Эрлифтная установка

 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкции эрлифтных установок для подъема жидкостей с твердыми включениями, и может быть использовано при проектировании систем гидротранспорта строительных материалов, водоснабжения, водоотведения городов, промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов. Эрлифтная установка содержит вертикально установленный смеситель с всасывающим трубопроводом, сообщенным с наклонной подъемной трубой и наклонным воздуховодом под углом не менее 100^o к оси смесителя. На конце смесителя установлено сопло с криволинейными винтообразными канавками, в которых сжатый воздух закручивается под избыточным давлением, увлекая рабочую среду через входной патрубок с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, в которых закручивается рабочая среда. От воздухоотделителя в шахту опущен спускной трубопровод с кольцевой трубой со стояками и насадками на их конце. Использование изобретения позволяет повысить производительности эрлифтной установки за счет более полного смешивания сжатого воздуха с рабочей средой и снизить гидравлические сопротивления в смесителе, во всасывающем трубопроводе и в подъемной трубе. 2 ил.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкции эрлифтных установок для подъема жидкостей с твердыми включениями, и может быть использовано при проектировании систем гидротранспорта строительных материалов, водоснабжения, водоотведения городов, промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов.

Известна эрлифтная установка (см. Я.С.Суреньянц. Водяные скважины. - М.: МЖК, 1961, с. 124), содержащая насосно-компрессорную станцию, щит управления воздухом, ресивер, воздуховод, конденсаторный сборник, водоподъемную трубу, форсунку, воздушную трубу, сепаратор, водоприемный резервуар, сливную трубу.

Недостатком данной эрлифтной установки являются значительные энергозатраты из-за невозможности использования энергии поднимающейся эмульсии вследствие неполного смешения сжатого воздуха с водой.

Известна эрлифтная установка (см. а.с. N 781401, МКИ F 04 F 5/24, Бюл. N 43, 1980), содержащая вертикально установленный смеситель с всасывающим трубопроводом, сообщенный с наклонной подъемной трубой и наклонным воздуховодом под углом не менее 100^o к оси смесителя.

Недостатком данной эрлифтной установки являются значительные гидравлические сопротивления в установке из-за невозможности образования диспергированной водовоздушной эмульсии, приводящей к снижению ее производительности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности эрлифтной установки за счет более полного смешивания сжатого воздуха с рабочей средой и снижения гидравлических сопротивлений в смесителе, во всасывающем трубопроводе, в подъемной трубе.

Технический результат достигается тем, что в эрлифтной установке, содержащей вертикально установленный смеситель с всасывающим трубопроводом, сообщенным с наклонной подъемной трубой и наклонным воздуховодом под углом не менее 100^o к оси смесителя, на конце которого установлено сопло с криволинейными винтообразными канавками, в которых сжатый воздух закручивается под избыточным давлением, увлекая рабочую среду через входной патрубок с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, в которых закручивается рабочая среда. При этом образуются эмульсия и гидросмесь, имеющая меньшую плотность, чем рабочая среда, и создают подъемную силу, величина которой возрастает за счет разности удельных плотностей эмульсии и рабочей среды, а также эффекта подсоса при совокупности работы смесителя, всасывающего трубопровода, входного патрубка и сопла, взаимодействие которых создает эффект водоструйного насоса и дефлектора. Подъемная сила возрастает также за счет увеличения температуры рабочей среды, отбирающей тепло от сжатого воздуха и образования адиабатического процесса, обеспечивающего эффект теплового насоса. Закручивание потоков в конусе и сопле обеспечивает максимальное смешение сжатого воздуха с рабочей средой и образование диспергированной во всем объеме смесителя эмульсии, при этом значительно снижаются гидравлические сопротивления в установке и повышается ее производительность.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемой эрлифтной установки, а на фиг. 2 - развертка внутренней поверхности входного патрубка с криволинейными винтообразными направляющими.

Эрлифтная установка содержит смеситель 1 с всасывающим трубопроводом 2, сообщенный с наклонной подъемной трубой 3 и наклонным воздуховодом 4, причем всасывающий трубопровод 2 и смеситель 1 установлены вертикально, а значение угла наклона между осью последнего и осью подъемной трусы 3 составляет величину не менее 100^o. На верхнем конце подъемной трубы 3 размещен воздухоотделитель 5, а на нижнем - входной патрубок 6, выполненный в виде суживающегося вверх усеченного конуса, на внутренней поверхности которого установлены криволинейные винтообразные направляющие 7, а на конце воздуховода 4 предусмотрено суживающееся сопло 8 с криволинейными винтообразными канавками 9. От воздухоотделителя 5 в рабочую среду 10, находящуюся в шахте 11, опущена спускная труба 12 отработанных вод с кольцевой трубой 13 со стояками 14 и насадками 15 на их конце.

Предлагаемая эрлифтная установка работает следующим образом.

Сжатый воздух от компрессора через ресивер, щит управления по воздуховодам с конденсатоотводчиком (на фиг. не показаны) под избыточным давлением подают в смеситель 1, который служит для смешения сжатого воздуха с рабочей средой, в водоподъемную трубу 3 по всасывающему трубопроводу 2. В смеситель 1 подают сжатый воздух по воздуховоду 4 и образуется эмульсия. На верхнем конце воздуховода 4 размещен воздухоотделитель 5, который освобождает рабочую среду от сжатого воздуха, а на нижнем предусмотрен входной патрубок 6, выполненный в виде суживающегося вверх усеченного конуса, на внутренней поверхности которого установлены криволинейные винтообразные направляющие 7. Сжатый воздух при выходе из воздуховода 4 через сопло 8 с криволинейными винтообразными канавками 9 закручивается в них, увлекая рабочую среду 10 из шахты 11 во всасывающий трубопровод 2 через входной патрубок 6 с внутренними винтообразными направляющими 7, в которых закручивается рабочая среда 10. При этом образуется водовоздушная эмульсия и гидросмесь, увлекаемая вверх эмульсией за счет разности удельных плотностей эмульсии и рабочей среды 10, эффекта подсоса при совокупности действия смесителя 1, всасывающего трубопровода 2, входного патрубка 8 и сопла 9, взаимодействие которых создает эффект водоструйного насоса и дефлектора. Подъемная сила возрастает также за счет увеличения температуры рабочей среды 10 при контакте ее с теплым сжатым воздухом, образующим адиабатический процесс, обеспечивающим эффект теплового насоса. Закручивание потоков во входном патрубке 6 и сопле 9 создает наилучшие условия для смешивания сжатого воздуха с рабочей средой 10 и образования диспергированной во всем объеме смесителя 1 эмульсии и при этом значительно снижаются гидравлические сопротивления в установке, что приводит в свою очередь к повышению ее производительности.

Расположенный на верхнем конце подъемной трубы 3 воздухоотделитель 5 (сепаратор) отделяет воду, сливаемую обратно в шахту 11 по сливной трубе 12 через кольцо 13 со стояками 14, на конце которых установлены насадки 15. При применении напорного сепаратора воздух, отделяемый в воздухоотделителе 5 (сепараторе), повторно используется. Во внутренних криволинейных винтообразных направляющих 9 частицы твердой фазы, приобретая центробежно-вибрационную силу, расслаиваются и в зависимости от их массы классифицируются. Те частицы, которые имеют массу большую, чем подъемная сила для них, скатываются назад в шахту 11, но имея уже окатанную форму. Сброшенная с высоты отработанная вода по спускному трубопроводу 12, вытекая из кольцевой трубы 13, стояки 14 и через насадки 15, взрыхляет рабочую среду 10 и способствует созданию наилучших условий работы установки, перемещая рабочую среду 10 к входным отверстиям эрлифта.

Закрутка потока в предусмотренных во внутренних криволинейных винтообразных направляющих способствует созданию эмульгированной среды и однородной гидросмеси и снижению гидравлического сопротивления в эрлифте, что повышает его производительность.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в снижении гидравлических сопротивлений эрлифтной установки за счет обеспечения благоприятных гидроаэродинамических режимов работы путем применения спиралевидного движения смеси во внутренних криволинейных винтообразных направляющих.

Формула изобретения

Эрлифтная установка, содержащая смеситель с всасывающим трубопроводом, сообщенный с наклонной подъемной трубой и наклонным воздуховодом под углом не менее 100^o к оси смесителя, отличающаяся тем, что на конце всасывающего трубопровода со стороны входа гидросмеси предусмотрен входной патрубок в виде суживающегося вверх усеченного конуса с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, а на входном патрубке воздуховода предусмотрено суживающееся сопло с криволинейными винтообразными канавками, а от воздухоотделителя в шахту опущен спускной трубопровод с кольцевой трубой со стояками и насадками на их конце.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2