RU163136U1

RU163136U1 - DEVICE FOR REDUCING HYDRAULIC LOSSES IN A PIPELINE

Info

Publication number: RU163136U1
Application number: RU2015152726/06U
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Беллендир; Валерий Вильгельмович Петрашкевич; Александр Валерьевич Петрашкевич; Петр Федорович Собкалов; Федор Петрович Собкалов
Original assignee: Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева"
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2016-07-10

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и может быть использована в различных областях техники при напорном движении воды, пульпы, вязких структурированных жидкостей, в частности газа, нефти и нефтегазожидкостных смесей, содержащих песок и другие механические примеси, по трубопроводам и направлена на снижение потерь напора узла для закручивания потока жидкости. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе 1, содержащем узел для закручивания потока жидкости, узел выполнен в форме отрезка винтовой трубы прямоугольного поперечного сечения и установлен стационарно внутри трубопровода 1 при помощи гибких уплотнений 5. Узел для закручивания потока жидкости размещен в зоне стыка труб трубопровода 1. Узел для закручивания потока жидкости изготовлен, например, из композиционных материалов. Гибкое уплотнение 5 выполнено в форме ленты с поперечным сечением в виде двух шаров с перемычкой и изготовлено, например, из прорезиненного материала. The utility model relates to pipeline transport and can be used in various fields of technology for the pressure movement of water, pulp, viscous structured liquids, in particular gas, oil and oil and gas-liquid mixtures containing sand and other mechanical impurities, through pipelines and is aimed at reducing the head pressure loss for swirling fluid flow. The specified technical result is achieved by the fact that in the device for reducing hydraulic losses in the pipeline 1, which contains a node for twisting the fluid flow, the node is made in the form of a segment of a screw pipe of rectangular cross section and is installed stationary inside the pipeline 1 using flexible seals 5. The node for twisting the flow liquid is placed in the zone of the junction of the pipe 1. The unit for swirling the fluid flow is made, for example, of composite materials. The flexible seal 5 is made in the form of a tape with a cross section in the form of two balls with a bridge and is made, for example, of rubberized material.

Description

Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводеDevice for reducing hydraulic losses in the pipeline

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и может быть использована в различных областях техники при напорном движении воды, пульпы, вязких структурированных жидкостей, в частности газа, нефти и нефтегазожидкостных смесей, содержащих песок и другие механические примеси, по трубопроводам.The utility model relates to pipeline transport and can be used in various fields of technology for the pressure movement of water, pulp, viscous structured liquids, in particular gas, oil and oil and gas-liquid mixtures containing sand and other mechanical impurities through pipelines.

Известно устройство для снижения гидравлических потерь в ступенчато расширяющихся трубопроводах, содержащее установленные в зоне расширения потока перегородки с центральными отверстиями, плоскость которых перпендикулярна оси трубопровода, с целью повышения эффективности работы устройства, перегородки установлены под угол α=70-75° к образующим поверхности трубопровода с переменным шагом (Патент СССР №1681072, F15D 1/02, опубл. 30.09.1991 г.).A device is known for reducing hydraulic losses in stepwise expanding pipelines, comprising partitions installed in the expansion zone of the flow with central openings, the plane of which is perpendicular to the axis of the pipeline, in order to increase the efficiency of the device, the partitions are installed at an angle α = 70-75 ° to the surface of the pipeline variable pitch (USSR Patent No. 1681072, F15D 1/02, publ. 09/30/1991).

Недостаток аналога - сложная конструкция перегородок с центральными отверстиями, которые установлены в зоне расширения потока.The disadvantage of the analogue is the complex design of the partitions with central holes that are installed in the expansion zone of the flow.

Известно устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе, включающее средство (узел) для закручивания потока жидкости, выполненное из проволоки в виде цилиндрической пружины с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, и шагом витка, определяемым по формулеA device is known for reducing hydraulic losses in a pipeline, including a means (assembly) for swirling a fluid flow, made of wire in the form of a cylindrical spring with an outer diameter equal to the inner diameter of the pipe and a pitch of the coil, determined by the formula

где λ - шаг витка, м; υ - скорость движения жидкости, м/с; D - внутренний диаметр трубопровода, м; g=9,81 - ускорение свободного падения, м/с² (Патент РФ №2285198, F17D 1/20, F15D 1/06, опубл. 10.10.2006 г.).where λ is the step of the coil, m; υ is the fluid velocity, m / s; D is the inner diameter of the pipeline, m; g = 9.81 - acceleration of gravity, m / s ² (RF Patent No. 2285198, F17D 1/20, F15D 1/06, publ. 10.10.2006).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату приведенное выше устройство выбрано в качестве прототипа.According to the greatest number of similar features and the result achieved using the above device is selected as a prototype.

Недостаток прототипа - значительные потери напора при работе средства для закручивания потока жидкости, которое выполнено из проволоки в виде цилиндрической пружины.The disadvantage of the prototype is a significant pressure loss during operation of the means for swirling the fluid flow, which is made of wire in the form of a coil spring.

Техническим результатом заявляемого устройства является снижение потерь напора узла для закручивания потока жидкости.The technical result of the claimed device is to reduce the pressure loss of the node for swirling the fluid flow.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе, содержащем узел для закручивания потока жидкости, узел выполнен в форме отрезка винтовой трубы прямоугольного поперечного сечения и установлен стационарно внутри трубопровода при помощи гибких уплотнений.To achieve the specified technical result in a device for reducing hydraulic losses in a pipeline containing a node for swirling the fluid flow, the node is made in the form of a piece of a spiral pipe of rectangular cross section and is installed stationary inside the pipeline using flexible seals.

Кроме того, заявляемое решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:In addition, the claimed solution has optional features characterizing its particular cases, namely:

- узел для закручивания потока жидкости размещен в зоне стыка труб трубопровода.- a unit for swirling the fluid flow is located in the junction of the pipeline pipes.

- узел для закручивания потока жидкости изготовлен, например, из композиционных материалов.- the unit for swirling the fluid flow is made, for example, of composite materials.

- гибкое уплотнение выполнено в форме ленты с поперечным сечением в виде двух шаров с перемычкой и изготовлено, например, из прорезиненного материала.- the flexible seal is made in the form of a tape with a cross section in the form of two balls with a jumper and is made, for example, of rubberized material.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше, наиболее близкого к нему, являются - выполнение узла для закручивания потока жидкости в форме отрезка винтовой трубы прямоугольного поперечного сечения, стационарное размещение узла внутри трубопровода при помощи гибких уплотнений.Distinctive features of the proposed device from the above, closest to it, are the implementation of the node for swirling the fluid flow in the form of a segment of a helical pipe of rectangular cross section, stationary placement of the node inside the pipeline using flexible seals.

Благодаря наличию этих признаков применение предлагаемого устройства позволит увеличивать скорость потока вдоль продольной оси трубопровода, путем плавного закручивания потока жидкости вдоль внешней и внутренней винтовой поверхности узла для закручивания потока жидкости. Такое движение обеспечивает минимальные потери напора так, как поток жидкости концентрируется вокруг продольной оси и слабо контактирует с внутренней поверхностью трубопровода. Увеличение продольной скорости позволяет увеличить расход жидкости, производительность трубопровода и сократить потери напора.Due to the presence of these signs, the use of the proposed device will increase the flow rate along the longitudinal axis of the pipeline by smoothly twisting the fluid flow along the outer and inner screw surfaces of the node for swirling the fluid flow. This movement ensures minimal pressure loss, since the fluid flow is concentrated around the longitudinal axis and weakly contacts the inner surface of the pipeline. Increasing the longitudinal velocity allows increasing fluid flow rate, pipeline productivity and reducing pressure losses.

Предлагаемое устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.The proposed device for reducing hydraulic losses in the pipeline is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-3.

На фиг. 1 показан продольный разрез трубопровода с узлом для закручивания потока жидкости и углом закрутки стенки вдоль его продольной оси равен φ=90°.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a pipeline with a node for swirling the fluid flow and the angle of twist of the wall along its longitudinal axis is equal to φ = 90 °.

На фиг. 2 - вид А с верховой стороны узла для закручивания потока жидкости с углом закрутки стенки вдоль продольной оси трубопровода φ=90°.In FIG. 2 - view A from the upper side of the assembly for swirling a fluid flow with a wall swirl angle along the longitudinal axis of the pipeline φ = 90 °.

На фиг. 3 - продольный разрез трубопровода с узлом для закручивания потока жидкости и углом закрутки стенки вдоль продольной оси трубопровода φ=180°.In FIG. 3 - a longitudinal section of the pipeline with a node for swirling the fluid flow and a twist angle of the wall along the longitudinal axis of the pipeline φ = 180 °.

Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе содержит трубопровод 1, стык труб 2, узел для закручивания потока жидкости 3, паз 4 и гибкое уплотнение 5.A device for reducing hydraulic losses in the pipeline contains a pipe 1, a pipe joint 2, a node for swirling the fluid flow 3, a groove 4 and a flexible seal 5.

Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе работает следующим образом.A device for reducing hydraulic losses in the pipeline works as follows.

Поток жидкости с верховой части трубопровода 1 плавно натекает на узел для закручивания потока жидкости 3 минуя стык труб 2 и плавно закручивается вдоль внешней и внутренней винтовой поверхности (фиг. 1 - угол закрутки стенки вдоль продольной оси трубопровода равен φ=90°, фиг. 3 - угол закрутки стенки вдоль продольной оси φ=180°). Такое движение потока жидкости обеспечивает минимальные потери напора так, как поток жидкости концентрируется вокруг продольной оси и слабо контактирует с внутренней поверхностью трубопровода 1. Увеличение продольной скорости позволяет увеличить расход жидкости и производительность трубопровода 1. Узел для закручивания потока жидкости 3, выполненный например, из композиционных материалов, установлен стационарно и прикреплен к внутренней поверхности трубопровода 1 в зоне стыка труб 2 при помощи гибкого уплотнения 5, которое выполнено в форме ленты с поперечным сечением в виде двух шаров с перемычкой и изготовлено, например, из прорезиненного материала, размещенного в пазе 4, проходящего вдоль винтовой линии. Интенсивность закрутки потока зависит от величины угла φ, при увеличении которого возрастает интенсивность закрутки потока жидкости.The fluid flow from the top of the pipeline 1 flows smoothly onto the assembly for swirling the fluid flow 3 bypassing the joint of the pipes 2 and smoothly swirls along the outer and inner screw surfaces (Fig. 1 - the swirl angle of the wall along the longitudinal axis of the pipeline is φ = 90 °, Fig. 3 - wall twist angle along the longitudinal axis φ = 180 °). This movement of the fluid flow ensures minimal pressure loss, since the fluid flow is concentrated around the longitudinal axis and weakly contacts the inner surface of the pipeline 1. An increase in the longitudinal velocity allows an increase in fluid flow and productivity of the pipeline 1. An assembly for swirling the fluid flow 3, made, for example, of composite materials, is installed stationary and attached to the inner surface of the pipeline 1 in the joint zone of the pipes 2 using a flexible seal 5, which is made in in the form of a tape with a cross-section in the form of two balls with a jumper and made, for example, of rubberized material placed in a groove 4 extending along a helical line. The flow swirl intensity depends on the angle φ, with an increase in which the swirl intensity of the fluid flow increases.

По сравнению с аналогом и прототипом предлагаемое устройство устанавливают внутрь трубопровода 1 в зоне стыка труб 2 при их монтаже и закрепляют при помощи гибкого уплотнения 5. Эта операция не требует конструктивных изменений существующих трубопроводов. Винтовое движение потока жидкости обеспечивает минимальные потери напора так, как поток жидкости концентрируется вокруг продольной оси и слабо контактирует с внутренней поверхностью трубопровода 1. Увеличение продольной скорости позволяет увеличить секундный расход жидкости и производительность трубопровода 1. Данное устройство позволит на всех участках трубопровода 1 обеспечить критическую скорость транспортирующего потока, которая исключает заиление трубопровода 1 в местах возможных потерь напора (подъем, крутые повороты и т.д.), а также и по всей длине трассы.Compared with the analogue and prototype, the proposed device is installed inside the pipeline 1 in the joint zone of the pipes 2 during their installation and fixed using a flexible seal 5. This operation does not require structural changes to existing pipelines. The helical movement of the fluid flow ensures minimal pressure loss, as the fluid flow is concentrated around the longitudinal axis and weakly contacts the inner surface of the pipeline 1. Increasing the longitudinal velocity allows to increase the second fluid flow rate and productivity of the pipeline 1. This device will ensure critical speed in all sections of the pipeline 1 a transport stream, which eliminates siltation of the pipeline 1 in places of possible pressure losses (rise, sharp turns, etc.), and also along the entire length of the track.

Claims

1. A device for reducing hydraulic losses in the pipeline, including a node for swirling the fluid flow, characterized in that the node for swirling the fluid flow is made in the form of a piece of a spiral pipe of rectangular cross section and is installed stationary inside the pipeline using flexible seals.

2. The device according to p. 1, characterized in that the node for swirling the fluid flow is placed in the joint zone of the pipe pipes.

3. The device according to claim 1, characterized in that the unit for swirling the fluid flow is made, for example, of composite materials.

4. The device according to claim 1, characterized in that the flexible seal is made in the form of a tape with a cross section in the form of two balls with a jumper and is made, for example, of rubberized material.