эрлифтная установка

Формула изобретения

Эрлифтная установка, содержащая смеситель со всасывающим трубопроводом, сообщенный с наклонной подъемной трубой и наклонным воздуховодом под углом не менее 100^o к оси смесителя, отличающийся тем, что внутри подъемной трубы размещен воздуховод, на конце которого предусмотрена форсунка с ярусно по высоте тангенциально расположенными расширяющимися насадками со спиралевидными канавками на внутренней поверхности, а смеситель выполнен в виде гиперболоида вращения первого рода с циклоидальными направляющими, нижняя часть которого представляет собой опрокинутый усеченный конус со щетиной в виде терки, переходящий во всасывающий трубопровод, выполненный в виде суживающейся насадки с внутренними криволинейными спиралевидными канавками.

Описание изобретения к патенту

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

Известна эрлифтная установка (см. Я.С.Суренянц. Водяные скважины. - М.: ЖКХ, 1961. С. 124), содержащая насосно-компрессорную станцию, 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 5/25, Бюл. N 43, 1980), содержащая 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, что приводит к снижению ее производительности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности эрлифтной установки за счет более полного смешения сжатого воздуха с рабочей средой и снижения гидравлических сопротивлений в системе, во всасывающем трубопроводе, в подъемной трубе путем размещения внутри подъемной трубы воздуховода, на конце которого предусмотрена форсунка с ярусно по высоте тангенциально расположенными расширяющимися насадками со спиралевидными канавками на внутренней поверхности, а смеситель выполнен в виде гиперболоида вращения первого рода с циклоидальными направляющими, нижняя часть которого представляет собой опрокинутый усеченный конус со щетиной в виде терки, переходящий во всасывающий трубопровод, выполненный в виде суживающейся насадки с внутренними криволинейными спиралевидными канавками.

Технический результат достигается тем, что эрлифтная установка, содержащая смеситель с всасывающим трубопроводом, сообщенный с наклонной подъемной трубой и наклонным воздуховодом под углом не менее 100^o к оси смесителя, имеет внутри подъемной трубы воздуховод, на конце которого предусмотрена форсунка с ярусно по высоте тангенциально расположенными расширяющимися насадками со спиралевидными канавками на внутренней поверхности, а смеситель выполнен в виде гиперболоида вращения первого рода циклоидальными направляющими, нижняя часть которого представляет собой опрокинутый усеченный конус со щетиной в виде терки, переходящий во всасывающий трубопровод, выполненный в виде суживающейся насадки с внутренними криволинейными спиралевидными канавками.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемой эрлифтной установки, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, а на фиг. 3 - развертка внутренней поверхности всасывающего трубопровода с внутренними криволинейными спиралевидными канавками.

Эрлифтная установка содержит смеситель 1 с всасывающим трубопроводом 2, сообщенный с наклонной подъемной трубой 3 и наклонным воздуховодом 4 внутри нее, причем всасывающий трубопровод 2 и смеситель 1 установлены вертикально, а величина угла наклона между осью последнего и осью подъемной трубы 3 составляет не менее 100^o. На верхнем конце подъемной трубы 3 размещен воздухоотделитель 5, а на нижнем конце наклонного воздуховода 4 - форсунка 6 с ярусно по высоте тангенциально расположенными расширяющимися насадками 7 со спиралевидными канавками 8 на внутренней поверхности. Смеситель 1 выполнен в виде гиперболоида 9 вращения первого рода с циклоидальными направляющими 10, нижняя часть которого представляет собой опрокинутый усеченный конус 11 со штырями 12 в виде терки, переходящий во всасывающий трубопровод 2, выполненный в виде суживающейся насадки с внутренними криволинейными спиралевидными канавками 13.

Предлагаемая эрлифтная установка работает следующим образом.

Сжатый воздух от компрессора через ресивер, щит управления по воздуховодам с конденсаторным сборником (на фиг. не показаны) под избыточным давлением подают по воздуховоду 4 в смеситель 1 через форсунку 6 и ярусно по высоте тангенциально расположенные расширяющиеся насадки 7 со спиралевидными канавками 8 на их внутренней поверхности, в которых сжатый воздух закручивается и при тангенциальном выходе приобретает центробежные силы и интенсивно смешивается с рабочей средой, находящейся в подъемной трубе 3, заполненной по закону сообщающихся сосудов. Под действием избыточного давления сжатого воздуха рабочая среда начинает поступать по всасывающему трубопроводу 2 с внутренними спиралевидными канавками 13, в которых закручивается, дополнительно смешиваясь с сжатым воздухом, в подъемную трубу 3. Всасывающий трубопровод 2, выполненный в виде суживающейся насадки по высоте, имеет минимальные гидравлические сопротивления и потери напора. Снижение гидравлического сопротивления связано также с геометрическими параметрами всасывающего трубопровода 2, а именно ее формой и длиной его. Криволинейные спиралевидные канавки 13 создают волновое движение жидкой фазы, благоприятно действующие на дополнительное смешивание сжатого воздуха с рабочей средой с твердыми включениями в динамическом режиме и подсос рабочей среды из зумпфа. На стыке всасывающего трубопровода 2 и нижней части смесителя 1, выполненного в виде опрокинутого усеченного конуса 11 со штырями 12 в виде терки, способствующей столкновению различных фаз, вследствие чего возникает гидравлический прыжок, вызывающий измельчение пузырьков, их перемешивание до получения окончательной и полной диспергированной эмульсии, образование которой завершается в циклоидальных направляющих 10 гиперболоида 9 вращения первого рода. Кроме того, форма смесителя 1 в виде гиперболоида 9 вращения первого рода с циклоидальными направляющими 10 обеспечивает оптимальный гидравлический режим с наименьшими гидравлическими сопротивлениями и потерями напора. Образующаяся водовоздушная смесь с твердыми включениями увлекается вверх эмульсией за счет разности плотностей эмульсии и рабочей среды, эффекта подсоса при совокупности действия смесителя 1, форсунки 6, всасывающего трубопровода 2, взаимодействие которых создает эффект водоструйного насоса и дефлектора. Подъемная сила рабочей среды возникает также за счет роста ее температуры при контакте с теплым сжатым воздухом, образующим адиабатический процесс, обеспечивающий эффект теплового насоса. Снижение гидравлических сопротивлений и потерь напора за счет оригинальной формы взаимодействующих элементов эрлифтной установки создает оптимальный режим движения рабочей среды и значительно повышает ее производительность по сравнению с прототипом.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в снижении гидравлических сопротивлений и потерь напора, а также в повышении производительности эрлифтной установки за счет использования совместной закрутки при движении вверх рабочей среды, водовоздушной смеси с твердыми включениями и эмульсии и за счет эффекта адиабатического сжатия воздуха, создающего подсос всей массы рабочей среды, являющейся многофазной.