ВОДОПОДЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2005 года по МПК F04F5/24 F04F1/18 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к струйно-вихревым эрлифтам для полного обезвоживания опорожняемых емкостей и углублений, и может быть использовано при проектировании откачивающих систем в промышленности, энергетике, строительстве, жилищно-коммунальном хозяйстве.

Известен эрлифт [1], содержащий воздухоподводящую, всасывающую и подъемную трубы с касательным подводом воздуха в кольцеобразную смесительную камеру, образованную подъемной и всасывающей трубами. Недостатком этого устройства является то, что по мере снижения уровня откачиваемой воды до отметки горизонта форсунки производительность эрлифта упадет до нуля, а в опорожняемой емкости или углублении будет оставаться балластная вода.

Известен эрлифт [2], содержащий подъемную трубу с камерой смешения, всасывающий патрубок и воздуховод с воздухораспределителем, размещенным под сливными окнами всасывающего патрубка. Недостаток данного устройства такой же, как и у первого аналога.

Известен эжектор [3], содержащий корпус с входной камерой, камерой смешения и диффузором и размещенный во входной камере, активный многосопловой блок, оси сопел которого расположены по образующим однополостного гиперболоида вращения с зазором относительно внутренней поверхности камеры смешения и диффузора. Недостатком данного эжектора является то, что при отсосе жидкости в виде газокапельной смеси возникают аэродинамические перекосы при подводе ее в камеру смешения, что снижает производительность устройства.

Наиболее близким к заявленному изобретению является эрлифт [4], содержащий подающую и подъемную трубы и воздуховод с кольцевым коллектором и наклонными к нему по окружности патрубками, введенными тангенциально в подъемную трубу. Недостатком этого устройства является отсутствие начальной круговой скорости потока при подходе его к активным струям воздуха, что снижает удельную производительность эрлифта,а тангенциальный подвод воздуха в подъемную трубу не обеспечивает создание вакуума и исключает полное опорожнение емкости, в которой установлен этот эрлифт.

Техническим эффектом предлагаемого изобретения является повышение производительности и расширение диапазона работы устройства. Указанный эффект достигается тем, что всасывающий патрубок снабжен зонтовым оголовком, выполненным в виде усеченного конуса большим основанием вниз с креплением меньшего основания к торцу всасывающего патрубка в направлении кругового наклона осей сопловых отверстий смесительной камеры, причем меньшие основания трапеций расположены по наружному периметру оголовка.

По сравнению с известным техническим решением [3] отличительные признаки заключаются в том, что всасывающий патрубок снабжен зонтовым оголовком, выполненным в виде усеченного конуса большим основанием вниз с креплением меньшего основания к торцу всасывающего патрубка, а на внутренней поверхности зонтового оголовка установлены вертикальные трапецеидальные пластины по касательной к цилиндрической части всасывающего патрубка в направлении кругового наклона осей сопловых отверстий смесительной камеры, причем меньшие основания трапеций расположены по наружному периметру оголовка, а совокупность этих признаков создает технический результат изобретения, который выражается в повышении производительности за счет обеспечения потоку начальной круговой скорости во всасывающем патрубке и расширении диапазона работы устройства с практически полным удалением воды из осушаемой емкости. Следовательно, техническое решение обладает новизной.

Предлагаемое устройство в базовом режиме работает как обычный эрлифт, а при необходимости полной откачки жидкости режим работы эрлифта переводят в режим работы газожидкостного инжектора ([5], стр.144-150). Расчет водоподъемного устройства выполняют в зависимости от конкретных условий, а круговые и осевые углы установки осей сопловых отверстий определяют искомый диаметр горловины гиперболоида вращения, номинальные значения которого находятся в пределах

d_г=(0,3-0,7)d.

Размеры зонтового оголовка и вертикальных пластин определяют степень подкрутки потока при входе во всасывающий патрубок и остаточную глубину жидкости в зумпфе или в приямке при работе устройства в режиме инжектора. Исходя из условий эквивалентности проходных сечений на всех участках всаса должны выполняться следующие соотношения:

H=d/4; h=d²/4D;

где d - внутренний диаметр всасывающего патрубка;

Н - высота подъема торца всасывающего патрубка над опорной поверхностью;

h - высота наружной щели в зонтовом оголовке;

D - наружный диаметр зонтового оголовка.

На фиг.1 схематически показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - вид “А” фиг.1.

Водоподъемное устройство содержит подъемную трубу 1, смесительную камеру 2, всасывающий патрубок 3, зонтовый оголовок 4 и воздухоподводящую трубу 5. Смесительная камера 2 состоит из внутреннего 6 и наружного 7 стаканов, которые в совокупности представляют собой замкнутую тороидальную полость. Во внутреннем стакане 6 равномерно по окружности расположены наклонные сопловые отверстия 8 и выставлены таким образом, что их оси лежат на образующих однополостного гиперболоида вращения 10. Внутренние диаметры трубы 1, стакана 6 и патрубка 3 равны между собой. На наружном стакане 7 смонтирована воздухоподводящая труба 5. По нижней внутренней части зонтового оголовка 4 установлены вертикальные трапецеидальные пластины 9 по касательной к проекции окружности всасывающего патрубка 3 в направлении кругового наклона сопловых отверстий 8.

Водоподъемное устройство работает следующим образом: в емкость или колодец, подлежащих опорожнению от жидкости, вертикально устанавливают устройство и по воздухоподводящей трубе 5 подают сжатый воздух с давлением, несколько превышающим высоту столба жидкости в подъемной трубе 1. Через сопловые отверстия 8 стакана 6 воздух поступает в смесительную камеру 2, в которой образуется гидроаэросмесь и за счет разноплотностного давления поднимается вверх по трубе 1. Жидкость забирается из нижних слоев емкости в щель по наружному периметру оголовка 4. Направляющие пластины 9 раскручивают входящий поток и при подходе к активным воздушным струям жидкость имеет начальную угловую скорость, что положительно сказывается на производительности эрлифта.

По мере понижения уровня воды в опорожняемой емкости активность струй воздуха возрастает (при необходимости давление воздуха в трубе 5 поднимают) и работа устройства переходит в режим бурного кипения с началом образования контуров гиперболоида 10. При понижении уровня воды ниже сопловых отверстий 8 в смесительной камере 2 интенсивно поднимают давление воздуха в трубе 5 и устройство переходит в режим работы газожидкостного инжектора, при этом вода, получив вращательное движение в зонтовом оголовке 4 и отжавшись к стенкам патрубка 3 и камеры 2, посредством созданного вакуума поднимается к сопловым отверстиям 8 и подхваченная воздушными струями в распыленном виде транспортируется по трубе 1. Даже при достижении уровня ниже кромки оголовка 4 подсасываемым воздухом создается эжекция и отсос воды не прекращается до полного опорожнения емкости.

Таким образом, предлагаемое водоподъемное устройство имеет диапазон работы от глубокозатопленного эрлифта до газожидкостного инжектора с полным осушением опорожняемой емкости и позволяет транспортировать чистые жидкости, гидропульпу и сыпучие материалы.

В настоящее время на Красноярской ТЭЦ-2 разрабатывается техническая документация на изготовление устройства для осушения цеховых подземных коммуникаций.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Эрлифт. А.И. Простов. Авторское свидетельство СССР № 215727, кл. F 04 F 05/18, заявка № 1024087/25, от 27.07.1965 г.

2. Эрлифт. Г.Е. Долгашов и др. Авторское свидетельство СССР № 987199, кл. F 04 F 4/00, заявка № 3344648/25, от 25.09.1981 г.

3. Эжектор. Н.С. Кособуцкий и др. Авторское свидетельство СССР № 1232856, кл. F 04 F 5/14, заявка № 3724485/25, от 01.03.1984 г.

4. Эрлифт. Г.Н. Морозов. Авторское свидетельство СССР № 885632, кл. F 04 F 5/15, заявка № 2891613/25, от 07.03.1980 г.

5. Соколов В.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 208 с., илл., табл.

Водоподъемное устройство предназначено для полного обезвоживания опорожняемых емкостей и углублений. Водопоъемное устройство содержит подъемную, всасывающую и воздухоподводящую трубы и смесительную камеру с равномерно расположенными по окружности внутреннего стакана камеры наклонными сопловыми отверстиями, осями которых являются образующие однополостного гиперболоида вращения, при этом всасывающий патрубок снабжен зонтовым оголовком, выполненным в виде усеченного конуса большим основанием вниз с креплением меньшего основания к торцу всасывающего патрубка, а на внутренней поверхности зонтового оголовка установлены вертикальные трапецеидальные пластины по касательной к цилиндрической части всасывающего патрубка в направлении кругового наклона осей сопловых отверстий смесительной камеры, причем меньшие основания трапеций расположены по наружному периметру оголовка. Технический результат - расширение диапазона применения устройства. 2 ил.

Водоподъемное устройство, содержащее подъемную, всасывающую и воздухоподводящую трубы и смесительную камеру с равномерно расположенными по окружности внутреннего стакана камеры наклонными сопловыми отверстиями, осями которых являются образующие однополостного гиперболоида вращения, отличающееся тем, что всасывающий патрубок снабжен зонтовым оголовком, выполненным в виде усеченного конуса большим основанием вниз с креплением меньшего основания к торцу всасывающего патрубка, а на внутренней поверхности зонтового оголовка установлены вертикальные трапецеидальные пластины по касательной к цилиндрической части всасывающего патрубка в направлении кругового наклона осей сопловых отверстий смесительной камеры, причем меньшие основания трапеций расположены по наружному периметру оголовка.