Стенд навантажування для іспитів помп, які перекачують рідину з значним змістом твердої фази

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для ресурсных испытаний насосов под рабочей нагрузкой. В практике испытания насосов, перекачивающих жидкости со значительным содержанием твердой фазы (растворонасосы, буровые насосы и т.д.), традиционная схема испытания насоса [1], состоящая в дросселировании потока жидкости в нагнетательном трубопроводе, оказывается полностью непригодной, так как использование в качестве нагрузочного устройства жесткой задвижки любой формы приводит к расслоению жидкости и забивке трубопровода твердой фазой. Известен гидростатический метод создания нагрузки [2], в котором испытываемый насос подключается к вертикально установленному трубопроводу, однако для создания избыточного рабочего давления длина вертикального участка трубопровода при плотности перекачиваемой жидкости р= 2,0 должна составлять не менее 50 метров на 1 МПа. Указанный метод свободен от забивки трубопровода твердой фазой, но сооружение и обслуживание такой установки представляет значительную трудность. В основу изобретения поставлена задача усовершенствование нагрузочного стенда для испытания насосов, перекачивающих жидкости со значительным содержанием твердой фазы, в котором путем усовершенствования материала и геометрической формы дросселирующего элемента обеспечивается улучшенные гидродинамические свойства и за счет этого расширяется область применения нагрузочного устройства и повышения стабильности его работы. Поставленная задача решается тем, что в нагрузочном стенде для испытания насосов, перекачивающих жидкости со значительным содержанием твердой фазы, содержащим металлическую камеру с фланцами для подвода или отвода перекачиваемой жидкости и расположенным внутри камеры дросселирующим элементом согласно изобретению дроссельный элемент выполнен в виде эластичного рукава, концы которого герметично закреплены к фланцам камеры, а полость, образованная наружной поверхностью эластичного рукава и внутренней поверхностью камеры соединена с гидравлическим насосом и прибором контроля давления. На чертеже представлена схема нагрузочного стенда для ресурсного испытания насоса, перекачивающего жидкости со значительным содержанием твердой фазы, с продольным разрезом нагрузочного устройства. Нагрузочное устройство состоит из металлической камеры 1 с тремя штуцерами для подключения вспомогательных коммуникаций. К верхнему штуцеру подключен манометр 2, к нижнему правому трубопровод 3 подачи промежуточной жидкости, к нижнему левому - вентиль 4 разгрузки нагрузочного устройства. Внутрь камеры 1 вставлен эластичный рукав 5, который с обоих концов герметично закреплен по конической поверхности камеры 1 двумя коническими фланцами 6 и 7 при помощи болтов 8. К фланцу 6 подключен трубопровод нагнетания 9 от испытуемого насоса 10, к фланцу 7 подключен трубопровод 11, возвращающий перекачиваемую жидкость к смесителю 12. В смесителе 12 находится необходимое количество жидкости, содержащей твердую фазу. Специальный насос 13 трубопроводом 14 соединен с баком 15 с промежуточной жидкостью, а трубопроводом 3-е полостью 16 камеры 1. Сливной трубопровод 17 сообщается с баком 16. Трубопровод 3 снабжен обратным клапаном 18, Нагрузочное устройство работает следующим образом. В нагруженном состоянии эластичный рукав 5 нагрузочного устройства имеет правильную цилиндрическую форму и жидкость, перекачиваемая насосом 10, не испытывая сопротивления, без нагрузки перекачивается обратно в смеситель 19. При этом манометр 2 показывает отсутствие избыточного давления в нагнетательном трубопроводе 9. Для создания нагрузки на испытываемом насосе 10 необходимо создать избыточное давление в полости 16 нагрузочного устройства, для чего закрывают вентиль А и с помощью насоса 13 подкачивают промежуточную жидкость в полость 16 нагрузочного устройства. Под действием промежуточной жидкости в полости 16 эластичный рука 5 начинает деформироваться и сжимать поток жидкости, перекачиваемой от насоса 12. При этом, чем больше будет подано промежуточной жидкости в полость 16, тем сильнее сжимается эластичный рукав 5 и тем меньше будет его проходное сечение, тем большее сопротивление он будет оказывать при движении внутри него перекачиваемой жидкости. Поскольку промежуточная жидкость в полости 16 отделена от перекачиваемой жидкости в рукаве 5 только эластичной стенкой гибкого рукава, манометр 2 показывает одновременно давление как промежуточной, так и перекачиваемой жидкостей. Таким образом, плавно "регулируя степень сжатия рукава 5, можно • создавать любое требуемое давление подачи перекачиваемой жидкости в трубопроводе 9, настраивая его по манометру 2 с помощью насоса 13. Когда давление перекачиваемой жидкости достигает заданной величины, насос 13 отключается. Обратный клапан 18 не пропускает промежуточную жидкость из камеры 16 в сторону насоса 13. Если же нужно уменьшить давление в трубопроводе 9, то часть промежуточной жидкости из полости 16 сбрасывается в бак 15 с помощью вентиля 4. При дросселировании потока перекачиваемой жидкости, содержащей твердую фазу, пробка не образуется, так как сужение потока жидкости происходит очень плавно и по гладкой поверхности, мгновенно разрушается в том месте, где создаются условия для образования пробки. На основе предложенного решения разработан эскизный проект нагрузочного стенда для ресурсных испытаний растворо-насоса с подачей 4 м3/час со следующими параметрами: рабочая длина эластичного рукава 800 мм, в качестве эластичного рукава используется резинотканевый рукав d y = 50, максимальное давление в полости нагрузочного устройства 4 МПа, габаритные размеры 1100x100x100 мм, масса 38 кг. В качестве насоса, подкачивающего промежуточную жидкость, используется ручной плунжерный насос с давлением подачи до 6 МПа, промежуточная жидкость - вода, перекачиваемая жидкость - известково-песчаные строительные растворы. Сравнительная характеристика прототипа с предлагаемым нагрузочным стендом для испытания насосов, перекачивающих жидкость со значительным содержанием твердой фазы. Использование предложенного решения позволяет решить следующие задачи: 1. Проводить непрерывно длительные ресурсные испытания насосов, перекачивающих жидкости с содержанием твердой фазы, непосредственно на рабочей среде при заданном рабочем давлении, что существенно повысит достоверность результатов испытаний. 2. Заметно снизить себестоимость и время подготовки и проведения испытаний. 3. Возможность проведения испытаний не только в лабораторных, но и в полевых условиях ввиду простоты обеспечения эксплуатации нагрузочного стенда, 4. Возможность использования нагрузочного устройства в качестве приспособления, показывающего давление в трубопроводе подачи жидкостей, содержащих твердую фазу. 5. Улучшить экологическую обстановку во время испытан—"і в связи с уменьшением кол-ва перекачиваемой жидкости, находящейся в трубопроводов, а также исключения промывки трубопровод ч в результате их забивки в виду высокой надежности стенда от пробкообразования при піфекачивании.