Двухфазный насос-смеситель
Предлагается двухфазный насос-смеситель, применяющийся в агрегатах для приготовления смеси для осуществления технологического процесса гидравлического разрыва пласта на нефтяных и газовых месторождениях. Известен двухфазный насос-смеситель с вертикальным расположением в составе агрегата для приготовления смеси. Известное устройство содержит шнек для подачи сыпучего компонента смеси и устройство подвода жидкого компонента смеси в виде крутоизогнутого патрубка. Такое выполнение устройства не обеспечивает возможности получения смеси с необходимой концентрацией сыпучего компонента, а устройство подвода жидкого компонента затрудняет его компоновку в составе агрегата для приготовления смеси. Предлагаемое устройство двухфазного насоса-смесителя благодаря выполнению устройства подвода жидкого компонента в виде цилиндрического стакана с врезанным в его образующую патрубка уменьшает осевые габариты устройства. Выполнение шнека для подвода сыпучего компонента в виде двух, например, лопаток, закрепленных на ведущем валу насоса с зазором относительно рабочего колеса в совокупности с лопастями, закрепленными на рабочем колесе, обеспечивает возможность смеси с требуемой концентрацией сыпучего компонента.
Предлагаемая полезная модель «Двухфазный насос-смеситель» относится к области устройств, используемых в агрегатах для приготовления смеси, преимущественно для нужд нефте- и газодобывающей промышленности, в составе комплекса для гидравлического разрыва пласта на нефтяных и газовых месторождениях.
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является двухфазный насос - смеситель Агрегата приготовления смеси АПС-6, содержащий размещенные в корпусе насоса крыльчатку (рабочее колесо) с лопастями для подачи жидкой фазы, по одну сторону рабочего колеса, и лопастями для подачи сухого компонента (проппанта), по другую сторону рабочего колеса; ведущий вал, устройство -для подачи проппанта в виде шнека, жестко закрепленного на ведущем валу, и входное устройство для подвода жидкой фазы в виде крутоизогнутого патрубка. Чертеж (ксерокопия) ближайшего аналога, приведенный в «Руководстве по эксплуатации агрегата приготовления смеси АПС-6», ФГУП «Конструкторское бюро химавтоматики», г. Воронеж, 2001 г. прилагается к материалам заявки. (фиг.2).
Недостатком ближайшего аналога является то, что для повышения расхода сыпучего компонента (повышения концентрации его в смеси) и давления приготовленной смеси необходимо увеличить частоту вращения ведущего вала, а, следовательно, установленных на нем шнека и крыльчатки (рабочего колеса). При этом возрастают центробежные силы, сбрасывающие сыпучий компонент со шнека в радиальном направлении, и происходит снижение производительности подачи сыпучего компонента на лопасти крыльчатки (рабочего колеса), а соответственно уменьшается его концентрация в смеси. Кроме того, входное устройство для подвода жидкой фазы, представляющее собой крутоизогнутый
патрубок, затрудняет компоновку насоса-смесителя в составе агрегата приготовления смеси в условиях ограниченного пространства. (фиг.3).
Целью предлагаемого технического решения является повышение экономической эффективности устройства благодаря обеспечению возможности формирования оптимальной концентрации сыпучего компонента в смеси, а также уменьшение продольного размера насоса-смесителя для обеспечения возможности рациональной компоновки его в условиях ограниченного пространства.
Эта цель достигается благодаря тому, что в двухфазном насосе-смесителе, содержащем корпус, размещенные в нем ведущий вал, рабочее колесо с лопастями на торцах, подающее устройство для сыпучего компонента в виде шнека, и устройства для подвода жидкого и сыпучего компонентов, - в нем устройство для подвода жидкого компонента выполнено в виде размещенного соосно с ведущим валом цилиндрического стакана, в образующую которого врезан входной патрубок, дно стакана снабжено коническим обтекателем, обращенным вершиной к рабочему колесу, на открытом торце стакана закреплен насадок в виде тела вращения обтекаемой формы, а между насадком и стенкой стакана размещена перегородка с возможностью формирования потока жидкого компонента, при этом шнек выполнен в виде, например, двух лопаток, жестко закрепленных на ведущем валу с зазором относительно лопастей рабочего колеса.
Предлагаемая полезная модель «Двухфазный насос - смеситель» представлена на фиг.1.
Двухфазный насос-смеситель содержит корпус 1, размещенные в нем ведущий вал 2 с рабочим колесом 3 с установленными на нем лопастями 4 для формирования потока жидкого компонента и лопастями 5 для формирования потока сыпучего компонента, входное устройство 6 для подвода жидкости, подающее устройство для сыпучего компонента, выполненное в виде, например, двух лопаток 7, жестко соединенных с ведущим валом 1. Входное устройство для подвода жидкости выполнено в виде патрубка 8, врезанного в образующую цилиндрического стакана 9, сообщенного с внутренней полостью корпуса 1 посредством концентрично закрепленного на открытом торце насадка 10,
выполненного в виде тела вращения обтекаемой формы, а на закрытом торце стакана 9 выполнен конический обтекатель 11. В пространстве между образующей стакана 9 и насадком 10 размещена перегородка 12, установленная против входного патрубка 8 и разделяющая внутреннюю полость цилиндрического стакана 9 на два равных объема. Приготовленная смесь отводится по выходному патрубку 13.
Устройство работает следующим образом. Рабочее колесо 3 с лопатками 7 устройства подачи сыпучего компонента приводится во вращение жестко связанным с ними ведущим валом 2. Сыпучий компонент смеси (проппант) за счет вращения лопаток 7 приобретает скорость в направлении лопастей 5 рабочего колеса 3 и сбрасывается последними в корпус 1. Жидкий компонент по входному патрубку 8 поступает в полость цилиндрического стакана 9, рассекается обтекателем 11 на два потока и, взаимодействуя с перегородкой 12, формирует поток жидкости в направлении насадка 10. Такое выполнение входного устройства для подачи жидкого компонента позволяет выровнять поле скоростей суммарного потока на входе в лопасти 4. Как показывают проведенные замеры, гидравлическое сопротивление входного устройства такой конструкции создает оптимальный уровень разряжения на входе в рабочее колесо 3. Сбрасываемый лопастями 4 рабочего колеса 3 жидкий компонент приобретает заданное технологическим процессом давление и скорость, перемешивается в корпусе 1 насоса-смесителя с сыпучим компонентом и полученная смесь отводится по выходному патрубку 13. Давление и расход приготовленной смеси регулируются изменением частоты вращения ведущего вала.
Двухфазный насос-смеситель, содержащий корпус, размещенный в корпусе ведущий вал, закрепленные на нем рабочее колесо (крыльчатка) с лопастями и шнек, и устройства для подвода жидкого и сыпучего компонентов смеси, отличающийся тем, что в нем устройство для подвода жидкого компонента выполнено в виде цилиндрического стакана, в образующую которого врезан входной патрубок, дно стакана снабжено коническим обтекателем, обращенным вершиной к рабочему колесу, при этом на свободном торце внутри стакана закреплен насадок, выполненный в виде тела вращения обтекаемой формы, а между стенкой стакана и насадком размещена перегородка с возможностью формирования потока жидкого компонента смеси, при этом шнек выполнен в виде, например, двух лопаток, жестко закрепленных на ведущем валу с зазором относительно лопастей рабочего колеса.
