Устройство для напорного транспорта жидких сред по двум или более линиям транспортного трубопровода

 

Сущность изобретения: узел соединения трубопроводов с запорной арматурой выполнен с возможностью поочередной перекачки части среды из одной линии в другую и в виде общего коллектора. В коллекторе стенки трубопроводов соседних линий соприкасаются и в них выполнены отверстия. Каждое отверстие снабжено регулируемой поворотной заслонкой-перегородкой, соединенной одним концом с краем отверстия, со стороны выхода из коллектора герметизирующей манжетой. 4 ил.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для перекачки нефти, воды, гидросмеси и других жидкотекучих сред по двум или более линиям транспортного трубопровода.

Известно устройство для напорного транспорта жидких сред, включающее собственно трубопровод со всасывающим и нагнетающими патрубками и насос.

Недостатком известного устройства является невысокая надежность в связи с тем, что для создания пульсирующего режима по двум или более линиям транспортного трубопровода необходимо наличие дополнительного насоса для отбора части транспортируемой среды и перекачки ее в основной поток.

Прототипом заявляемого технического решения является известное устройство для напорного транспорта жидких сред по двум или более линиям транспортного трубопровода, включающее собственно трубопровод со всасывающими и нагнетающими патрубками, соединенными между собой через насос и снабженными запорной арматурой.

Это устройство также обладает низкой надежностью, связанной с наличием автономной запорной арматуры, работающей на каждую линию транспортного трубопровода, а также автономного насоса. При двухтрубном устройстве, например, отказ в работе запорного элемента во всасывающей линии (в случае ее закрытия) ведет к тому, что половину периода насос работает в кавитационном режиме, т.е. пытается откачивать жидкость из замкнутого объема.

Если запорный элемент постоянно открыт во всасывающей линии, то половину периода работы устройства расход транспортируемой среды составляет половину расчетного. В случае закрытия запорного элемента в нагнетательной линии половину периода работы устройства насос качает транспортируемую среду на закрытый запорный элемент. Если запорный элемент открыт в нагнетательной линии, то половинный расход среды подается в каждую из линий трубопровода. В обоих случаях режим работы устройства становится нерасчетным, в результате чего ухудшаются условия работы насоса.

В предлагаемом устройстве для напорного транспорта жидких сред по двум или более линиям транспортного трубопровода, включающем собственно трубопровод с арматурой, в отличие от прототипа линии транспортного трубопровода объединены в общий коллектор, в котором соседние линии трубопровода сопряжены между собой и на каждом участке сопряжения выполнено отверстие, в котором установлена регулируемая поворотная заслонка, при этом сторона заслонки, расположенная в нижней части по направлению потока среды, и ее боковые стороны соединены с соответствующими краями отверстия посредством непроницаемой манжеты.

Заявляемая конструкция благодаря наличию поворотных регулируемых заслонок, установленных на участке соприкосновения двух соседних линий трубопровода, позволяет синхронно регулировать подачу и отбор транспортируемой среды из одной линии в другую, тем самым повысить надежность работы устройства. Наличие непроницаемой манжеты, с помощью которой заслонка закреплена на линии трубопровода, также позволяет повысить надежность устройства, так как этот элемент служит для препятствия обратному перетеканию транспортируемой среды.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для напорного транспорта жидких сред по нескольким линиям транспортного трубопровода (стрелками показано направление потока среды); на фиг. 2 и 3 изображены направления потоков транспортируемой среды соответственно по двухтрубной и трехтрубной системам, где сплошные стрелки показывают направления пульсирующей части потока среды, соответствующего положению заслонки, пунктирные стрелки изменение направления потока, знаками "+", "-", "2+", "2-" показано изменение расхода среды в первую половину периода работы устройства, во вторую половину периода работы знак расхода изменен на противоположный ("+" увеличение, "-" уменьшение, "2+" увеличение в два раза, "2-" уменьшение в два раза); на фиг. 4 изображено направление расходов среды при различных положениях заслонок в случае четырехтрубной системы.

Устройство содержит несколько линий (1+n) транспортного трубопровода 1. Линии транспортного трубопровода объединены в общий коллектор 2. Если количество линий трубопровода четно и более двух, то коллектор выполняется кольцевым. В коллекторе 2 соседние линии трубопровода 1 соприкасаются. На каждом участке соприкосновения выполнено отверстие: А₁-А₁', А₂-А₂'.А_n-A_n'. В каждом отверстии установлена регулируемая поворотная заслонка 3, служащая перегородкой между соседними линиями трубопровода 1. Заслонка соединена одним концом с краем отверстия со стороны выхода из коллектора 3 посредством герметизирующей манжеты 4. Линии трубопровода, заключенные в коллектор 2, могут иметь цилиндрическую форму, переходящую в трубопроводы прямоугольного или квадратного сечения.

Устройство работает следующим образом.

По всем линиям транспортного трубопровода 1 происходит самостоятельное перекачивание жидкой среды. Перекачка может вестись и через ресивер (не показан), т. е. от одного насоса через промежуточную емкость высокого давления.

При нейтральном положении заслонок 3 (перегородок) перекачивание среды на каждой линии трубопровода происходит независимо друг от друга. Поворачивая заслонки 3, отбирают часть среды от одних линий трубопровода 1 и вводят ее в соседние линии трубопровода. При этом герметизирующие манжеты 4 препятствуют обратному перетеканию перекачиваемой среды. При повороте заслонок 3 (фиг. 2-4) в направлении, указанном сплошной стрелкой относительно нейтрального положения, происходит изменение направления потока среды, указанного пунктирной стрелкой. Знаки "+", "-", "2+", "2-", которые показывают изменение расхода среды в первую половину периода работы устройства, во вторую половину периода меняются на противоположные.

При параллельном соединении двух линий трубопровода 1, например, амплитуда колебаний среды в линиях одинакова (±). При трех- и более (нечетном количестве) параллельном соединении линий трубопровода 1 амплитуда колебаний в первой и последней линиях трубопровода в два раза меньше (±), чем в линиях, расположенных между ними (±). Если коллектор 2 имеет кольцевую форму, то колебания расхода среды во всех линиях трубопровода имеют одинаковую амплитуду (± 2).

Использование предлагаемого устройства в случае транспортирования по двум или более линиям транспортного трубопровода позволяет создавать одновременно по всем линиям пульсирующее движение в течение всего времени гидротранспортирования. Пульсирующий режим движения вызывает распространение продольных волновых колебаний, в результате воздействия которых возрастает градиент скорости в пристенной части потока, что вызывает повышение взвесенесущей способности потока и тем самым снижает значение критической скорости потока, а значит, и потери напора в случае гидротранспортирования твердых сыпучих материалов. Кроме того, уменьшение скорости перекачки приводит к снижению эрозионного износа нижней стенки трубопровода, тем самым повышая надежность устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПОРНОГО ТРАНСПОРТА ЖИДКИХ СРЕД ПО ДВУМ ИЛИ БОЛЕЕ ЛИНИЯМ ТРАНСПОРТНОГО ТРУБОПРОВОДА, включающее собственно трубопроводы и узел их соединения с запорной арматурой, выполненный с возможностью поочередной перекачки части среды из одной линии в другую, отличающееся тем, что узел соединения трубопроводов выполнен в виде общего коллектора, в котором стенки трубопроводов соседних линий соприкасаются и в них выполнены отверстия, каждое из которых снабжено регулируемой поворотной заслонкой-перегородкой, соединенной одним концом с краем отверстия со стороны выхода из коллектора посредством герметизирующей манжеты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4