Эрлифт Советский патент 1992 года по МПК F04F1/18 

Изобретение относится к насосострое- нию, в частности к эрлифтным установкам, и может быть использовано в энергетике, горной, металлургической и других отраслях промышленности для откачки смесей, содержащих твердые или агрессивные вещества в больших концентрациях.

Известен эрлифт по авт.св.№ 652354, содержащий подъемную трубу, воздухопровод внутри подъемной трубы и запорный элемент, выполненный в виде подпружиненного стакана на оконечности воздухопровода с окнами для выхода воздуха на боковой поверхности.

Подпружиненный стакан обеспечивает повышение КПД и надежности эрлифта за счет запирания полости подъемной трубы при повышении давления в смесителе выше давления сжатого воздуха в воздухопроводе, что имеет место при работе эрлифта в наиболее экономичном колебательном режиме, В этом режиме жидкость в подъемную трубу засасывается порциями, расход воздуха через воздухопровод в определенные моменты резко увеличивается, в результате чего давление в нем становится меньше давления в смесителе и жидкость из смесителя поступает в воздухопровод. После этого жидкость из воздухопровода вытесняется, на что затрачивается дополнительная энергия, и цикл повторяется. Назначение подпружиненного клапана состоит в предотвращении попадания жидкости в воздухопровод при обратных бросках давления в смесителе.

Недостаток этого способа состоит в низкой экономичности при работе с малыми давлениями сжатого воздуха, которые характерны для эрлифтов, применяющихся в энергетике, металлургии и отчасти в горной промышленности, Обусловлено это тем, что подпружиненный стакан создает значительное сопротивление движению сжатого воздуха - как за счет усилия пружины /требуется дополнительное усилие для его преодоления), так и за счет большого коэффициента сопротивления. Потери сопротивления для эрлифта с малым значением давления воздуха превышают экономию от увеличения КПД.

Другим недостатком указанного устройства является его низкая механическая надежность, обусловленная наличием подвижных механических частей - стакана и пружины, которые подвержены действию твердого, содержащегося в откачиваемой смеси. Попадание твердых частиц в зазор между стаканом и поверхностью воздухопровода может привести к заклиниванию частей и отказу в работе устройства.

Известен эрлифт, содержащий подъемную трубу с расположенным внутри нее воздухопроводом, снабженным на выходе подпружиненным элементом, при этом сам воздухопровод выполнен упругим в осевом

направлении и снабжен рассекателем на внешней поверхности, смеситель - в виде открытого снизу стакана с крышкой, а форсунка - в виде расположенных на крышке по концентрическим окружностям каналов с

0 попарно-пересекающимися осями.

Данное устройство является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату.

В этой конструкции эрлифта достигает5 ся повышение экономичности работы эрлифта за счет рассекателя, размещенного на внешней поверхности воздухопровода, и за счет особой конфигурации смесителя и подпружиненного элемента на выходе сжа0 того воздуха в подъемную трубу. Кроме того, происходит автоматическое приспосабливание фазы открывания подпружиненного элемента к колебательному процессу в эрлифте за счет упругости воздухопровода.

5 Недостаток этого устройства тот же - большое сопротивление подпружиненного элемента, снижающее экономичность эрлифта. Надежность данного устройства ниже, чем у предыдущего, из-за более

0 сложного устройства и наличия рассекателя и гибкого в осевом направлении воздухопровода.

Целью изобретения является повышение КПД и надежности эрлифта,

5 Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый эрлифт, содержащий подъемную трубу, воздухопровод, смеситель и воздухоотделитель, снабжен дополнительно камерой, установленной на воздухопро0 воде, внутри которой имеется по крайней мере одно сопло, причем внутренний диаметр сопла равен 0,6-1,3 диаметра воздухопровода.

Камера содержит нормальные сопла,

5 которые играют роль переключателя, пропускающего поток воздуха в прямом направлении и задерживающего поток при его движении в обратном. Такой клапан не содержит механических движущихся частей и

0 поэтому не оказывает воздействия на поток, движущийся в прямом направлении, что исключает возможность поломки или заклини- вания подвижных сочленений и способствует повышению надежности эр5 лифта.

Внутренний диаметр сопла не должен быть меньше 0,6 диаметра воздухопровода, так как при меньшем диаметре вносятся по- тери на преодоление местного сужения,

особенно на участке перехода от меньшего диаметра сопла к большему диаметру воздухопровода, что приводит к снижению КПД установки. Внутренний диаметр сопел не должен быть также больше 1,3 диаметра воздухопровода, так как при этом уменьшается отсекающая способность - через сопло большего диаметра воздух будет вытесняться быстрее и заполнение воздухопровода при обратном броске увеличится, что приведет к потерям энергии.

На чертеже изображена схема эрлифта.

Эрлифт содержит подъемную трубу 1, в верхней части которой имеется воздухоотделитель 2, а в нижней - смеситель 3, к которому подсоединен воздухопровод 4. На воздухопроводе установлена камера 5, внутри которой имеются нормальные сопла 6. Сжатый воздух в воздухопровод поступает из источника 7.

Эрлифт работает следующим образом.

При работе эрлифта на оптимальном режиме процесс в подъемной трубе 1 имеет резко выраженный характер колебательный. Поэтому и воздух в смеситель 3 поступает периодически, когда давление в нем меньше давления в воздухопроводе 4. После прорыва воздуха в смеситель 3 расход его резко увеличивается, а давление падает. В этот момент жидкость из смесителя 3 поступает в воздухопровод 4, вытесняя из него воздух. Однако коэффициент сопротивления нормального сопла 6 при прямом направлении потока воздуха равен 0,01- 0,03, а при обратном - 0,03 - 0,05, т.е. в 17 - 30 раз меньше. Соответственно скорость обратного потока будет значительно меньше. За время обратного броска заполнение воздухопровода жидкостью будет незначительным, и потери энергии на ее вытеснение при прямом токе воздуха будут снижены.

В момент обратного броска камера с соплами условно закрыта, т.е. расход воздуха через нее незначителен по сравнению с расходом прямого тока, а источник 7 продолжает нагнетать сжатый воздух в воздухопровод 4. Поэтому давление в нем нарастает., а давление в смесителе 3 уменьшается, так как воздух уходит вверх по подъемной трубе 1 и дальше через воздухоотделитель 2 в атмосферу. В определенный момент давление в воздухопроводе 4 становится больше, чем в смесителе 3, наступает прорыв воздуха в смеситель, и цикл повторяется.

Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что более высокий КПД, так

как при распространении потока в прямом направлении влияние сопла на поток намного меньше, чем влияние эквивалентного по своим свойствам обратного клапана. Коэффициент сопротивления нормального сопла равен 0,01-0,05, а обратного клапана самой совершенной конструкции - 0,2 - 0,3. Коэффициент сопротивления клапана в виде подпружиненного стакана еще больше до 0,8 -1,0, и кроме того, он требует дополнительного давления на преодоление сопротивления пружины, равного отношению усилия начального сжатия пружины к площади сечения воздухопровода.

В конкретном выполнении предлагаемого эрлифта используется трубопровод диаметром 100 мм, камера имеет диаметр 500 мм. В ней установлено два нормальных сопла диаметром 100 мм, Можно установить и

одно сопло, но тогда эффективность от применения эрлифта будет несколько меньше, так как вход из большего диаметра в меньший имеет большое сопротивление. Можно установить и больше чем 2 количество сопел, но третье сопло даст незначительный выигрыш в производительности, а четвертое еще меньше, т.е. применение сопел в количестве более трех экономически нецелесообразно. Расстояние от камеры до смесителя должно быть наименьшим, тогда эффект от применения клапана будет наибольшим, так как колебательный процесс в воздухопроводе распространяется на ограниченное расстояние из-за емкости и собственного сопротивления воздухопровода. Величина этого расстояния ограничена конструктивными и технологическими требованиями. Выигрыш в производительности при неизменном расходе воздуха по сравнению

с установкой без камеры составляет 15-20% в зависимости от положения рабочей точки эрлифта на его характеристике. Наибольший эффект достигается при работе эрлифта на расчетном участке его характеристики;

при работе на производительности более расчетной эффект повышения КПД выражен меньше, но и там он увеличивается приблизительно на 10%.

Формула изобретения

Эрлифт, содержащий подъемную трубу со смесителем в нижней части и воздухоотделителем в верхней части и воздухопровод с камерой, внутри которой выполнено по крайней мере одно сопло, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем регулирования поступления воздуха, диаметр сопла равен 0,6-1,3 диаметра воздухопровода.

Изобретение относится к насосострое- нию, в частности к эрлифтным установкам, и может быть использовано в энергетике, металлургической, горнодобывающей и других областях промышленности для откачки жидкостей, содержащих агрессивные или твердые вещества в больших концентрациvST х ч NST ях. Цель изобретения - повышение КПД и надежности эрлифта. Поставленная цель достигается тем, что в качестве обратного клапана применяется камера 5 с нормальными соплами 6, расположенная на воздухопроводе 4. При работе эрлифта на оптимальном режиме процесс имеет колебательный характер. Воздух в смеситель 3 поступает периодически, когда давление в последнем меньше, чем в воздухопроводе 4. Расход воздуха увеличивается, давление в смесителе 3 падает за счет разницы сопротивления сопла 6 в прямом и обратном направлениях, скорость обратного потока будет значительно меньше по сравнению со скоростью в прямом направлении, что уменьшит потери энергии при вытеснении прямым потоком. 1 ил. СЛ С N vj СО ю о о ю fc