RU2161739C2

RU2161739C2 - Multistage aircraft

Info

Publication number: RU2161739C2
Application number: RU99104613A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Викторов; Н.С. Кобелев; В.В. Бредихин
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2001-01-10

Abstract

FIELD: hydraulic hoisting and transportation devices for discharge and transportation of hydraulic mixture over horizontal workings. SUBSTANCE: multistage airlift includes stages provided with vertical suction units located in liquid receivers, mixer, rising pipe, air duct and air separator with drain pipe at fall of 10 to 20%. Rising pipe of each stage is located at angle relative to axis of suction device not exceeding 60 deg. Mixer is made in form of perforated pipe located near rising pipe; it changes to converging nozzle with inner curvilinear helical grooves. Perforated pipe and nozzle are interconnected by means of bent clamp. End of rising pipe is provided with nozzle widening downward; it is provided with curvilinear helical guides. Arranged inside this nozzle is bimetallic polyhedron whose cross section has form of tetragon whose two opposite sides are parallel and two other sides are perpendicular to each other. Fitted at end of drain pipe is flexible perforated laid on bottom of liquid receiver. EFFECT: improved mixing of air with liquid being transported; enhanced operational efficiency. 5 dwg

Description

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. The invention relates to hydraulic lifting and hydrotransport devices designed for pumping and transporting hydraulic mixtures along horizontal mine workings, in particular, to the construction of a multi-stage airlift and can be used in mining, mining, energy industry, land reclamation, in water supply systems and other sectors of the economy.

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. Known airlift installation (see AS N 761401, MKI F 04 F 5/24, Bull. N 42, 1980), containing a mixer with a suction pipe mounted vertically in communication with an inclined lifting pipe and an inclined duct.

Недостатком данной эрлифтной установки является невозможность транспортирования гидросмеси по горизонтальным выработкам. The disadvantage of this airlift installation is the inability to transport slurry along horizontal workings.

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%.Known multi-stage airlift (see AS N 885633, MKI F 04 F 5/24, Bull. N 44, 1981), containing successively arranged steps, each of which has a vertical suction device, a mixer, a lifting pipe located in the fluid receiver , an air duct and an air separator with a drain pipe connected to the receiver of the next stage, and the lift pipe of each stage is located at an angle not exceeding 60 ^o to the axis of the suction device, and the drain pipe of each stage has a slope of 10 ... 20%.

Недостатком данного многоступенчатого эрлифта является низкая эффективность его работы из-за невозможности полного смешения подаваемого воздуха с транспортируемой жидкостью. The disadvantage of this multistage airlift is its low efficiency due to the impossibility of completely mixing the supplied air with the transported liquid.

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. The technical task of the invention is to increase the efficiency of a multi-stage airlift due to the use of a mixer of such a design that allows for complete mixing of the supplied air with the transported liquid, reduced to a dispersed emulsion.

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.The technical result is achieved in that in a multi-stage airlift containing successively arranged steps, each of which has a vertical suction device located in the liquid receiver, a mixer, a lift pipe, an air duct and an air separator with a drain pipe connected to the receiver of the next stage, with a lift pipe of each degree located to the axis of the suction device at an angle not exceeding 60 ^o , and the drain pipe of each stage has a slope of 10 ... 20%, the mixer is made in the form of perforated of the pipe “next to” the lifting one, turning into a tapering nozzle with internal curved helical grooves interconnected by means of a bent bracket, at the end of the lifting pipe there is a nozzle expanding below with curved helical guides and a bimetallic polyhedron is provided inside it, its cross section represents a quadrangle in which two opposite sides are parallel and the other two are perpendicular to each other, a flexible perforator is installed at the end of the drain pipe anced ring laid on the bottom of the liquid receiver.

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. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a multi-stage airlift; in FIG. 2 is a sectional diagram of a mixer; in FIG. 3 - plan mixer; in FIG. 4 - scan of the inner surface of the narrowing nozzle with internal curved helical grooves; in FIG. 5 is a diagram of a bimetallic polyhedron.

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.The multi-stage airlift contains successively arranged steps, each of which has a vertical suction device 2 located in the liquid receiver 1, a mixer 3, a lift pipe 4, an air duct 5, an air separator 6 with a drain pipe 7 connected to a receiver 8 of the next stage, and the lift pipe 4 of each steps is located to the axis of the suction device 2 at an angle not exceeding 60 ^o , and the drain pipe 7 has a slope of 10 ... 20%. Next to the lifting pipe 4 is a perforated pipe 9, connected by means of a bent bracket 10 with a nozzle 11 with internal curved helical grooves 12. At the end of the lifting pipe 4, a nozzle 13 expanding downward with curved helical guides 14. A bimetal polyhedron 15 is placed inside the lifting pipe 4. , the cross section of which is a quadrangle, in which two opposite sides 16 are parallel and the other two 17 are perpendicular to each other. The bimetallic polyhedron 15 is made of their plate, is hollow, the upper 18 and lower 19 ends are open for fluid passage. The drain pipe 7 is attached to a flexible perforated ring 20 laid on the bottom 21 of the receiver 8.

Многоступенчатый эрлифт работает следующим образом. Multistage airlift works as follows.

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. When compressed air is supplied under pressure from a compressor (not shown), which has the ability to suck in air periodically with different temperatures in the shaft, a multiphase deep emulsified and dispersed mixture is formed into the duct 5 in the mixer 3 due to the uniform distribution of air when leaving the openings. Moreover, the holes in the perforated pipe 9 are arranged with a varying pitch and diameter in height on the surface. In the entire volume in the receiver 1 there is a complete mixing of air with a hydraulic mixture, the bulk mass, its density decreases. A significant part of the air through the bent bracket 10, the tapering nozzle 11 with the internal curved helical grooves 12 enters the riser pipe 4 with a bimetallic polyhedron 15, the cross section of which is a quadrangle in which two opposite sides 16 are parallel and the other two 17 are perpendicular to each other. The bimetallic polyhedron 16 is made of a plate, is hollow, the upper 18 and lower 19 ends are open for fluid passage. Bimetal polyhedron is not a volumetric element. The narrow parallel side 16 exhibits the property of the frame and maximizes the deformation of the wide parallel side 17 due to the bimetallic properties of the polyhedron 15 in the horizontal direction.

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. The rest of the air enters the receiver 1 or 8 and mixes with the working medium, while the falling liquid through the drain pipe 7, leaving the perforated ring 20, enhances the mixing of the working medium in the receiver 8 and leads to the weighing of solid inclusions. The resulting emulsion under pressure of compressed air enters the lifting pipe 4 through a nozzle with curved helical guides 14 expanding downward, a suction device 2, an expanding nozzle 11 with curved helical grooves 12 and a bimetallic polyhedron 15. In this case, the emulsion is twisted first in curved helical 14 curved guides on the inner surface of the nozzle 13 expanding downward. Further, the swirling of the fluid flow continues in curved helical channels Application Nos 12 disposed on the inner surface of the divergent nozzle 11. The swirling flow of the emulsion has an impact also on the bimetallic polyhedron 15, pulsing its middle portion with respect to height, which is accepted to exhibit sufficient vibration.

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. Periodic intake of air by the compressor from zones of different temperatures, which always results in such a distribution of air in the mine due to its ventilation and movement of air masses, as well as the supply of cold ground water to the receivers, and there is no other water in the mine, all of which together exclude the possibility equalization of air temperature and the bimetallic polyhedron 15 and ensures its constant deformation due to the bimetallic properties and aerohydrodynamic forces that make the polyhedron 15 pulsate create a suction effect of the working environment. The perforated flexible ring 20 in addition to stirring and mixing the liquid eliminates the possibility of its reverse current through the drain pipe 7 in the opposite direction.

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. Creating a deeply emulsified, homogeneous and dispersed working medium in the receiver through the use of an improved mixer design allows a multi-stage airlift to increase its efficiency and efficiency due to a decrease in the hydraulic resistance of the system.

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. The originality of the proposed technical solution for a multi-stage airlift consists in the joint use of the aero-hydrodynamic forces of swirling the fluid flow, the suction effect due to ejection and injection, as well as due to the bimetallic properties of the polyhedron to increase the efficiency of the multi-stage airlift without attracting additional energy from the outside.

Claims

A multi-stage airlift containing successively arranged steps, each of which has a vertical suction device located in the liquid receiver, a mixer, a lift pipe, an air duct and an air separator with a drain pipe connected to the receiver of the next stage, the lift pipe of each stage being angled to the axis of the suction device not exceeding 60 ^o , and the drain pipe has a slope of 10 - 20%, characterized in that its mixer is made in the form of a perforated pipe located next to with a removable pipe passing into a tapering nozzle with internal curved helical grooves connected to each other by means of a bent bracket, a nozzle expanding at the bottom with curved helical guides is installed at the end of the lifting pipe and a bimetallic polyhedron is provided inside it, the cross section of which is a quadrangle in which two opposite sides are parallel, and the other two are perpendicular to each other, a flexible perforated pipe is installed at the end of the drain pipe ring placed at the bottom of the fluid receiver.