims

1. A centrifugal pump comprising a housing with a chamber, openings for supplying and discharging the transported product, a rotor installed in the housing, including a shaft and means for transporting the product installed on it, and a gas outlet equipped with a device for protecting it from clogging, made in the form of at least two elements, one of which is movable relative to the other, characterized in that the elements of the device for protecting the gas outlet channel from clogging are made in the form of a valve mounted on the rotor, and in last made holes for removing gas in the gas outlet.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the valve is made in the form of a ring from an elastically deformable body, for example rubber, covering openings for removing gas.

3. The pump according to claim 2, characterized in that the loads are fixed on the ring.

4. The pump according to claim 1, characterized in that the valve is made in the form of a shoe mounted on an elastic element, for example, on a leaf spring.

5. The pump according to claim 1, characterized in that the valve is made in the form of a sleeve with a spring interacting with the moving means.