Шламовый гидроэлеватор Российский патент 2023 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к струйным аппаратам, предназначенным для перекачивания загрязненных сред, в частности для удаления шламов и крупных частиц, имеющих размеры от 0,5 мм до 20 мм.

Известен гидроэлеватор для перекачивания шлама [1] (авторское свидетельство СССР №1668742, МПК: F04F 5/24, опубликованного 07.08.1991), содержащий корпус с активным соплом, патрубок подвода активной среды, камеру смешения с диффузором и патрубок подвода пассивной среды с рыхлителем, выполненным в виде шнека, размещенного в патрубке подвода пассивной среды на валу, соосному с последним, согласно изобретению вал выполнен полым, на его конце на входе в патрубок в плоскости, перпендикулярной валу, установлен полый стержень, стержень снабжен двумя соплами , размещенными на его концах оппозитно друг другу в плоскости, перпендикулярной валу, на равном расстоянии от него, полость стержня сообщена с полостью вала и соплами, на его внешней поверхности установлены дополнительные рыхлители, а гидроэлеватор дополнительно содержит трубопровод для сообщения полости вала с патрубком подвода активной среды.

Недостатком данного изобретения является трудоемкий процесс облуживания при износе и забивке сопел.

Известен гидроэлеватор [2] (авторское свидетельство СССР №1733711, МПК: F04F 1/18, опубликованного 15.05.1992), содержащий центральную трубу, соосно охватывающую ее кольцевую отводящую гидролинию и расположенный ниже последней приемный элемент, камеру, центральное и периферийные кольцевые сопла, напорную линию, подсоединенную к центральному соплу и камере, причем центральное и кольцевое сопло сообщено соответственно с центральной трубой и с приемным элементом, центральное сопло снабжено соосным с ним криволинейным обтекателем, установленным в камере с зазором относительно ее стенок и нижнего торца приемного элемента, согласно изобретению кольцевая отводящая гидролиния имеет диаметр, равный или больший диаметра приемного элемента.

Недостатком данного изобретения является трудоемкий процесс облуживания при износе и забивке сопел.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемым результатам является струйный насос [3] (патент РФ RU 2016260 C1, МПК: F04F 5/02 опубликованного 15.07.1994), содержащий активное сопло, приемную камеру, камеру смешения, диффузор и установленный тангенциально к приемной камере патрубок подвода пассивной среды, причем патрубок подвода пассивной среды снабжен шарнирным соединением, посредством которого он подключен к приемной камере с возможностью поворота в плоскости, параллельной продольной оси последней, и приводом поворота, выполненным в виде гидроцилиндра со штоком, кинематически связанным с патрубком подвода пассивной среды, при этом диффузор в его выходном сечении сообщен посредством канала с гидроцилиндром.

Недостатком данного изобретения является трудоемкий процесс облуживания при износе и забивке сопел.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение КПД и упрощение конструкции.

Заявленный технический результат достигается тем, что шламовый гидроэлеватор содержит форсунку (1), соосно прикрепленную к нагнетательной трубе (2), приемную камеру (3), согласно изобретению, приемная камера (3) выполнена открытой, при этом ее длина К составляет:

где К - длина приемной камеры, мм;

d_c – диаметр выходного диаметра форсунки, мм,

и устанавливается исходя из размеров входного диаметра d₁ и выходного диаметра d_с форсунки (1), которые соответствуют следующему соотношению d_с/d₁=0,2÷0,33, причем величина размеров выходного диаметра форсунки (1) d_c составляет 10÷50 мм и входного диаметра форсунки (1) d₁ составляет 50÷150 мм, а длина l₂ форсунки (1) и длина l₄ нагнетательной трубы (2) соответствуют следующему соотношению l₂/l₄=0,09÷0,013, причем величина размеров длины l₂ форсунки (1) составляет 70÷208 мм и длины l₄ нагнетательной трубы (2) составляет 650÷2100 мм.

Наличие приемной камеры (3), выполненной открытой с зазором между форсункой (1) и нагнетательной трубой (2), позволяет обеспечивать подсасывание сгущенного продукта требуемой фракцией и увеличивает КПД установки за счет подсасывания с обеих сторон относительно главной оси гидроэлеватора.

Краткое описание чертежей:

Фиг.1 - шламовый гидроэлеватор (вид сбоку).

Описание ссылочных позиционных номеров:

1 - форсунка;

2 - нагнетательная труба;

3 - приемная камера.

Шламовый гидроэлеватор содержит форсунку 1, соосно прикрепленную к нагнетательной трубе 2, приемную камеру 3, причем приемная камера 3 выполнена открытой.

Приемная камера 3, выполненная открытой содержит зазор между форсункой 1 и нагнетательной трубой 2, который обеспечивает подсасывание сгущенного продукта с фракцией до 4 см в приемную камеру. Эффективность установки увеличивается, поскольку подсасывание продукта происходит с обеих сторон относительно главной оси гидроэлеватора.

Форсунка 1 предназначена для подвода активной среды в гидроэлеваторе. Форсунка 1 имеет форму усеченного конуса и расположена так, что расширенная ее часть с входным диаметром d_{1 р} обращена в сторону подвода активной среды, а сужающая ее часть с выходным диаметром dс обращена в сторону приемной камеры 3.

Нагнетательная труба 2 предназначена для нагнетания сгущенного продукта и подсасывания продукта из приемной камеры. Нагнетательная труба 2 имеет форму усеченного конуса, и расположена так, что сужающая ее часть обращена в сторону приемной камеры 3, а расширенная ее часть направлена в сторону сбора продукта.

Форсунка 1 соосно прикреплена к нагнетательной трубе 2 и приемной камере 3.

Предусмотрено, что приемная камера 3 выполнена открытой, со следующими соотношениями размеров:

К - длина приемной камеры 3, равная 2⋅d_c.

В процессе разработки патентуемого шламового гидроэлеватора определены оптимальные соотношения размеров: длины приемной камеры К, выходного диаметра d₁ форсунки 1 к входному диаметру dc форсунки 1, а также длины l₂ форсунки 1 к длине l₄ нагнетательной трубы 2, конечные размеры которых обеспечивают подсасывание сгущенного продукта требуемой фракции.

В частности, при выполнении длины приемной камеры 3, проведенные исследования позволяют констатировать, что увеличение КПД установки достигается при соотношении следующих размеров (Фиг.1)

K = 2⋅d_c

d_c - диаметр выходного диаметра форсунки 1.

d₁ - диаметр входного диаметра форсунки 1.

d_с/d₁=0,2÷0,33.

l₂ - длина форсунки 1.

l₄ - длина нагнетательной трубы 2.

l₂/l₄=0,09÷0,013

Данные зависимости основываются на результатах ряда испытаний на производстве. В ходе испытаний было выявлено, что:

- величина К приемной камеры 3 менее 2⋅dc, приводит к низкому КПД и уменьшению объема перекачиваемой жидкости.

- при величине К приемной камеры 3 более 2⋅d_c, приводит к отрицательной инжекции и низкому КПД.

- при соотношении d_с/d₁ выходного диаметра d_с форсунки 1 к входному диаметру d₁ форсунки 1 менее 0,2, приводит к уменьшению давления, расстояния и подъема перекачиваемой жидкости.

- при соотношении d_с/d₁ выходного диаметра d_с форсунки 1 к входному диаметру d₁ форсунки 1 более 0,33, приводит к уменьшению объема перекачиваемой жидкости.

- при соотношении l₂/l₄ длины l₂ форсунки 1 к длине l₄ нагнетательной трубы 2 менее 0,09, приводит к низкому КПД.

- при соотношении l₂/l₄ длины l₂ форсунки 1 к длине l₄ нагнетательной трубы 2 более 0,013, приводит к низкому КПД.

- при величине выходного диаметра d_c форсунки 1 менее 10 мм, приводит к низкому КПД, низкой производительности.

- при величине выходного диаметра d_c форсунки 1 более 50 мм, приводит к увеличению большего давления воды на подачу.

- при величине входного диаметра d₁ менее 50 мм, приводит к низкому КПД.

- при величине входного диаметра d₁ более 150 мм, приводит к низкому КПД, более быстрому износу форсунки 1.

- при величине длины l₂ форсунки 1 менее 70 мм, приводит к низкому КПД, более быстрому износу форсунки 1.

- при величине длины l₂ форсунки 1 более 208 мм, приводит к сложности изготовления форсунки 1.

- при величине длины l₄ нагнетательной трубы 2 менее 650 мм, приводит к уменьшению расстояния перекачиваемой жидкости.

- при величине длины l₄ нагнетательной трубы 2 более 2100 мм, приводит к трудоемкому процессу изготовления и монтажа нагнетательной трубы 2.

Шламовый гидроэлеватор работает следующим образом.

Устройство устанавливают в шламонакопителе или отстойнике, в нижней части которого скапливается оседающий шлам или сгущенная пульпа. В процессе подвода рабочей жидкости с помощью напорной линии и форсунки 1 образуется струйный поток. При этом с помощью форсунки 1 поток воды выходит в виде струи в нагнетательную трубу 2. В приемную камеру 3 между форсункой 1 и нагнетательной трубой 2, где выставляют зазор в зависимости от размера форсунки 1, подают сгущенный продукт с различным видом частиц. Далее данный продукт перекачивает гидроэлеватор в конечную точку для сбора данного продукта.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Гидроэлеватор устанавливают в шламонакопителе, перекачивали шлам с помощью гидроэлеватора, предложенной конструкции в конечную точку на расстояние S равным 50 м. В гидроэлеватор подводили рабочую среду под давлением P равным 0,7 МПа через форсунку длиной l₂ равной 135 мм, у которой входной диаметр d₁ равен 98 мм, а выходной диаметр d_c равен 20 мм. В приемной камере, длина которой K составляет 40 мм, происходит подсасывание шламового продукта фракцией не более 4 см, сгущенный продукт перемещается далее через нагнетательную трубу, длина которой l₄ равна 1000 мм, в которой создается разряжение. В результате работы гидроэлеватора происходит очистка поверхности от шлама. Объем перекачиваемой массы V составляет объем 100 м³/час.

Пример 2.

Гидроэлеватор устанавливают в шламонакопителе, перекачивали шлам с помощью гидроэлеватора, предложенной конструкции в конечную точку на расстояние S равным 250 метров. В гидроэлеватор подводили рабочую среду под давлением P равным 0,7 МПа через форсунку длиной l₂ равной 203 мм, у которой входной диаметр d₁ равен 150 мм, а выходной диаметр d_c равен 40 мм. В приемной камере, длина которой K составляет 80 мм, происходит подсасывание шламового продукта фракцией не более 4 см, сгущенный продукт перемещается далее через нагнетательную трубу, длина которой l₄ равна 1525 мм в которой создается разряжение. В результате работы гидроэлеватора происходит очистка поверхности от шлама. Объем перекачиваемой массы V составляет объем равный 200 м³/час.

Пример 3.

Гидроэлеватор устанавливают в шламонакопителе, перекачивали шлам с помощью гидроэлеватора, предложенной конструкции в конечную точку на расстояние S равное 300 м. В гидроэлеватор подводили рабочую среду под давлением P равном 0,7 МПа через форсунку длиной l₂ равной 208 мм, у которой входной диаметр d₁ равен 150 мм, а выходной диаметр d_c равен 50 мм. В приемной камере, длина которой K составляет 100 мм, происходит подсасывание шламового продукта фракцией более 4 см, сгущенный продукт перемещается далее через нагнетательную трубу (2), длина которой l₄ равна 2100 мм, в которой создается разрежение. В результате работы гидроэлеватора происходит очистка поверхности от шлама. Объем перекачиваемой массы V составляет объем 230 м3/час.

Пример 4

Гидроэлеватор устанавливают в шламонакопителе, перекачивали шлам с помощью гидроэлеватора, предложенной конструкции в конечную точку на расстояние S равное 30 м. В гидроэлеватор подводили рабочую среду под давлением P равном 0,7 МПа через форсунку длиной l₂ равной 70 мм, у которой входной диаметр d₁ равен 50 мм, а выходной диаметр d_c равен 10 мм. В приемной камере, длина которой K составляет 20 мм, происходит подсасывание шламового продукта фракцией более 4 см, сгущенный продукт перемещается далее через нагнетательную трубу, длина которой l₄ равна 650 мм. В которой создается разрежение. В результате работы гидроэлеватора происходит очистка поверхности от шлама. Объем перекачиваемой массы V составляет объем 50 м³/час.

При увеличении входного диаметра d₁ и выходного диаметра d_c форсунки (1) увеличивается длина к приемной камеры (3).

При увеличении длины l₂ форсунки (1) равной 70 и длины l₄ нагнетательной трубы (2) увеличивается объем перекачиваемой массы V.

Заявленный шламовый гидроэлеватор был испытан на ОАО «ЕВРАЗ КГОК», были получены следующие результаты:

- гидроэлеватор отлично справляется с гидроуборкой вторичной пыли, пульпы с фракцией от 1 до 4 см; гидроэлеватор используют при выполнении гидроуборки по закрепленным участкам технологического персонала. Пример: выполняется гидроуборка отм.+0. При выполнении гидроуборки вся вода и пульпа с фракцией от 0,1 до 0,4 мм поступает в пром.канализацию, которая выведена на отм.-6 к одному из гидроэлеваторов. В последующем гидроэлеватор перекачивает данную пульпу в общую систему шламоперекачки.

- проведены испытания в качестве помощника грунтовым насосам при подтоплении отметок -6 м. и -11 м., при аварийных остановках насосов 8Гр-8; аварийный гидроэлеватор включают при остановке грунтовых насосов 8Гр-8, но при этом гидроэлеватор должен качать воду в отдельные зумфы шламоперекачки с рабочими насосами. Как правило, такие гидроэлеваторы выполнены с форсункой 1, где d_c = 50 мм и устанавливаются в локальные места подтопления.

- за счет упрощение конструкции увеличилось КПД на 50%.

Таким образом, заявляемое техническое решение полностью выполняет технический результат.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-технической информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источников, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна" и «изобретательский уровень».

Источники информации:

[1] авторское свидетельство СССР №1668742, МПК: F04F 5/24, опубликованного 07.08.1991;

[2] авторское свидетельство СССР №1733711, МПК: F04F 1/18, опубликованного 15.05.1992;

[3] патент РФ RU 2016260 C1, МПК: F04F 5/02, опубликованного 15.07.1994.

Изобретение относится к струйным аппаратам, предназначенным для перекачивания загрязненных сред, в частности для удаления шламов и крупных частиц, имеющих размеры от 0,5 до 20 мм. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение КПД и упрощение конструкции. Указанный технический результат достигается тем, что шламовый гидроэлеватор содержит форсунку (1), соосно прикрепленную к нагнетательной трубе (2), приемную камеру (3), согласно изобретению приемная камера (3) выполнена открытой, при этом ее длина К составляет где К - длина приемной камеры, мм; d_c - диаметр выходного диаметра форсунки, мм, и устанавливается исходя из размеров входного диаметра d₁ и выходного диаметра d_с форсунки (1), которые соответствуют следующему соотношению d_с/d₁=0,2÷0,33, причем величина размеров выходного диаметра форсунки (1) d_c составляет 10÷50 мм и входного диаметра форсунки (1) d₁ составляет 50÷150 мм, а длина l₂ форсунки (1) и длина l₄ нагнетательной трубы (2) соответствуют следующему соотношению l₂/l₄=0,09÷0,013, причем величина размеров длины l₂ форсунки (1) составляет 70÷208 мм и длины l₄ нагнетательной трубы (2) составляет 650÷2100 мм. Обеспечивается увеличение срока службы и КПД шламового гидроэлеватора, возможно использование в аварийных ситуациях и при гидроуборке вторичной пыли. 1 ил.

Шламовый гидроэлеватор, содержащий форсунку (1), соосно прикрепленную к нагнетательной трубе (2), приемную камеру (3), отличающийся тем, что приемная камера (3) выполнена открытой, при этом ее длина К составляет:

K = 2⋅d_c, (1)

где К - длина приемной камеры, мм;

d_c – диаметр выходного диаметра форсунки, мм,

и устанавливается исходя из размеров входного диаметра d₁ и выходного диаметра d_с форсунки (1), которые соответствуют следующему соотношению d_с/d₁=0,2÷0,33, причем величина размеров выходного диаметра форсунки (1) d_c составляет 10÷50 мм и входного диаметра форсунки (1) d₁ составляет 50÷150 мм, а длина l₂ форсунки (1) и длина l₄ нагнетательной трубы (2) соответствуют следующему соотношению l₂/l₄=0,09÷0,013, причем величина размеров длины l₂ форсунки (1) составляет 70÷208 мм и длины l₄ нагнетательной трубы (2) составляет 650÷2100 мм.