Способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу Российский патент 2023 года по МПК B65G53/30 

Изобретение относится к технике гидромеханизации, а именно к способу гидротранспорта грузов по трубопроводу, и может быть использовано при гидравлическом транспортировании песка, гравия и песчано-гравийных смесей по трубопроводу.

Известен способ гидравлической транспортировки мелкозернистых материалов и устройство для его реализации (патент РФ №2309885, МПК B65G 53/30, B65G 53/52, E21D 9/13, опубл. 10.11.2007, БИ №31). В данном способе для транспортировки материалов используется импульсная подача в трубопровод жидкости и газа. Причем газ подают преимущественно в конечной фазе импульса подачи жидкости таким образом, что порция газа проходит сквозь только что разрыхленный жидкостью слой частиц суспензии с обеспечением формирования отдельных подвижных пробок суспензии. За счет этого становится возможным движение потока в наклонных и вертикальных трубах по принципу эрлифта. Однако, данный способ связан с рядом технологических и технических трудностей: необходимо оборудование не только для импульсной подачи газа, но и жидкости. Требуется увязка режимов подачи жидкости и газа и др.

Известен также способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу, заключающийся в том, что в поток транспортирующей жидкости вводят сжатый воздух (а.с. СССР №626541,МПК B65G 51/01, опубл. 30.06.1979). Однако при этом увеличивается несущая способность только в районе подачи воздуха. Дальше воздушные пузырьки поднимаются вверх, сливаются в один сплошной и практически не влияют на эффективность гидротранспорта.

Наиболее близким изобретением (прототипом) является способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу, в котором, с целью снижения энергозатрат на транспортирование, в начальный участок трубопровода осуществляется импульсная подача сжатого воздуха (а.с. СССР №1009943, МПК B65G 53/30, опубл. 07.04.1983). Способ позволяет повысить несущую способность потока по всей длине трубопровода, т.к. введение воздуха порциями создает пульсации потока, в котором происходит формирование эпюры скоростей, близкой к прямоугольной. Скорость потока в зоне максимальной концентрации твердого материала оказывается выше, чем в стационарном потоке, что позволяет снизить среднюю скорость течения в 1.3-2.0 раза, не снижая скорости перемещения материала, и за счет этого уменьшить потери напора или увеличить дальность подачи гидросмеси при одинаковых с обычными системами насосах (Покровская В.Н. Устойчивость режимов гидравлического транспортирования//Совершенствование техники и технологии складирования отходов в условиях комплексного использования недр: Сб. науч. тр./Механобр. - Л.,1984, с. 16-21). Кроме того, пузыри воздуха проходя в верхней части сечения трубопровода, ссужают его живое сечение, благодаря чему происходит локальное увеличение скорости под пузырями и, соответственно, увеличение несущей способности потока. В данном изобретении предлагается и формула для определения частоты подачи сжатого воздуха, формирующего частоту колебаний самого потока жидкости. При этом ничего не говорится о том, как задается необходимая амплитуда колебаний, которая наряду с частотой является одной из главных характеристик пульсирующего потока и определяет эффективность переноса грузов.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности напорного гидротранспорта песка, гравия и песчано-гравийных смесей в пульсирующем несущем потоке жидкости.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу, заключающийся в том, что в поток транспортирующей жидкости в начальный участок трубопровода вводят сжатый воздух периодически с заданной частотой.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения является то, что сжатый воздух вводят с частотой в диапазоне (f/f_o)^0.5=0,45-0,6 (где f - частота подачи газа, Гц; f_o=1 Гц - характерная частота, равная верхней границе рекомендуемых значений) в количестве, необходимом для создания пульсаций потока с амплитудой А, соответствующей разности расчетной скорости движения пульпы V_p и скорости заиления V_з транспортируемого материала.

Способ характеризуется созданием в потоке гидросмеси пульсаций путем импульсной подачи сжатого воздуха в начальный участок трубопровода с заданной частотой для создания колебаний потока с оптимальной амплитудой.

На груз (песок, гравий или песчано-гравийную смесь), находящийся в трубопроводе воздействуют подаваемой от насоса жидкостью, а в начальный участок трубопровода сразу за насосом вводят сжатый воздух с заданной частотой f в количестве, необходимом для формирования в потоке пульсаций с амплитудой A=V_р-V_з (где V_p - расчетная скорость движения пульпы, V_з - скорость заиления транспортируемого материала). Эффективность предлагаемого рабочего диапазона колебаний пульсирующего потока доказана экспериментальными исследованиями, опытными испытаниями, а также внедрением результатов исследований (см. Ахременко А.И. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л.: 1990, с. 18).

В качестве источника подачи сжатого воздуха может применяться компрессор (обязательно поршневой и относительно маломощный). Рекомендуемая частота подачи воздуха (соответствующая частоте создаваемых в потоке пульсаций) и амплитуда колебаний могут быть легко определены на основании опытных данных и справочной литературы (например, используя «Пособие по проектированию гидравлического транспорта (к СНиП 2.05.07-85) / Промтрансниипроект - М.: Стройиздат, 1988. - 40 с. и др.).

Технический результат достигается тем, что предлагается способ создания в потоке гидросмеси пульсаций путем импульсной подачи сжатого воздуха в начальный участок трубопровода с заданной частотой для создания колебаний потока с оптимальной частотой и амплитудой.

Изобретение относится к способу гидротранспорта грузов по трубопроводу. Способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу заключается в том, что в поток транспортирующей жидкости в начальный участок трубопровода вводят сжатый воздух периодически с заданной частотой. Сжатый воздух вводят с частотой в диапазоне (f/f_o)^0.5=0,45-0,6 (где f - частота подачи газа, Гц; f_o=1 Гц - характерная частота, равная верхней границе рекомендуемых значений) в количестве, необходимом для создания пульсаций потока с амплитудой А. Амплитуда соответствует разности расчетной скорости движения пульпы V_p и скорости заиления V_з транспортируемого материала. Достигается повышение эффективности напорного гидротранспорта груза в пульсирующем несущем потоке жидкости.

Способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу, заключающийся в том, что в поток транспортирующей жидкости в начальный участок трубопровода вводят сжатый воздух периодически с заданной частотой, отличающийся тем, что сжатый воздух вводят с частотой в диапазоне (f/f_o)^0.5=0,45-0,6 (где f - частота подачи газа, Гц; f_o=1 Гц - характерная частота, равная верхней границе рекомендуемых значений) в количестве, необходимом для создания пульсаций потока с амплитудой А, соответствующей разности расчетной скорости движения пульпы V_p и скорости заиления V_з транспортируемого материала.