Спосіб транспортування гетерогенних сумішей

Спосіб транспортування гетерогенних сумішей, який полягає в періодичній подачі рідини Спосіб транспортування гетерогенних сумішей відноситься до галузі машинобудування, і може бути використаний для локального заглиблення та очищення дна акваторій портів, фарватерів, каналів, водоймищ рекреаційних зон, ставків господарського призначення, водосховищ, водогонів, каналів, та інших елементів іригаційних систем, систем тепловідводу АЕС та систем водопостачання і водовідводу комунальних господарств Цей спосіб можна застосовувати при ліквідації наслідків екологічних аварій, а саме для очистки дна від важких компонентів розкладу нафтопродуктів, видалення сумішей селевих зсувів, а також мулу та глею після повені Відомо про способи транспортування рідин гетерогенної структури (суміш нафти з водою або сміття з водою), які передбачають використання відцентрових насосів, механічних пристроїв, або вакуумних цистерн [Нунупаров С М , Предотвращение загрязнения моря с судов - М Транспорт, 1985 - С 181-195] При цьому попередньо механічним способом відокремлюють складові сумішей Цим способам транспортування сумішей притаманні обмежений ресурс роботи механізмів та низька їх надійність Крім того, ці способи не передбачають очищення дна водоймищ Відомо також про спосіб транспортування гетерогенних сумішей, згідно з яким пульпа (суміш ґрунту та води) засмоктується землесосом у трубу і транспортується по ній на значну відстань Цей спосіб використовують для днозаглиблювальних робіт, але він потребує додаткових засобів для та періодичному розрядженні в водозаборі, що забезпечується імпульсами пневматичної дії, коли повітряним зарядом подають з водозабору порцію рідини в нагнітальний трубопровід, який відрізняється тим, що одночасно з імпульсною подачею порції суміші в нагнітальний трубопровід у всмоктувальному пристрої формують нову порцію гетерогенної суміші за рахунок заглиблення в грунт під дією періодичної реактивної сили його вхідної кромки попереднього механічного або гідравлічного розпушування грунтів Його не можна використати для локалізованого очищення дна, тому що розмитий грунт розповсюджується на достатньо великі відстані від місця проведення робіт, забруднюючи тим самим водоймище [Краковский И И Суда технического флота - Л Судостроение, 1968 С 15-51] Найбільш близьким із відомих до запропонованого за технічною сутністю є пневмоімпульсний спосіб транспортування неньютоновських рідин [деклараційний патент України №2841 ЗА, МПК6 F17D 1/16, 16 10 2000], згідно з яким періодична подача рідини та періодичне розрядження в водозаборі забезпечується імпульсами пневматичної ди, коли повітряним зарядом подають з водозабору порцію рідини в нагнітаючий трубопровід Цей спосіб може використовуватися для локалізованого очищення дна лише з легким ґрунтом, але це потребує заміни водозабірника приймачем ґрунту, а також використання устроїв необхідних для регулювання його заглиблення в ґрунт Транспортування важких ґрунтів потребує додаткових засобів для розмиву ґрунту, що призводить не тільки до зростання капітальних та експлуатаційних витрат, але й до забруднення достатньо великих територій навколо місця проведення робіт Ставиться задача удосконалення способу транспортування гетерогенних сумішей, в якому в результаті одночасної підготовки і транспортування сумішей забезпечується зменшення енерговит о 9115 ратта забруднення навколишнього середовища Поставлена задача вирішується тим, що в способі транспортування гетерогенних сумішей, який полягає в періодичній подачі рідини та періодичному розрядженні в водозаборі, що забезпечується імпульсами пневматичної дії, коли повітряним зарядом подають з водозабору порцію рідини в нагнітаючий трубопровід, згідно з корисною моделлю одночасно з імпульсною подачею порції суміші в нагнітаючий трубопровід у всмоктувальному пристрої формують нову порцію гетерогенної суміші за рахунок заглиблення в ґрунт під дією періодичної реактивної сили його вхідної кромки Підвищення економічності і надійності способу транспортування суміші забезпечується за рахунок використання роботи реактивних та гідродинамічних сил у всмоктувальному пристрої для розпушування та розмиву ґрунту, що дозволяє відмовитись від додаткових устроїв та витрат енергії при їх експлуатації Процес розпушування ґрунту та утворення гетерогенної суміші локалізується в межах всмоктувального пристрою, що забезпечує способу екологічно чисте транспортування гетерогенної суміші Суть принципу ди способу транспортування гетерогенних сумішей з позицій внутрішньої динаміки можна пояснити на прикладі роботи насоса при видаленні важкого ґрунту з дна водоймищ, загальне компонування якого зображено на рисунку Насос складається з генератора імпульсу 1, підключеного до нагнітаючого патрубку 2, який в свою чергу, з'єднується з всмоктувальним пристроєм 3 через впускний незворотний клапан 4 В якості генератора імпульсу 1 пропонується застосувати пристрій за деклараційним патентом України №30895А, МПК 6 F15B 21/12 Запропонований спосіб транспортування гетерогенних сумішей виконують так У вихідному положенні всмоктувальний пристрій 3 та нагнітаючий патрубок насосу 2 заповнені рідиною, що забезпечує потенційну рівновагу поля масових та поверхневих сил в ній Порушення рівноваги системи відбувається після відкриття впускного керованого клапана генератора імпульсу 1, коли порція стиснутого газу потрапляє в нагнітаючий патрубок 2, де формується газова каверна, яка охоплює переріз нагнітаючого патрубка Цей процес супроводжується різким зростанням тиску в цій зоні з подальшою передачею імпульсу рідині поверхневими силами розділу фаз каверни, що призводить до прискорення рідини в протилежних напрямках вздовж осі насосу Дія імпульсу рідини в напрямку незворотного клапана 4 викликає його закриття та переміщення невеликого об'єму рідини, що знаходиться під ним у всмоктувальний пристрій, а це забезпечує витікання рідини з пристрою крізь прорізи в його ВХІДНІЙ кромці та розмив ґрунту навколо них В момент повного закриття клапану виникає гідравлічній удар, який сприймається клапаном і передається всмоктувальному пристрою, який від цього своїми виступаючими частинами вхідної кромки занурюється в ґрунт Каверна починає розширюватися лише у напрямку подачі насосу, тиск газу в ній відповідає умові рівноваги сил з одного боку силі реакції незворотного клапана, а з іншого - сумі сил реакції від прискорення рідини та гравітаційної сили стовпа рідини над каверною По мірі розширення газу сила реакції клапана швидко зменшується Це відбувається як за рахунок зниження інерційної сили так і за рахунок зменшення гравітаційної сили від скорочення стовпа рідини над клапаном Коли сила реакції стає меншою, ніж сума сил від тиску стовпа навколишньої рідини на тарілку клапана та натягу його пружини, клапан відчиняється і відбувається наповнення нагнітаючого патрубка рідиною всмоктувального пристрою, а він в свою чергу, наповнюється гетерогенною сумішшю, яка утворюється навколо його вхідної кромки під дією механічних та гідродинамічних сил Наповнення нагнітаючого патрубка продовжується до подачі наступної порції стиснутого газу, який формує нову каверну В наступні періоди ди насосу до його нагнітаючого патрубка потрапляє вже гетерогенна суміш Об'єм суміші між цією та попередньою газовими кавернами визначає подачу насоса за цикл Період циклу лежить в межах 0,8-1,2 секунди Вибір конфігурації всмоктувального пристрою та його вхідної кромки залежить від властивостей ґрунтів та особливостей вимог для подальшого транспортування гетерогенних сумішей Якщо для важких ґрунтів проточна частина всмоктувального пристрою виготовляється дифузорною, то для легких ґрунтів вона може бути конфузорною Конфігурація прорізів впливає на співвідношення дії механічних та гідродинамічних сил при ПІДГОТОВЦІ гетерогенної суміші і залежить як від властивостей ґрунту так і від товщини шару ґрунту, який підлягає транспортуванню 3 позицій взаємодії насосу з навколишнім середовищем принцип дії способу транспортування гетерогенних сумішей при усталеному режимі полягає в тому, що при періодичній подачі насосу на нього в протилежному напрямку діє періодична реактивна сила, яка разом з гідродинамічними періодичними силами, що виникають при нестаціонарному процесі взаємодії по току рідини з ґрунтом навколо вхідної кромки всмоктувального пристрою насосу, використовується для розпушування та розмиву ґрунту (приготування гетерогенної суміші) Підвищення ефективності і спрощення процесу транспортування гетерогенних сумішей досягається в процесі перетворення потенційної енергії порції стиснутого газу, який подається від генератора імпульсів 1 через його керований імпульсний клапан в нагнітаючий патрубок 2, в кінетичну енергію струменя гетерогенної суміші і роботу механічних (реактивних) та гідродинамічних сил по розпушуванню і розмиву важких ґрунтів, ефективність якої залежить від вибору конфігурацій всмоктувального патрубка 3 його вхідної кромки та натягу пружини незворотного клапана 4, а їх вибір зумовлюється властивостями ґрунту та умовами подальшого транспортування гетерогенної суміші Процес утворення гетерогенної суміші локалізується навколо всмоктувального пристрою, що забезпечує способу екологічно чисте транспортування гетерогенних сумішей 9115 Комп'ютерна верстка М Кпюкін Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601