Многоступенчатый эрлифт

 

Изобретение относится к гидроподъемным и гидротранспортным устройствам, предназначенным для откачки и транспортирования гидросмеси по горизонтальным выработкам. Многоступенчатый эрлифт содержит последовательно расположенные ступени, каждая из которых имеет размещенное в приемнике жидкости вертикальное всасывающее устройство, смеситель, подъемную трубу, воздуховод и воздухоотделитель со сливной трубой, имеющей уклон 10 - 20%. Подъемная труба каждой ступени расположена к оси всасывающего устройства под углом, не превышающим 60^o. Смеситель выполнен в виде перфорированной трубы, расположенной рядом с подъемной и переходящей в суживающее сопло с внутренними криволинейными винтообразными канавками. Перфорированная труба и сопло соединены между собой при помощи гнутой скобы. На конце подъемной трубы установлена расширяющаяся книзу насадка с криволинейными винтообразными направляющими. Внутри насадки предусмотрен биметаллический многогранник, поперечное сечение которого представляет собой четырехугольник, у которого две противоположные стороны параллельны, а две другие перпендикулярны друг другу. На конце сливной трубы установлено гибкое перфорированное кольцо, уложенное на дно приемника жидкости. Применение смесителя такой конструкции, которая позволяет обеспечить полное смешение подаваемого воздуха с транспортируемой жидкостью, доводимой до диспергированной эмульсии, повышает эффективность работы эрлифта. 5 ил.

Изобретение относится к гидроподъемным и гидротранспортным устройствам, предназначенным для откачки и транспортирования гидросмеси по горизонтальным выработкам, в частности к конструкции многоступенчатого эрлифта и может быть использовано в горной, горнорудной, энергетической промышленности, мелиорации, в системах водоснабжения и других отраслях хозяйства.

Известна эрлифтная установка (см. а.с. N 761401, МКИ F 04 F 5/24, Бюл. N 42, 1980), содержащая смеситель с всасывающим трубопроводом, установленным вертикально, сообщенными с наклонной подъемной трубой и наклонным воздуховодом.

Недостатком данной эрлифтной установки является невозможность транспортирования гидросмеси по горизонтальным выработкам.

Известен многоступенчатый эрлифт (см. а.с. N 885633, МКИ F 04 F 5/24, Бюл. N 44, 1981), содержащий последовательно расположенные ступени, каждая из которых имеет размещенные в приемнике жидкости вертикальное всасывающее устройство, смеситель, подъемную трубу, воздуховод и воздухоотделитель со сливной трубой, присоединенной к приемнику последующей ступени, причем подъемная труба каждой ступени расположена к оси всасывающего устройства под углом, не превышающим 60^o, а сливная труба каждой ступени имеет уклон 10... 20%.

Недостатком данного многоступенчатого эрлифта является низкая эффективность его работы из-за невозможности полного смешения подаваемого воздуха с транспортируемой жидкостью.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы многоступенчатого эрлифта за счет применения смесителя такой конструкции, которая позволяет обеспечить полное смешение подаваемого воздуха с транспортируемой жидкостью, доводимой до диспергированной эмульсии.

Технический результат достигается тем, что в многоступенчатом эрлифте, содержащем последовательно расположенные ступени, каждая из которых имеет размещенное в приемнике жидкости вертикальное всасывающее устройство, смеситель, подъемную трубу, воздуховод и воздухоотделитель со сливной трубой, присоединенной к приемнику следующей ступени, причем подъемная труба каждой степени расположена к оси всасывающего устройства под углом, не превышающим 60^o, а сливная труба каждой ступени имеет уклон 10...20%, смеситель выполнен в виде перфорированной трубы "рядом" с подъемной, переходящей в суживающееся сопло с внутренними криволинейными винтообразными канавками, соединенными между собой при помощи гнутой скобы, на конце подъемной трубы, расположена расширяющаяся внизу насадка с криволинейными винтообразными направляющими и внутри нее предусмотрен биметаллический многогранник, поперечное сечение его представляет собой четырехугольник, у которого две противоположные стороны параллельны, а две другие перпендикулярны друг другу, на конце сливной трубы установлено гибкое перфорированное кольцо, уложенное на дно приемника жидкости.

На фиг. 1 приведен продольный разрез многоступенчатого эрлифта; на фиг. 2 - принципиальная схема смесителя в разрезе; на фиг. 3 - план смесителя; на фиг. 4 - развертка внутренней поверхности суживающего сопла с внутренними криволинейными винтообразными канавками; на фиг. 5 - схема биметаллического многогранника.

Многоступенчатый эрлифт содержит последовательно расположенные ступени, каждая из которых имеет размещенное в приемнике 1 жидкости вертикальное всасывающее устройство 2, смеситель 3, подъемную трубу 4, воздуховод 5, воздухоотделитель 6 со сливной трубой 7, присоединенной к приемнику 8 последующей ступени, причем подъемная труба 4 каждой ступени расположена к оси всасывающего устройства 2 под углом, не превышающим 60^o, а сливная труба 7 имеет уклон 10...20%. Рядом с подъемной трубой 4 расположена перфорированная труба 9, соединенная при помощи гнутой скобы 10 с соплом 11 с внутренними криволинейными винтообразными канавками 12. На конце подъемной трубы 4 установлена расширяющаяся книзу насадка 13 с криволинейными винтообразными направляющими 14. Внутри подъемной трубы 4 размещен биметаллический многогранник 15, поперечное сечение которого представляет собой четырехугольник, у которого две противоположные стороны 16 параллельны, а две другие 17 перпендикулярны друг другу. Биметаллический многогранник 15 выполнен их пластины, является полым, верхний 18 и нижний 19 торцы открыты для прохода жидкости. Сливная труба 7 присоединена к гибкому перфорированному кольцу 20, уложенному на дно 21 приемника 8.

Многоступенчатый эрлифт работает следующим образом.

При подаче сжатого воздуха под давлением от компрессора (не показан), который имеет возможность засасывать воздух периодически с разной температурой в шахте, в воздуховод 5 в смесителе 3 образуется многофазная глубоко эмульгированная и диспергированная смесь за счет равномерного распределения воздуха при выходе из отверстий. Причем отверстия в перфорированной трубе 9 расположены с изменяющимся шагом и диаметром по высоте на поверхности. Во всем объеме в приемнике 1 происходит полное смешение воздуха с гидросмесью, объемная масса, плотность ее уменьшается. Значительная часть воздуха через гнутую скобу 10, суживающееся сопло 11 с внутренними криволинейными винтообразными канавками 12 поступает в подъемную трубу 4 с биметаллическим многогранником 15, поперечное сечение которого представляет собой четырехугольник, у которого две противоположные стороны 16 параллельны, а две другие 17 перпендикулярны друг другу. Биметаллический многогранник 16 изготовлен из пластины, является полым, верхний 18 и нижний 19 торцы открыты для прохода жидкости. Биметаллический многогранник не является объемным элементом. Узкая параллельная сторона 16 проявляет свойство каркаса и максимально способствует деформации широкой параллельной стороны 17 за счет биметаллических свойств многограннника 15 в горизонтальном направлении.

Остальная часть воздуха поступает в приемник 1 или 8 и смешивается с рабочей средой, при этом опускающаяся жидкость по сливной трубе 7, выходя из перфорированного кольца 20, усиливает перемешивание рабочей среды в приемнике 8 и приводит к взвешиванию твердых включений. Образовавшаяся эмульсия под давлением сжатого воздуха поступает в подъемную трубу 4 через расширяющуюся книзу насадку с криволинейными винтообразными направляющими 14, всасывающее устройство 2, расширяющееся сопло 11 с криволинейными винтообразными канавками 12 и биметаллический многогранник 15. При этом эмульсия закручивается сначала в криволинейных винтообразных направляющих 14, расположенных на внутренней поверхности расширяющейся книзу насадки 13. В дальнейшем закрутка потока жидкости продолжается в криволинейных винтообразных канавках 12, расположенных на внутренней поверхности расширяющегося сопла 11. Закрученный поток эмульсии оказывает воздействие также на биметаллический многогранник 15, пульсируя его относительно средней части по высоте, которая принята достаточной для проявления вибрации.

Периодический забор воздуха компрессором из зон различной температурой, что всегда имеет место такого распределения воздуха в шахте за счет ее вентиляции и перемещения воздушных масс, а также подача в приемники холодной грунтовой воды, а другой воды в шахте не присутствует, все это в совокупности исключает возможность выравнивания температуры воздуха и биметаллического многогранника 15 и обеспечивает постоянную его деформацию за счет биметаллических свойств и аэрогидродинамических сил, которые заставляют пульсировать многогранник 15 и создавать эффект подсоса рабочей среды. Перфорированное гибкое кольцо 20 кроме взмучивания и перемешивания жидкости исключает возможность обратного ее тока по спускной трубе 7 в обратном направлении.

Создание в приемнике глубоко эмульгированной, однородной и диспергированной рабочей среды за счет использования усовершенствованной конструкции смесителя позволяет многоступенчатому эрлифту повысить эффективность своей работы и КПД вследствие снижения гидравлических сопротивлений системы.

Оригинальность предложенного технического решения многоступенчатого эрлифта заключается в совместном использовании аэрогидродинамических сил закрутки потока жидкости, эффекта подсоса за счет эжекции и нагнетания, а также за счет биметаллических свойств многогранника для повышения эффективности работы многоступенчатого эрлифта без привлечения дополнительной энергии извне.

Формула изобретения

Многоступенчатый эрлифт, содержащий последовательно расположенные ступени, каждая из которых имеет размещенное в приемнике жидкости вертикальное всасывающее устройство, смеситель, подъемную трубу, воздуховод и воздухоотделитель со сливной трубой, присоединенной к приемнику последующей ступени, причем подъемная труба каждой ступени расположена к оси всасывающего устройства под углом, не превышающем 60^o, а сливная труба имеет уклон 10 - 20%, отличающийся тем, что его смеситель выполнен в виде перфорированной трубы, расположенной рядом с подъемной трубой, переходящей в суживающееся сопло с внутренними криволинейными винтообразными канавками, соединенными между собой при помощи гнутой скобы, на конце подъемной трубы установлена расширяющаяся внизу насадка с криволинейными винтообразными направляющими, и внутри нее предусмотрен биметаллический многогранник, поперечное сечение которого представляет собой четырехугольник, у которого две противоположные стороны параллельны, а две другие перпендикулярны друг другу, на конце сливной трубы установлено гибкое перфорированное кольцо, уложенное на дно приемника жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5