устройство для напорного транспорта жидких сред по двум или более линиям транспортного трубопровода

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПОРНОГО ТРАНСПОРТА ЖИДКИХ СРЕД ПО ДВУМ ИЛИ БОЛЕЕ ЛИНИЯМ ТРАНСПОРТНОГО ТРУБОПРОВОДА, включающее собственно трубопроводы и узел их соединения с запорной арматурой, выполненный с возможностью поочередной перекачки части среды из одной линии в другую, отличающееся тем, что узел соединения трубопроводов выполнен в виде общего коллектора, в котором стенки трубопроводов соседних линий соприкасаются и в них выполнены отверстия, каждое из которых снабжено регулируемой поворотной заслонкой-перегородкой, соединенной одним концом с краем отверстия со стороны выхода из коллектора посредством герметизирующей манжеты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для перекачки нефти, воды, гидросмеси и других жидкотекучих сред по двум или более линиям транспортного трубопровода.

Известно устройство для напорного транспорта жидких сред, включающее собственно трубопровод со всасывающим и нагнетающими патрубками и насос.

Недостатком известного устройства является невысокая надежность в связи с тем, что для создания пульсирующего режима по двум или более линиям транспортного трубопровода необходимо наличие дополнительного насоса для отбора части транспортируемой среды и перекачки ее в основной поток.

Прототипом заявляемого технического решения является известное устройство для напорного транспорта жидких сред по двум или более линиям транспортного трубопровода, включающее собственно трубопровод со всасывающими и нагнетающими патрубками, соединенными между собой через насос и снабженными запорной арматурой.

Это устройство также обладает низкой надежностью, связанной с наличием автономной запорной арматуры, работающей на каждую линию транспортного трубопровода, а также автономного насоса. При двухтрубном устройстве, например, отказ в работе запорного элемента во всасывающей линии (в случае ее закрытия) ведет к тому, что половину периода насос работает в кавитационном режиме, т.е. пытается откачивать жидкость из замкнутого объема.

Если запорный элемент постоянно открыт во всасывающей линии, то половину периода работы устройства расход транспортируемой среды составляет половину расчетного. В случае закрытия запорного элемента в нагнетательной линии половину периода работы устройства насос качает транспортируемую среду на закрытый запорный элемент. Если запорный элемент открыт в нагнетательной линии, то половинный расход среды подается в каждую из линий трубопровода. В обоих случаях режим работы устройства становится нерасчетным, в результате чего ухудшаются условия работы насоса.

В предлагаемом устройстве для напорного транспорта жидких сред по двум или более линиям транспортного трубопровода, включающем собственно трубопровод с арматурой, в отличие от прототипа линии транспортного трубопровода объединены в общий коллектор, в котором соседние линии трубопровода сопряжены между собой и на каждом участке сопряжения выполнено отверстие, в котором установлена регулируемая поворотная заслонка, при этом сторона заслонки, расположенная в нижней части по направлению потока среды, и ее боковые стороны соединены с соответствующими краями отверстия посредством непроницаемой манжеты.

Заявляемая конструкция благодаря наличию поворотных регулируемых заслонок, установленных на участке соприкосновения двух соседних линий трубопровода, позволяет синхронно регулировать подачу и отбор транспортируемой среды из одной линии в другую, тем самым повысить надежность работы устройства. Наличие непроницаемой манжеты, с помощью которой заслонка закреплена на линии трубопровода, также позволяет повысить надежность устройства, так как этот элемент служит для препятствия обратному перетеканию транспортируемой среды.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для напорного транспорта жидких сред по нескольким линиям транспортного трубопровода (стрелками показано направление потока среды); на фиг. 2 и 3 изображены направления потоков транспортируемой среды соответственно по двухтрубной и трехтрубной системам, где сплошные стрелки показывают направления пульсирующей части потока среды, соответствующего положению заслонки, пунктирные стрелки изменение направления потока, знаками "+", "-", "2+", "2-" показано изменение расхода среды в первую половину периода работы устройства, во вторую половину периода работы знак расхода изменен на противоположный ("+" увеличение, "-" уменьшение, "2+" увеличение в два раза, "2-" уменьшение в два раза); на фиг. 4 изображено направление расходов среды при различных положениях заслонок в случае четырехтрубной системы.

Устройство содержит несколько линий (1+n) транспортного трубопровода 1. Линии транспортного трубопровода объединены в общий коллектор 2. Если количество линий трубопровода четно и более двух, то коллектор выполняется кольцевым. В коллекторе 2 соседние линии трубопровода 1 соприкасаются. На каждом участке соприкосновения выполнено отверстие: А₁-А₁", А₂-А₂".А_n-A_n". В каждом отверстии установлена регулируемая поворотная заслонка 3, служащая перегородкой между соседними линиями трубопровода 1. Заслонка соединена одним концом с краем отверстия со стороны выхода из коллектора 3 посредством герметизирующей манжеты 4. Линии трубопровода, заключенные в коллектор 2, могут иметь цилиндрическую форму, переходящую в трубопроводы прямоугольного или квадратного сечения.

Устройство работает следующим образом.

По всем линиям транспортного трубопровода 1 происходит самостоятельное перекачивание жидкой среды. Перекачка может вестись и через ресивер (не показан), т. е. от одного насоса через промежуточную емкость высокого давления.

При нейтральном положении заслонок 3 (перегородок) перекачивание среды на каждой линии трубопровода происходит независимо друг от друга. Поворачивая заслонки 3, отбирают часть среды от одних линий трубопровода 1 и вводят ее в соседние линии трубопровода. При этом герметизирующие манжеты 4 препятствуют обратному перетеканию перекачиваемой среды. При повороте заслонок 3 (фиг. 2-4) в направлении, указанном сплошной стрелкой относительно нейтрального положения, происходит изменение направления потока среды, указанного пунктирной стрелкой. Знаки "+", "-", "2+", "2-", которые показывают изменение расхода среды в первую половину периода работы устройства, во вторую половину периода меняются на противоположные.

При параллельном соединении двух линий трубопровода 1, например, амплитуда колебаний среды в линиях одинакова (). При трех- и более (нечетном количестве) параллельном соединении линий трубопровода 1 амплитуда колебаний в первой и последней линиях трубопровода в два раза меньше (), чем в линиях, расположенных между ними (). Если коллектор 2 имеет кольцевую форму, то колебания расхода среды во всех линиях трубопровода имеют одинаковую амплитуду ( 2).

Использование предлагаемого устройства в случае транспортирования по двум или более линиям транспортного трубопровода позволяет создавать одновременно по всем линиям пульсирующее движение в течение всего времени гидротранспортирования. Пульсирующий режим движения вызывает распространение продольных волновых колебаний, в результате воздействия которых возрастает градиент скорости в пристенной части потока, что вызывает повышение взвесенесущей способности потока и тем самым снижает значение критической скорости потока, а значит, и потери напора в случае гидротранспортирования твердых сыпучих материалов. Кроме того, уменьшение скорости перекачки приводит к снижению эрозионного износа нижней стенки трубопровода, тем самым повышая надежность устройства.