Пневматический подъемник Советский патент 1992 года по МПК F04F1/18 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при проектировании гидротранспортных систем в горной и химической промышленности,, строительстве и сель ском хозяйстве. Известна эрлифтная установка, содержащая подъемную трубу и расположенный в верхней части воздухоотделитель, а в нижней части - смеситель, соединенный с воздуховодом и подводящей трубой с Жидкость в подводящей трубе и сжа тый воздух по воздуховоду подаются в смеситель. При определенном расходе сжатого воздуха наступает устойчивый режим работы с оптимальной подачей жидкости с В момент образования четки в нижней части подъемной трубы давление в смесителе повышается, так как для перемещения порции жидкости вверх по подъемной трубе необходим запас энергии на преодоление инерционного напора. Повышение давления в смесителе ведет к отжатию движущегос потока жидкости обратно в подводящую трубу, что может вызвать прорыв воздуха в зумпф и .срыв подачи. По достижении четкой воздухоотделителя да ленив в смесителе снижается и жидкостъ по подводящей трубе возвращает ся в смеситель, образуя новую четку, что ведет к повторению процесса. Недостатком является низкий КПД вследствие перерасхода сжатого возду в результате больших амплитуд колеба ний давления в смесителе и прорыва воздуха в зумпф. Газожидкостный столб в подъемной трубе, жидкость в подводящей трубе, воздух в воздуховоде и в смесителе представляют собой колебательную систему с большим числом степеней свободы, но возбуждаются только автоколебания на первой главной частоте (снарядный режим работы эрлифта) и возбудить автоколебания на более высоких частотах (меточный режим работы эрлифта) невозможно вследствие большой диссипации энергии (рассеяние энергии на гидравлическое трение и скольжение фаз) в подъемной трубе эрлифта и малых сил поверхностного натяжения границы раздела фаз. Близким к предлагаемому по технической сущности является эрлифт, который выбран в качестве прототипа . В эрлифтной установке внутри подъемной трубы концентрично расположен газоподающий упругий шланг, по длине которого винтообразно закреплены пластинчатые рассекатели, а в нижней части установлен обратный клапан с подвижным смесителем. Сжатый воздух и жидкость подаются в нижнюю часть подъемной трубы эрлифта. Образовавшаяся смесь подается в боковой выход верхней части подъемной трубы. При открытии обратного клапана давление в шланге падает, шланг сжимается, пластины приходят в движение и разрушают крупные пузыри, что уменьшает рассеяние энергии на скольжение фаз и снижает расход сжатого воздуха. Основной недостаток прототипа большой расход сжатого воздуха вследствие совместного движения фаз. Пластинчатый рассекатель расположен в межтрубном пространстве на геликоидной поверхности, что приводит к образованию вихревого потока с последующей сепарацией его на компоненты газ-жИдкость. Жидкость, как более вязкая фаза, движется по геликоидной поверхности рассекателя вдоль стенки подъемной трубы, а воздух движется вдоль упругого газовода. Все указанные гидродинамические явления газожидкостного потока в подъемной трубе эрлифта увеличивают расход сжатого воздуха на преодоление потерь энергии на скольжение фаз и гидравлическое трение вследствие удлинения пути движения смеси (вихрепоток) и увеличения ее поверхности соприкосновения с элементами пластинчатого рассекателя, которые являются местными сопротивлениями для потока. Целью изобретения является увеличение КПД путем уменьшения расхода сжатого воздуха, так как полностью исключено скольжение фаз и уменьшено гидравлическое трение, вследствие отсутствия прямого контакта жидкости с сжатым воздухом и стенкой охватывающей трубы. Цель достигается тем, что в пневматическом подъемникеj содержащем подъемную и охватывающую ее наружную трубы, первая из которых снабжена подводящим патрубком, а вторая подводом активной среды, с целью повышения КПД путем уменьшения рас- i хода активной среды, подъемная труба выполнена упругоподатливой в радидльном направлении. На чертеже изображен предлагаемый пневматический подъемник, общий вид. Пневматический подъемник содержит охватывающую трубу 1, соединенную с воздухоподводящей трубой 2 и воздухоотводящей трубой 3, внутри которой проложена подъемная труба 4, упругоподатливая в радиальном направлении, соединенная с водоподводящей трубой 5 и водоотводящей трубой 6, Четка 7. жидкости расположена внутри трубы А между двумя пережатиями 8. Воздушная полость 9 расположена между двумя четками 7 жидкости Пневматический подъемник погружен в жидкость на глубину h и имеет высоту подачи Н. Пневматический.подъемник работает следующим образом. Сжатый воздух подается в охватывающую трубу 1 по воздуховоду 2 и при достижении в воздухоподводящей трубе 2 давления большего,чем дав- ление погружения в жидкость на глубину h верхнего конца водоподающей трубы 5, образуется пережим 8 подъемной трубы до размера высоты подачи Н, после чего наступает истечение жидкости из водоотводящей трубы 6, так как жидкость не может вернуться назад в водоподводящую трубу 5 через пережим 8 подъемной трубы 4, вследствие превышения давления в воз душной полости 9 над давлением в ниж ней части жидкой четки 7.. Превышение давления в газовой полости 9 связано с необходимым запасо потенциальной энергии давления сжатого воздуха для ускоренного перемещения Ж.МДКОЙ четки 7. По мере истечения жид|нэ@ёгТи скорость четки возрастает с умаи ;Ц ением ее массы, давление в газообразной полости 9 падает ниже давления погружения Ни порция жидкости из подводящей трубы 5 вновь подается в подъемную трубу Ц до тех пор, пока давление газообразной фазы, находящейся на выходе из водоподводящей трубы 5, не превысит давление погружения h и процесс образов ния новой четки 7 повторится. Образование четок 7 автоколебательный процесс, частота которого За висит от динамических свойств CMCteмы: величина масс, участвующих в колебательном процессе; приведенная упругость воздухоподводящей трубы 2, j воздушных полостей 9 и трубы Ц, ко- / торая зависит от давления в системе. В предлагаемом пневматическом подъемнике до начала истечения четки 7 масса жидкости в подводящей трубе 5 исключена из динамических процессов пережатием 8 на водоподводящей трубе 5, что уменьшает период автоколебаний (время образования четок 7 и их размер) Кроме того, скорость образования четки 7 зависит от давления в воздухоподводящей трубе 2 и в воздушнь1х полостях 9, которое зависит от расхода сжатого воздуха. При увеличении расхода сжатого воздуха будет возрастать давление в верхней части водбподводящей трубы 5 и процесс пережатия шланга ускорится, что приводит к образованию мелких четок 7. Известно, что с увеличением размеров воздушных пузырей в жидкости уменьшается поверхностное натяжение на грани раздела фаз и пузыри разрушаются. Воздух проскальзывает сквозь жидкость, не совершая полезной работы. В предлагаемом пневматическом подъемнике фазы разделены подъемной трубой t, упругоподатливой в радиальном направлении о Четки жидкости и газовые полости 9 не разрушаются, рассеяние энергии на скольжение фаз отсутствует, что уменьшает расход воздуха. Кроме того, в обычном эрлифте движение жидкости происходит с соприкосновением о стенку охватывающей трубы 1, шероховатость которой намного больше шероховатости подъемной трубы k, следовательно, для эрлифта необходимо расходовать больше сжатого воздуха на .преодоление гидравлического трения о стенки охватывающей трубы г, Применение пневматического подъемника снижает удельный расход воздуха, повышает КПД вследствие отсутствия .скольжения фаз и уменьшения гидравлического трения, уменьшает металлоемкость конструкции вследствие отсутствия смесителя и воздухоотделителя. Повышение КПД предлагаемой уста- | . новки при любой производительности в сравнении с прототипом на 19,% и более в результате экономии сжатого воздуха.

V17126718

Формула изобретениявторая - подводом сжатого воздуха,

Пневматический подъемник, содер-целью повышения КПД путем уменьшения

жащий подъемную и охватывающую ее расхода сжатого воздуха, подъемная

наружную трубы, первая из которыхтруба выполнена упругоподатливой в

снабжена подводящим патрубком, а радиальном направлении.

отличающийся тем, что, с

Изобретение относится к насо- состроению и может быть использовано при проектировании пневматических подъемников для откачки воды из шахтных технологических емкостей и установок общепромышленного назначения. Целью изобретения является повышение КПД путем уменьшения расхода» сжатого воздуха. В пневматическом подъемнике, содержащем подъёмную и охватывающую ее наружную трубы ^ и 1, первая из которых снабжена подводящим патрубком 5, а вторая - подводом сжатого воздуха, подъемная труба Ц выполнена упругопо- датливой в радиальном направлении. 1 ил.(Лtsdо:>& ^