НАПОРНЫЙ ПУЛЬПОПРОВОД Российский патент 1994 года по МПК E02F3/88 

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для гидротранспорта грунта.

Известен напорный пульпопровод, выполненный из полимерного материала, из состыкованных полиэтиленовых звеньев.

Недостаток полиэтиленового пульпопровода заключается в неизменности формы и размеров поперечного сечения и стабильности положения. Все это не позволяет полностью использовать возможности снижения энергозатрат на перемещение пульпы по пульпопроводу.

Известен также напорный пульпопровод, выполненный из состыкованных жестких звеньев, как правило, металлических [1] .

Недостатком жесткого металлического пульпопровода являются большая масса и высокие энергозатраты на перемещение пульпы в нем из-за значительной шероховатости, высокого абразивного износа, неизменности формы и размеров поперечного сечения и стабильности положения.

Известен также напорный пульпопровод, выполненный в виде жесткого трубопровода, внутри которого расположен дополнительный пульпопровод из эластичного материала, причем межтрубное пространство заполнено жидкой рабочей средой, плотность которой соответствует плотности транспортируемой пульпы [2] . Недостатком данного напорного пульпопровода является то, что при изменении режима работы, например, при возникновении необходимости перекачивать пульпу с другой плотностью необходимо заменить рабочую среду в межтрубном пространстве, что требует значительных затрат времени, увеличивает эксплуатационные затраты и снижает тем самым в отдельных случаях технологические возможности пульпопровода.

Целью изобретения является повышение экономичности за счет снижения эксплуатационных затрат.

Эта цель достигается тем, что внутри межтрубного пространства расположены изолированные электроды, соединенные с источником электроэнергии, а в качестве рабочей среды применена электрореологическая жидкость.

Изобретение основано на том, что некоторые жидкости, так называемые электрореологические жидкости обратимо изменяют свою вязкость при наложении электрического поля.

На фиг. 1 изображен предлагаемый напорный пульпопровод, вид общий, на фиг. 2 - то же, вид с торца.

Напорный пульпопровод включает жесткий трубопровод 1, вставленный в него полимерный пульпопровод 2. Межтрубное пространство заполнено жидкостью 3, а пульпопровод 2 - пульпой 4. На фиг. 1 изображен участок пульпопровода в месте расположения стыка 5. Позициями 6 и 7 обозначены пробки в заливочных отверстиях. Внутри трубопровода 1 расположены изолированные электролиты 8, соединенные с источником электроэнергии (на чертеже условно не показан). Изолированные электроды 8 могут быть выполнены, например, в виде армирования эластичного полимерного пульпопровода 2. Жесткий трубопровод 1 может быть изготовлен из металла, железобетона и др. распространенного материала. Пульпопровод 2 выполнен из эластичного полимерного материала, например, из полимерной пленки, склеенной в один, два несколько слоев. Жидкость 3 в межтрубном пространстве должна иметь плотность, равную или несколько большую, чем расчетная плотность транспортируемой пульпы. В качестве такой жидкости может быть использована электрореологическая жидкость, например, следующего состава: трансформаторное масло 45,8% , диатомит (или двуокись кремния ( 50% , олеиновая кислота 4,2% .

Электроды могут быть выполнены, например, из алюминиевых сплавов, например АК-4. Изоляция электродов может быть выполнена в виде покрытия окисной пленки. Например, при толщине окисной пленки 30. . . 70 мкм микротвердость ее составляет до 500 кгс/мм², а диэлектрическая проницаемость E = 8. . . 10.

Электрореологическая жидкость предлагаемого состава обладает быстротой срабатывания (за 0,01. . . 0,05 с) при незначительных затратах мощности (напряжение до 500 В, сила тока - 0,005 А). Например, при силе тока 0,005 А и напряжении 500 В электрореологическая жидкость находится в твердом состоянии и выдерживает без разрушения давление до 8 кг/мм².

Использование напорного пульпопровода состоит из подготовки к эксплуатации и самой эксплуатации. Подготовка к эксплуатации состоит в заполнении пульпопровода 2 водой под напором. Снимают пробки 6 и 7 и заполняют межтрубное пространство электрореологической жидкостью 3, после заполнения межтрубного пространства закрывают пробки 6 и 7. Напорный пульпопровод готов к работе.

Эксплуатация напорного пульпопровода происходит следующим образом. Устанавливают напряжение источника электроэнергии, при котором плотность электрореологической жидкости равна или несколько больше плотности транспортируемой пульпы. В пульпопровод 2 подают пульпу. Она течет, скользя по эластичным стенкам с малым трением. Водногрунтовая пульпа в разные отрезки времени имеет разный состав: после порции мелкозернистого грунта идут более крупные частицы. Сама пульпа в один отрезок времени идет более плотная, в другой - менее плотная. Именно такой подается пульпа земснарядом. Находящийся в жидкости 3 пульпопровод 2 фактически плавает в ней. Более тяжелые частицы грунта, волочащиеся по дну пульпопровода 2, вызывают изменение вида поперечного сечения пульпопровода: оно становится вытянутым книзу (фиг. 2). При протекании более плотной пульпы пульпопровод 2 оcедает на дно жесткого трубопровода 1, нижнее очертание сечения пульпопровода 2 принимает очертание нижней части трубопровода 1. Изменение формы и размеров, а также положения пульпопровода по высоте приводит к уменьшению сопротивления движения гидросмеси, к уменьшению потерь напора.

Преимущества плавающего пульпопровода с эластичными стенками перед стабильным жестким особенно наглядно видны при рассмотрении течения в колено. Как известно, при протекании жидкости в колене (при плавном повороте потока на некоторый угол) поток центробежной силы отжимается к длинным образующим колена. У коротких образующих колена давление от этого понижается, в результате чего образуется постоянное завихрение потока. Так происходит в жестком трубопроводе. При протекании пульпы в колене устройства, выполненного по предложенной схеме, происходит изменение формы сечения пульпопровода 2: оно принимает эллипсовидную форму с малой осью, направленной вдоль радиуса закругления колена. Завихрение потока при этом исключено.

При необходимости изменить режим работы пульпопровода, например, перейти на перекачку пульпы с другой плотностью устанавливается напряжение электрического поля, при котором вязкость жидкости 3 соответствует плотности перекачиваемой пульпы.

Исключение необходимости замены рабочей среды при изменении режима работы (при изменении плотности перекачиваемой пульпы) позволяет сократить эксплуатационные затраты и время, необходимое для перехода на новый режим работы.

Предлагаемое изобретение возможно и целесообразно использовать при гидротранспорте водногрунтовой пульпы на различные расстояния на стационарных, долговременно действующих пульпопроводах, что позволяет снизить эксплуатационные затраты при одновременном расширении функциональных (технологических) возможностей напорного пульпопровода. (56) Б. М. Шкундин. Землесосные работы в гидротехническом строительстве. М. : Высшая школа, 1977, с. 125-132.

Авторское свидетельство СССР N 1040055, кл. E 02 F 3/88, 1982.

Напорный пульпопровод относится к области гидромеханизации и предназначен для гидротранспорта грунта. Напорный пульпопровод выполнен в виде жесткого трубопровода 1 с расположенными внутри него пульпопроводом 2 из эластичного материала с образованием межтрубного пространства, заполненным жидкой рабочей средой 3, в качестве которого применена электрореологическая жидкость, а внутри межтрубного пространства расположены изолированные электроды, соединенные с источником электроэнергии. 2 ил.

НАПОРНЫЙ ПУЛЬПОПРОВОД, выполненный в виде жесткого трубопровода с расположенным внутри него пульпопроводом из эластичного материала с образованием межтрубного пространства, заполненного жидкой рабочей средой, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности за счет снижения эксплуатационных затрат, внутри межтрубного пространства расположены изолированные электроды, соединенные с источником электроэнергии, а в качестве рабочей среды применена электрореологическая жидкость.