Спосіб ерліфтного транспортування потоку двофазного середовища повітря і рідини та пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до газоліфтного транспортування двохфазних середовищ і може бути використаний при глибинному видобуванні мінеральної сировини енергоносіїв, виробленні електроенергії і взагалі там, де застосовуються газліфти, у тому числі ерліфти і стр уйні насоси. Відомі ерліфти з нахилом підйомної труби до 20° для застосування в шахтах (1). Проте, ці ерліфти потребують значного енергоспоживання. Відомий також спосіб створення газліфтного потоку двохфазного середовища, на який діють ультразвуки або вібрацією (2). Пристрій для здійснення цього способу містить в собі вертикальну трубу, обладнану генератором звукових коливань, що збільшує швидкість транспортування середовища. Проте установка досить складна за своєю конструкцією, що ускладнює її обслуговування та ремонт. У якості прототипу способу, що пропонується, обраний відомий спосіб ерліфтного транспортування потоку двохфазного середовища повітря і рідини, що містить в собі подачу повітря на вхід зануреної у рідину рідинопідйомної труби до повітревіддільника та відділення повітря від рідини (3). У якості прототипу пристрою, що пропонується для здійснення способу ерліфтного транспортування потоку двохфазного середовища повітря і рідини, що містить в собі рідинопідйомну тр убу, занурену в ємкість з рідиною, на виході якої встановлений повітревіддільник, та повітреподавальну тр убу, що на вході з'єднана з джерелом стислого повітря, а на виході - зі входом водопідйомної труби (3). Проте, відомі способ-прототип і пристрій-прототип, мають той основний недолік, що витрачають значну кількість електроенергії. В основу винаходу покладена задача зниження енергоспоживання при ерліфтному транспортуванні потоку двохфазного середовища. Поставлена задача відносно способу, що пропонується, досягається тим, що в способі ерліфтного транспортування потоку двохфазного середовища повітря і рідини, що містить в собі подачу повітря на вхід зануреної у рідину рідинопідйомної труби, підйом двохфазного середовища по підйомній трубі до повітревіддільника та відділення повітря від рідини, згідно винаходу, спочатку у рідинопідйомній трубі створюють примусову тягу дво хфазного середовища шляхом подачі стислого повітря від компресора працюючого від загальної мережі електроструму, а після підйому середовища до повітревіддільника вимикають електрострум на компресор від загальної мережі і вмикають електрострум від гідроагрегата, встановленого на вході рідинно підйомної труби працюючого за рахунок гідростатичного перепаду тисків та циркуляції рідини на вході рідинно підйомної труби, створюючі замкнений цикл самоциркуляції двохфазного середовища без подальшої витрати додаткової енергії. Поставлена задача відносно пристрою, що пропонується, досягається тим, що в пристрій для здійснення ерліфтного транспортування потоку двохфазного середовища повітря і рідини що містить в собі рідинопідйомну трубу, занурену в ємкість з рідиною, на вході якої встановлений гідроагрегат, а на виході, сепаратор з гідроагрегатом та турбоагрегатом (на кресленні не зображений), та повітреподавальну тр убу, що на вході з'єднана з джерелом стислого повітря, а на виході - зі входом водопідйомної труби, згідно винаходу, повітреподавальна труба на виході обладнана принаймні одним ежектором, причому рідинопідйомна труба по всій довжині поміж ежектором і повітревіддільником поділена перегородками на кілька незалежних паралельних ходів. Ще однією, додатковою задачею винаходу, що до пристрою є досягнення рівномірного перемішування двохфазного середовища, що підвищує надійність транспортування його потоку. Ця задача досягається тим, що ходи рідинопідйомної труби у перетині мають різні геометричні форми, а на вході кожного із ходів встановлений свій ежектор. Таким чином, просліджується причинно-наслідковий зв'язок поміж новою сукупністю обмежувальних та відмінних ознак, та отриманим позитивним ефектом (задача винаходу), тобто тільки така нова сукупність ознак у порівнянні з прототипом дає можливість досягнути нового позитивного ефекту, зниження енергоспоживання при ерліфтному транспортуванні потоку двохфазного середовища та у пристрої для його здійснення. Нижче винахід пояснюється на прикладі цього виконання з посилками на креслення, що додається де зображено: на фіг.1 - схема здійснення способу; на фіг.2 - повздовжній розріз пристрою для здійснення способу. Спосіб ерліфтного транспортування потоку дво хфазного середовища повітря і рідини, наприклад води, здійснюється наступним чином. У вертикальну водопідйомну трубу 1 занурену у воду через ежектор 2 на її вході в нижній частині по повітропроводу 3 подають стисле повітря, наприклад, від компресора (на кресленні не зображений) при цьому вода з ємності 4 засмоктується і за рахунок примусової тяги підіймається по трубі 1. Виходячи з ежектора 2 повітря утворює в водопідйомній трубі 1 двохфазне середовище повітря і води, тобто емульсію, більш легку ніж оточуюча тр убу 1 вода. Водоповітряна емульсія, тобто дво хфазне середовище, підіймається по трубі 1 до сепаратора 7 і розділяється на повітря і воду. Після цього вимикають електрострум на компресор від загальної мережі і вмикають електрострум від гідроагрегата 6. Повітряний гідростатичний перепад тисків, що утворюється у системі, здійснює за допомогою ежектора 2 та гідроагрегата 6 ерліфтне транспортування потоку двохфазного середовища, що підтримує себе. Після цього система починає працювати за замкненим циклом само циркуляції без подальшої витрати додаткової енергії. Для поліпшення регулювання режимів потоку суміші рідини з повітрям або рідини з іншим газом, можна застосувати ежектор з регулювальною діафрагмою або інші регулювальні і змішувальні ежектори. Також водопідйомна труба 1 може бути поділена перегородками на кілька незалежних паралельних ходів з різними геометричними формами у перетині. На вході кожного ходу може бути встановлений свій ежектор. Водопідйомна труба 1 може бути встановлена вертикально або з нахилом. Пристрій для здійснення ерліфтного транспортування потоку двохфазного середовища повітря і рідини, наприклад води, містить в собі водопідйомну трубу 1, поділену у середині перегородками на три паралельних ходи 2, на вході якої (труба) під ходами 2 розташований ежектор 3 і гідроагрегат 21. До сопла ежектора 3 приєднана повітреподавальна труба 4, що має запірну арматуру 5 на відгалуженні, приєднаному до компресору. Навкруги верхньої частини водопідйомної труби 1 змонтований порожнистий робочий конус 7, що утворює робочу камеру приводного виконавчого гідроагрегату 8 з поворотними лопатями 9 і подовженим конусом 10. Навкруги робочого конусу 7 змонтована дзвінна труба 11, що відсмоктує, для подачі відпрацьованої води в ємність 12 з водою. У середині труби 1 над ходами 2 та нижче робочого конусу 7 встановлені поворотні заслінки 13, які фіксуються кільцем 14, виконаним з можливістю зворотно-поступального руху у вертикальному напряму для приводу заслінок 13. Останні потрібні для швидкого скидання двохфазного середовища повітря і води в ємність 12 у випадку аварії гідротурбіни. Водопідйомна труба 1 на ви ході, тобто у вер хній частині виконана у вигляді дифузору 15. Останній має отвори 16 у вигляді щілин, що прорізані по всьому колу робочого конусу 7 гідроагрегата 8. Внутрішнім конусом дзвінкої труби 11 утворена кільцева порожнина 17, на виході якої встановлений регулювальний устрій 18. Все це відноситься до устрою сепаратора двохфазного середовища. Ємність 12 з рідиною з'єднана зі входом водопідйомної труби обвідним напірним водопроводом 19, з регулювальною поворотною заслінкою 20, змонтованою з можливістю поперемінного перекриття напірного водопроводу 19 та відгалуження на другий гідроагрегат 21, з лопатями 22. В свою чергу гідроагрегат 21 під'єднаний водопроводом до збірного конусу 23, змонтованого на вході водопідйомної труби, у середині якого (конуса) концентрично встановлений ежектор 3. Робота пристрою, що пропонується, ілюструє також спосіб, що пропонується, і здійснюється наступним чином. При запуску пристрою у роботу ємність 12 заповнюється водою до верхнього рівня. Лопаті 9 гідроагрегата 8, а також лопаті 22 гідроагрегата 21 виставляють у вертикальному положенні відносно напряму потоку. Регулювальною заслінкою 20 перекривають обвідний напірний водопровід 19. Відчиняють запірну арматуру 5 і подають стисле повітря від компресору по повітропроводу 4 на ежектор 3. Завдяки цьому у ходах 2 водопідйомної труби 1 формується вертикально спрямований потік двохфазного середовища по замкненому циклу циркуляції. Повітряний гідростатичний перепад тисків за допомогою ежектора 3 і гідроагрегата 21 створює у водопідйомній трубі 1 рухомий потік двохфазного середовища, що само підтримується. Після цього пристрій починає працювати за замкненим циклом сомоциркуляції без подальшої витрати додаткової енергії. Двохфазне середовище, рухаючись по трубі 1, на своєму шляху проходить через устрій сепаратора. Сепаратор розділяє потік двохфазного середовища на водяну і повітряну фази. Повітряна фаза відтиснута потоком водяної фази через отвори 16 у виді щілин іде в кільцеву камеру 17 і через регулювальний устрій 18 виходить на турбоагрегат (на кресленні не зображений). Потік водяної фази притиснувшись до подовженого конуса 10 гідроагрегата 8 проходить канали лопатей 9 і, відпрацювавши на них свою енергію, іде по дзвону 11, що відсмоктує у ємність 12. Потім по напірному водопроводу водяна фаза спрямовується на лопаті 22 гідроагрегата 21 та відпрацювавши свою енергію, потрапляє до забірного конусу 23. Отже установка працює за замкненим циклом само циркуляції, без подальшої витрати додаткової енергії. Джерела інформації. 1. Каплюхин Α.Α. Исследование и разработка эрлифтных систем ша хтного водоотлива. Автореферат диссертации 1980 г., Донецк, ДПИ 22с. 2. Способ создания газолифтного потока. Ржевский В.В Сазанов Г.Т. Кафорин Л.А. и др. Патент Российской федерации. Заявл. 25.01.91г. Опубл. 30.09.94 г. Бюл. №18. 3. Кривченко Г.И. Гидравлические машины Москва, «Энергоатомиздат.» 1983 с.285-286.