Пневматический подъемник

 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при проектировании пневматических подъемников для откачки воды из шахтных технологических емкостей и установок общепромышленного назначения. Целью изобретения является повышение КПД путем уменьшения расхода» сжатого воздуха. В пневматическом подъемнике, содержащем подъёмную и охватывающую ее наружную трубы ^ и 1, первая из которых снабжена подводящим патрубком 5, а вторая - подводом сжатого воздуха, подъемная труба Ц выполнена упругоподатливой в радиальном направлении. 1 ил.(Лtsdо:>& ^

1712671 А 1, СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 . (И) (51) 04 F 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4750081/29 (46) 15.02.92. Бюл. и 6 (71) Донецкий политехнический институт (72) Н.Г.Логвинов, E.È.Íàäååâ, Е,А,Триллер, В.Б.Малеев, Л.Н.Козыряцкий и В.Б.Гого (53) 621.695(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1087701, кл. 04 1/18, 1984. (54) ПНЕВИАТИЧЕСКИ 1 ПОДЪЕМНИК (57) Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при проектировании пневматиче2 ских подьемников дпя откачки воды из шахтных технологических емкостей и установок общепромышленного назначения. Целью изобретения является повышение КПД путем уменьшения расхода, сжатого воздуха . В пневматическом подъемнике, содержащем подъемную и охватывающую ее наружную трубы 4 и 1, первая из которых снабжена подводящим патрубком 5, а вторая - подводом сжатого воздуха, подьемная труба 4 выполнена упругоподатливой в радиальном направлении.

1 ил.

1712671

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при проектировании гидротранспортных систем в горной и химической 5 промышленности, строительстве и сель-. ском хозяйстве.

Известна эрлифтная установка, содержащая подъемную трубу и расположенный в верхней части воздухоотде- 10 литель, а в нижней части — смеситель, соединенный с воздуховодом и подводящей трубой, Жидкость в подводящей трубе и сжатый воздух по воздуховоду подаются в 15 смеситель. При определенном расходе сжатого воздуха наступает устойчивый режим работы с оптимальной пода" чей жидкости. В момент образования четки в нижней части подъемной трубы давление в смесителе повышается, так как для перемещения порции жидкости вверх по подъемной трубе необходим запас энергии на преодоление инерционного напора. Повышение давления в смесителе ведет к отжатию движущегося потока жидкости обратно в подводящую трубу, что может вызвать прорыв воздуха в зумпф и .срыв подачи, По. достижении четкой воздухоотделителя дав.-30 ление в смесителе снижается и жидкость по подводящей трубе возвращается в смеситель, образуя новую четку, что ведет к повторению процесса.

Недостатком является низкий КПД вследствие перерасхода сжатого воздуха в результате больших амплитуд колебаний давления в смесителе и прорыва воздуха в зумпф. Газожидкостный столб в подъемной трубе, жидкость в подводящей трубе, воздух в воздуховоде и в смесителе представляют собой колебательную систему с большим числом степеней свободы, но возбуждаются только автоколебания на пер45 вой главной частоте (снарядный ре" жим работы эрлифта) и возбудить автоколебания на более высоких частотах (четочный режим работы эрлифта) невозможно вследствие большой диссипации энергии (рассеяние энергии на гидравлическое трение и скольжение фаз) в подьемной трубе эрлифта и малых сил поверхностного натяже- ния границы раздела фаз. 55

Близким к предлагаемому по технической сущности является эрлифт, который выбран в качестве прототипа, В эрлифтной установке внутри подьемной трубы концентрично расположен газоподающий упругий шланг, по длине которого винтообразно закреплены пластинчатые рассекатели, à B нижней части установлен обратный клапан с подвижным смесителем.

Сжатый воздух и жидкость подаются в нижнюю часть подъемной трубы эрлифта. Образовавшаяся смесь подается в боковой выход верхней части подъемной трубы. При открытии обратного клапана давление в шланге падает, шланг сжимается, пластины приходят в движение и разрушают крупные пузыри, что уменьшает рассеяние энергии на скольжение фаз и снижает расход сжатого воздуха..

Основной недостаток прототипабольшой расход сжатого воздуха вследствие совместного движения фаз. Пластинчатый рассекатель расположен в межтрубном пространстве на геликоидной поверхйости, что приводит к образованию вихревого потока с последующей сепарацией его на компоненты. газ-жидкость. Жидкость, как более вязкая фаза, движется по геликоидной поверхности рассекателя вдоль. стенки подъемной трубы, а воздух движется вдоль упругого газовода. Все указанные гидродинамические явления газожидкостного потока в подъемной трубе эрлифта увеличивают расход сжатого воздуха на преодоление потерь энергии на скольжение фаз и гидравлическое трение вследствие удлинения пути движения смеси (вихрепоток) и увеличения ее поверхности соприкосновения с элементами пластинчатого рассекателя, которые являются местными сопротивлениями для потока.

Целью изобретения является увеличение КПД путем уменьшения расхода сжатого воздуха, так как полностью исключено скольжение фаз и уменьшено гидравлическое трение, вследствие отсутствия прямого контакта жидкости с сжатым воздухом и стенкой охватывающей трубы.

Цель достигается тем, что в пневматическом подьемнике, содержащем подъемную и охватывающую ее наружную трубы, первая из которых снабжена подводящим патрубком, а вторая подводом активной среды, с целью повышения КПД путем уменьшения рас5 1 хода активной среды, подьемная труба выполнена упругоподатливой в радиальном направлении.

На чертеже изображен предлагае" мый пневматический подъемник, общий вид, Пневматический подъемник содержит охватывающую трубу 1, соединенную с воздухоподводящей трубой 2 и воздухоотводящей трубой 3, внутри которой проложена подъемная труба 4, упругоподатливая в радиальном направлении, соединенная с водоподводящей трубой 5 и водоотводящей тру" бой 6. Четка. 7 жидкости расположена внутри трубы 4 между двумя пережатиями 8, Воздушная полость 9 расположена между двумя четками 7 жидкости. Пневматический подъемник погружен в жидкость на глубину h u имеет высоту подачи Н.

Пневматический подъемник работает следующим образом.

Сжатый воздух подается в охватывающую трубу 1 по воздуховоду 2 и при достижении в воэдухоподводящей трубе 2 давления большего,чем дав- . ление погружения в жидкость на глубину h верхнего конца водоподающей трубы 5, образуется пережим 8 подьемной трубы 4 до размера высоты подачи Н, после чего наступает истечение жидкости из водоотводящей трубы 6, так как жидкость не может вернуться назад в водоподводящую трубу

5 через пережим 8 подъемной трубы 4, вследствие превышения давления в воз душной полости 9 над давлением в ниж ней части жидкой четки 7.

Превышение давления в газовой полости 9 связано с необходимым запасо потенциальной энергии давления сжатого воздуха для ускоренного перемещения жцдкой четки 7. Ilo мере истечения жидщ вти скорость четки возрастает с уменьшением ее массы, давление в газообразной полости 9 падает ниже давления погружения h и порция жидкости из подводящей трубы 5 вновь подается в подъемную трубу 4 до тех пор, пока давление газообразной фазы, находящейся на выходе из водоподводящей трубы 5, не превысит давление погружения h и процесс образова ния новой четки 7 повторится.

Образование четок 7 - автоколебательный процесс, частота которого За" висит от динамических свойств систе712671 мы: величина масс, участвующих в ко" лебательном процессе; приведенная упругость воздухоподвадящей трубы 2, : воздушных полостей 9 и трубы 4, которая зависит от давления в системе.

В предлагаемом пневматическом подьемнике до начала истечения четки 7 масса жидкости в подводящей трубе 5 исключена из динамических процессов пережатием 8 на водоподводящей трубе

5, что уменьшает период автоколебаний (время образования четок 7 и их размер). Кроме того, скорость обра15 зования четки 7 зависит от давления в воздухоподводящей трубе 2 и в воздушных полостях 9, которое зависит от расхода сжатого воздуха. При увеличении расхода сжатого воздуха будет

20 возрастать давление в верхней части водоподводящей трубы 5 и процесс пережатия шланга ускорится, что приводит к образованию мелких четок 7.

Известно, что с увеличением размеров воздушных пузырей в жидкости уменьшается поверхностное натяжение на грани раздела фаз и пузыри разрушаются, Воздух проскальзывает сквозь жидкость, не совершая полезной работы.

30 В предлагаемом пневматическом подьемнике фазы разделены подьемной трубой 4, упругоподатливой в радиальном направлении, Четки жидкости и газовые полости 9 не разрушаются, рассея35 ние энергии на скольжение фаз отсутствует, что уменьшает расход воздуха. Кроме того, в обычном эрлифте движение жидкости происходит с соприкосновением о стенку охватываюшей тру4р бы 1, шероховатость которой намного больше шероховатости подъемной трубы м 4, следовательно, для эрлифта необходимо расходовать больше сжатого воздуха на .преодоление гидравличе45 ского трения о Чтенки охватывающей трубы 1, Применение пневматического подьемника снижает удельный расход воздуха, повышает КПД вследствие отсут5О ствия .скольжения фаз и уменьшения гидравлического трения, уменьшает металлоемкость конструкции вследствие отсутствия смесителя и воэдухоотделителя. — 55 Повышение КПД предлагаемой уста1 новки при любой производительности в сравнении с прототипом на 19,4 и более в результате зкономии сжатого воздуха .

1712671

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Составитель В. Бойцов

Техред А.Кравчук Корректор А. Обручар

Редактор С.Лисина

Заказ 7811 Тираж Подписное

ВНИИДИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101

Пневматический подъемник, содержащий подъемную и охватывающую ее наружную трубы, первая из которых снабжена подводящим патрубком, а вторая - подводом сжатого воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения расхода сжатого воздуха, подъемная труба выполнена упругоподатливой в радиальном направлении.