Транспортная система для транспортирования жидкости и газа Советский патент 1993 года по МПК F17D1/16 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для транспортирования по трубам воды, нефти, воздуха, газа, а также высоковязких жидкостей и паст.

Транспортная система, представленная на чертеже, содержит подающее устройство 1 периодического действия, транспортный трубопровод 2, выполненный с регулярными периодическими расширениями и сужениями внутреннего проходного поперечного сечения, расположенными на расстоянии (между ближайшими расширениями или сужениями), равном отношению средней скорости движения пульсирующего потока к удвоенной частоте собственных колебаний потока, датчик 3 средней скорости движения пульсирующего потока в трубопроводе, датчик 4 частоты пульсаций потока, блок 5 управления системой. Устройство 1 содержит на выходе диффузор 6, а трубопровод 2 начинается конфузором 7. причем

диффузор с конфузором соединены широкими сторонами таким образом, что соединение как целое по конфигурации и размерам является эквивалентным одному элементу транспортного трубопровода, то есть длина системы диффузор-конфузор равна расстоянию между двумя ближайшими сужениями трубопровода. Активное устройство для усиления затухающих колебаний (пульсаций) вдоль потока снабжено гибкой упругоэла- стичной вставкой, выполненной в виде отрезка круглоцилиндрической трубы 8 с упругоподатливыми стенками и нанесенным на внешнюю поверхность ферромагнитным слоем 9 для сцепления стенки с электромагнитным полем вибросистемы, которая представляет собой когерентную систему катушек 10, охватывающих упругоподатливую круглоцилиндрическую вставку (трубу) 8 с ферромагнитным покрытием 9 и расположенных друг от друга на расстоянии, равном расстоянию между двуСП

С

со со

§

Јь

мя ближайшими сужениями трубопровода 2. Активное устройство снабжено датчиком 11 колебаний (пульсаций) потока, блоком 12 управления вибросистемой, генератором 13 тока переменной полярности.

Транспортная система работает следующим образом.

Посредством подающего устройства 1 периодического действия порции транспортируемой среды подают в трубопровод 2 последовательно, плавно регулируя частоту подачи по сигналам датчика 3 скорости потока и датчика 4 частоты пульсаций потока в трубе 2, по команде блока 5 управления, который содержит компьютер. Оптимальной частотой подачи порций транспортируемой среды является частота, равная собственной частоте пульсаций потока. Диффузор 5 и конфузор 6, соединенные между собой расширенными частями, представляют собой единую систему, позволяющую с самого начала на участке ввода порций среды в транспортный трубопровод создать регулярную последовательность импульсов в потоке, понизить степень развития кавитации жидкости, улучшить когерентность движения частиц среды и этим снизить внутреннее вязкое трение в потоке и трение о стенки трубопровода. Затухающие вдоль потока колебания среды усиливают посредством активного устройства, содержащего упругоподатливую вставку 8 между двумя концами жесткого трубопровода 2 и вибросистему, включающую 10-12 катушек, которые приводятся в действие по сигналу датчика-11 при уменьшении амплитуды колебаний потока на 30% первоначального значения. При возрастании тока в обмотке катушки 10 и связанного с током магнитного поля упругоподатливая стенка 8, покрытая ферромагнитным слоем 9, деформируется, при уменьшении тока до нуля стенка возвращается в исходное состояние и по инерции деформируется в противоположную сторону, а затем цикл повторяется с частотой, равной собственной частоте пульсаций потока. Все 10-12 катушек приводятся в действие последовательно с постоянной разностью фаз в режиме бегущей волны. Такой режим обеспечивается блоком 12 управления вибросистемой.

Транспортная система с активным устройством позволяет повысить эффективность транспортирования жидких и газообразных сред за счет снижения энергетических потерь на трение и значительно уменьшить общую массу оборудования за счет замены массивных промежуточных насосных и компрессорных станций на облегченные активные устройства. Не требуются

также высоконапорные головные нагнетающие устройства, так как достаточно минимального напора на входе в транспортный трубопровод, чтобы затем порции вводимой среды подхватывались и транспортировались дальше активными устройствами по мере затухания пульсаций потока. В этой связи снижаются также требования к прочности трубопроводов. Поскольку высокий напор отсутствует, можно использовать

тонкостенные трубы. Открывается также реальная возможность откачивать воду из шахт любой глубины без промежуточных насосных станций.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я

Транспортная система для транспортирования жидкости и газа, содержащая подающее устройство периодического действия, трубопровод с периодическими сужениями

и расширениями поперечного сечения, расположенными на расстоянии, равном отношению средней скорости движения пульсирующего потока к частоте собственных колебаний потока, а также диффузор на

выхрде подающего устройства и конфузор на входе трубопровода, примыкающие друг к другу расширенными частями, при этом длина системы диффузор - конфузор равна расстоянию между ближайшими сужениями, отличающаяся тем, что она снабжена активным устройством, выполненным в виде отрезка цилиндрической трубы с упругими стенками и нанесенным на внешнюю поверхность ферромагнитным

слоем для сцепления стенки с электр омаг- нитным полем вибросистемы, выполненной в виде когерентной системы катушек, охватывающих цилиндрическую трубу с покрытием и расположенных друг от друга на

расстоянии, равном расстоянию между двумя ближайшими сужениями трубопровода.

Сущность изобретения: транспортная система с периодическими сужениями и расширениями трубопровода, расположенными на расстоянии, равном отношению средней скорости пульсирующего потока к частоте собственных колебаний потока, а также с диффузором на выходе подающего устройства и конфузором на входе трубопровода снабжена активным устройством, выполненным в виде отрезка цилиндрической трубы с упругими стенками и нанесенным на внешнюю поверхность ферромагнитным слоем для сцепления стенки с электромагнитным полем вибросистемы, выполненной в виде когерентной системы катушек, охватывающих трубу с покрытием. Причем последние расположены друг от друга на расстоянии, равном рас- стоянию между двумя ближайшими сужениями трубопровода. 1 ил.