EA027514B1

EA027514B1 - Устройство и способ перекачки жидкостей

Info

Publication number: EA027514B1
Application number: EA201492296A
Authority: EA
Inventors: Ричард Эрик Вайтсайд
Original assignee: Колдхабэ Марин Лимитед
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2017-08-31
Also published as: ES2668471T3; GB201122211D0; CY1120217T1; EP2800907B1; MY168278A; GB2497954A; WO2013093527A1; JP2015509158A; EP2800907A1; GB2511990A; KR20140106721A; CN104220761A; GB2511990B; US9902630B2; CN104220761B; US20150315047A1; GB201411447D0; KR101871825B1; NO2800907T3; EA201492296A1

Abstract

Согласно вариантам осуществления изобретения предложены устройство и способ перекачки жидкости, например рециркуляции жидкости в резервуаре для хранения жидкости, с помощью газлифтного насоса. Перфорированный выступ в верхней части газлифта позволяет использовать это устройство в условиях, когда уровень жидкости в резервуаре может колебаться в широком диапазоне. В газлифте может использоваться не только воздух, но и другие газы, за счет чего можно изменять показатель кислотности и концентрацию растворенных газов, в частности кислорода, в жидкости. Газ может подаваться в газлифт через свисток, генерирующий интенсивные звуковые волны и передающий их в жидкость. Эти особенности, будучи использованы в сочетании друг с другом, находят особое применение в борьбе с инвазивными биовидами в балластной воде танкеров неограниченной мореходности.

Description

Настоящее изобретения относится к газлифтному насосному устройству и к способу перекачки жидкостей с использованием эффекта газлифта. В частности, но не всегда, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к циркуляции жидкости в резервуаре для хранения жидкости.

Предпосылки изобретения

Существует проблема, заключающаяся в переносе нежелательных водных биовидов (НВБ), в частности дрейссен, между различными точками, например портами разных стран, в балластных цистернах морских судов. Нежелательные водные биовиды можно определить как привнесенные извне водные организмы, представляющие угрозу для многообразия или численности местных видов, стабильности экологической обстановки на затронутых водных территориях или для коммерческой деятельности, деятельности в сфере сельского хозяйства, аквакультуры, отдыха и развлечений. Предложен целый ряд мер, призванных предотвратить проникновение НВБ в ту или иную среду, включая промывку балластных цистерн в море, до захода судна в зону, уязвимую перед НВБ.

Однако промывка балластной цистерны требует опорожнения и повторного заполнения цистерны. Такая процедура может отрицательно сказаться на устойчивости судна, особенно при сильном волнении, и в определенных условиях является неприемлемой.

Сущность изобретения

Согласно аспектам настоящего изобретения предложены устройство и способ, описанные в прилагаемой формуле изобретения.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, в отношении которого испрашивается защита, предложено газлифтное насосное устройство, содержащее колонну с рабочей, по существу, вертикальной частью, через которую жидкая среда может перекачиваться газлифтным способом;

устройство подачи текучей среды, предназначенное для подачи потока газообразной среды в колонну в определенной первой точке колонны, где колонна содержит подъемную часть, по существу, со сплошной, неперфорированной стенкой и перфорированную часть, то есть часть с перфорированной стенкой, при этом устройство подачи текучей среды позволяет обеспечивать подачу потока газообразной среды в подъемную часть, при этом газообразная среда поднимается через подъемную часть на определенное первое расстояние, прежде чем попасть в перфорированную часть.

Под перфорированной стенкой подразумевается стенка, в которой предусмотрено по меньшей мере одно отверстие. В предпочтительном варианте в стенке перфорированной части предусмотрено несколько отверстий.

Преимущество вариантов осуществления изобретения заключается в том, что устройство позволяет обеспечить рециркуляцию жидкой среды в резервуаре для хранения жидкости, даже если уровень жидкости в резервуаре для хранения колеблется в отношении глубины в широком диапазоне глубины. Это достигается за счет того, что жидкость, перекачиваемая через колонну, может выходить из колонны через отверстия в перфорированной части колонны, если сама колонна не полностью погружена в жидкость. Таким образом, перед выходом из колонны жидкость не обязательно должна доходить до свободного (верхнего) конца колонны и может выходить из колонны в поперечном направлении через боковую стенку колонны благодаря наличию отверстий.

В некоторых вариантах предлагаемое устройство позволяет подавать поток газообразной среды в колонну только в первой точке. Иначе говоря, других точек нагнетания газообразной среды в колонну в этом случае не существует. В некоторых вариантах осуществления изобретения несколько устройств подачи текучей среды могут обеспечивать подачу потока газообразной среды в колонну, по существу, в первой точке. Согласно некоторым альтернативным вариантам помимо первой точки газообразная среда может нагнетаться в колонну в одной или нескольких точках, расположенных вдоль колонны.

Особенность, заключающаяся в том, что газообразная среда нагнетается в подъемную часть, позволяет устройству наладить процесс перекачки жидкости через колонну, прежде чем газ попадет в перфорированную часть колонны, где перепад давлений между жидкостью в колонне и жидкостью вне колонны снижается.

Следует понимать, что одно из неожиданных преимуществ вариантов осуществления изобретения заключается в том, что после того как будет налажен процесс перекачки жидкости через колонну, восходящий поток жидкости начинает увлекать за собой нагнетаемый в колонну газ, а жидкость в колонне при подъеме вверх, как правило, остается в колонне. Это происходит потому, что гидростатический напор жидкости в колонне меньше, чем у жидкости снаружи колонны из-за присутствия в этой жидкости пузырьков газа, снижающих массу столба жидкости. Соответственно увлекаемый потоком жидкости газ, как правило, остается внутри колонны, где на него также воздействует меньшее давление.

Любой газ, действительно выходящий из колонны через имеющиеся в ней отверстия, может вновь затягиваться в колонну из-за положительного градиента давления, который устанавливается между жидкостью внутри колонны и жидкостью снаружи колонны. Часть газа, выходящего из колонны, может задерживаться в граничной области, или граничном слое, окружающей колонну, и, находясь в этой гра- 1 027514 ничной области, поднимается к поверхности жидкости.

Жидкость (и увлекаемый потоком газ), как правило, поднимаются внутри колонны и выходят из колонны на поверхности или у поверхности жидкости через отверстия в боковой стенке. При полностью погруженной колонне жидкость с увлекаемым потоком газом может выходить из колонны через ее свободный конец, не проходя через отверстия боковой стенки.

В предпочтительном варианте расстояние вдоль оси первой точки колонны от перфорированной части колонны может превышать средний диаметр колонны в первой точке в десять и более раз.

Как вариант, расстояние вдоль оси первой точки колонны от перфорированной части колонны соответствует величине, кратной среднему диаметру колонны в первой точке, при этом величина является величиной, выбранной из диапазона 10-15, 15-20, а также составляет более 20 диаметров.

В предпочтительном варианте устройство может также содержать генератор звуковой энергии, при этом генератор обеспечивает передачу звуковой энергии в жидкую среду, проходящую через колонну.

Следует понимать, что под термином передача подразумевается способность генератора передавать звуковую энергию в жидкую среду. Таким образом, генератор звуковой энергии может передавать звуковую энергию (звуковые волны) жидкой среде. Само устройство может генерировать ударные звуковые волны. Вместо этого или в дополнение к этому устройство может генерировать звуковые волны, не являющиеся ударными. Звуковые волны, излучаемые в жидкую среду, могут быть не ударными волнами, а обычными звуковыми волнами.

Генератор звуковой энергии может быть частью устройства подачи текучей среды или использоваться в дополнение к нему.

Конфигурация генератора звуковой энергии может обеспечивать генерацию звуковых волн с основной частотой в диапазоне 20-50 кГц, в частности в диапазоне 20-25 кГц. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения конфигурация генератора звуковой энергии может обеспечивать генерацию звуковых волн с основной частотой примерно 22 кГц. Генерируемые волны могут иметь обертоны с частотой 44 и 88 кГц. Могут использоваться и другие конфигурации.

Преимущество этой особенности заключается в том, что генератор звуковой энергии может вызывать схлопывание пузырьков газа, присутствующих в жидкой среде. Это может привести к гибели нежелательных водных биовидов, например бактериальных НВБ, которые могут, например, располагаться на стенках таких пузырьков.

Устройство может позволять регулировать акустическую частоту звуковой энергии, вырабатываемой генератором.

В вариантах осуществления изобретения, согласно которым получение звуковой энергии происходит на определенной резонансной частоте, зависящей от генератора, устройство может позволять регулировать эту резонансную частоту.

В предпочтительном варианте генератор звуковой энергии может содержать элемент-сопло, направляющий поток газообразной среды во входное отверстие или через него в элемент-приемник, расположенный на некотором расстоянии от элемента-сопла, при этом элемент-приемник образует открытую полость, за счет чего создается резонанс газообразной среды в элементе-приемнике для выработки звуковой энергии.

Следует понимать, что размеры сопла и элемента-приемника (который может быть также назван элементом-резонатором) могут подбираться таким образом, чтобы обеспечить определенную частоту колебаний столба воздуха в полости. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения конфигурация устройства подбирается таким образом, чтобы газ выходил из сопла со сверхзвуковой скоростью и создавал стоячую волну давления. Как вариант, газ может выходить из сопла с дозвуковой скоростью и создавать стоячую волну давления.

Зазор между соплом и элементом-приемником может регулироваться таким образом, чтобы обеспечить оптимальное положение открытого конца элемента-приемника относительно волны давления.

Следует понимать, что акустическая энергия, связанная с колеблющимся столбом воздуха, передается наружу в окружающий газ.

Устройство может позволять создавать между элементом-соплом и элементом-приемником стоячую звуковую волну, например стоячую ультразвуковую волну.

Как вариант, устройство может позволять направлять сверхзвуковой поток газообразной среды через сопло.

В предпочтительном варианте устройство может позволять создавать устойчивый тип ударной волны между соплом и элементом-приемником.

Устройство может позволять регулировать расстояние между элементом-приемником и соплом.

В предпочтительном варианте устройство может позволять регулировать глубину полости, образованной элементом-приемником.

Преимущество этой особенности заключается в том, что устройство можно отрегулировать для увеличения вырабатываемого устройством количества звуковой энергии заданной частоты. В некоторых конфигурациях эта особенность может обеспечивать возможность регулировки частоты звуковой энергии, вырабатываемой устройством.

- 2 027514

Элемент-приемник может быть также соединен, по существу, непосредственно с колонной, при этом звуковая энергия может передаваться в жидкую среду, проходящую через колонну.

Под непосредственным соединением подразумевается, что элемент-приемник, по существу, непосредственно соприкасается с колонной, за счет чего звуковая энергия сообщается жидкости через саму колонну.

Элемент-приемник может быть соединен непосредственно с колонной, за счет чего колонна вибрирует с частотой, соответствующей частоте генерируемых устройством звуковых волн, передавая таким образом эти звуковые волны находящейся в колонне жидкости.

Следует понимать, что звуковая энергия, передаваемая в колонну, может иметь форму обычных волн, а не ударных звуковых волн. Волны могут иметь частоту, определенную устройством, например ультразвуковую частоту.

В предпочтительном варианте элемент-приемник находится в камере, при этом конфигурация сопла подобрана таким образом, что оно направляет поток газообразной среды во входное отверстие или через него в элемент-приемник, за счет чего в камере создаются волны звукового давления.

Следует понимать, что согласно некоторым вариантам осуществления изобретения конфигурация самой камеры может быть подобрана таким образом, чтобы камера резонировала из-за резонансных колебаний воздуха внутри и непосредственно снаружи элемента-приемника. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретения можно обеспечить резонансные колебания воздуха внутри и непосредственно снаружи элемента-приемника с обертоном камеры или, как вариант, с двумя и более обертонами.

Камера может также называться корпусом.

Кроме того, в предпочтительном варианте элемент-сопло и элемент-приемник могут размещаться внутри камеры.

Таким образом, процесс нагнетания газа из элемента-сопла в элемент-приемник, приводящий к резонансным колебаниям газа, может, по существу, полностью протекать в среде, определяемой камерой. В ходе эксплуатации в нормальных рабочих условиях эта среда может представлять собой, по существу, заполненную газом область. Таким образом, любая жидкая среда, которая могла попасть в камеру, когда газ не поступал через элемент-сопло, может быть удалена при подаче газа в камеру через элемент-сопло.

В предпочтительном варианте между камерой и жидкой средой, проходящей через колонну, может быть предусмотрено акустическое сообщение.

В предпочтительном варианте камера может быть предусмотрена внутри колонны.

В некоторых конфигурациях поток жидкой среды через колонну может иметь непосредственный контакт с камерой.

В предпочтительном варианте генератор звуковой энергии может обеспечивать возможность передачи звуковой энергии в жидкую среду с помощью эластичной диафрагмы.

Эластичная диафрагма (которая также может называться мембраной) может обеспечивать средство усиления для увеличения амплитуды звуковой энергии, передаваемой в жидкую среду.

Конфигурация эластичной диафрагмы может снижать разницу между полным сопротивлением генератора звуковой энергии и полным сопротивлением жидкой среды.

Как вариант, конфигурация диафрагмы подбирается так, чтобы обеспечить резонанс при частоте, соответствующей частоте звуковой энергии, вырабатываемой генератором звуковой энергии.

В предпочтительном варианте диафрагма выполнена по меньшей мере из одного, выбранного из металлического материала и полимерного материала.

Конфигурация диафрагмы может подбираться так, чтобы обеспечить средство усиления в сочетании с камерой или корпусом, имеющими, по существу, форму рупора. Могут использоваться и другие конфигурации.

Под формой рупора подразумевается увеличение диаметра камеры по направлению к диафрагме, при этом такая конфигурация может использоваться для создания, по существу, воздухонепроницаемого уплотнения свободного конца камеры. Диаметр камеры может увеличиваться таким образом, чтобы при виде сбоку стенка камеры расширялась наружу, образуя, по существу, криволинейный профиль.

В предпочтительном варианте элемент-приемник может крепиться к диафрагме с тем, чтобы обеспечить передачу звуковой энергии, вырабатываемой генератором, в жидкую среду на противоположной стороне диафрагмы.

В предпочтительном варианте конфигурация диафрагмы может обеспечивать ее резонанс в режиме, при котором элемент-приемник остается, по существу, неподвижным.

Преимущество этой особенности заключается в том, что она позволяет поддерживать, по существу, постоянное расстояние между элементом-приемником и элементом-соплом и в то же время обеспечивает более эффективное соединение между элементом-приемником и диафрагмой (и, следовательно, жидкой средой) за счет самого факта соединения элемента-приемника с диафрагмой.

Как вариант, в основной стенке элемента-приемника может быть предусмотрено отверстие, обеспечивающее передачу звуковой энергии диафрагме.

В предпочтительном варианте диафрагма может образовывать стенку камеры.

- 3 027514

В предпочтительном варианте площадь поперечного сечения по меньшей мере части камеры может увеличиваться как функция расстояния от элемента-сопла.

Эта часть камеры может образовывать усиливающую камеру, рупор, или акустический рупор. Диафрагма может образовывать стенку усиливающей камеры в области увеличенной площади поперечного сечения относительно другой части камеры для повышения эффективности, с которой звуковая энергия может передаваться жидкой среде.

Увеличение площади поперечного сечения усиливающей камеры может определяться линейной или, согласно альтернативному варианту, заранее определенной математической зависимостью. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения форма внутренней стенки камеры может соответствовать кривой, например логарифмической кривой.

В предпочтительном варианте по меньшей мере часть камеры может иметь, по существу, сужающееся поперечное сечение.

Как вариант, по меньшей мере часть камеры может иметь, по существу, коническую форму.

Кроме того, при необходимости по меньшей мере часть камеры может иметь, по существу, форму усеченного конуса.

В предпочтительном варианте устройство подачи текучей среды может содержать генератор звуковой энергии, при этом обеспечивается нагнетание газообразной среды, используемой для выработки звуковой энергии, в колонну для перекачки текучей среды через колонну.

Таким образом, процесс подачи газообразной среды (или газа) в колонну может обеспечивать выработку звуковой энергии.

Как вариант, используемая конфигурация может не предусматривать нагнетание газообразной среды, используемой для выработки звуковой энергии, в колонну.

Таким образом, в некоторых конфигурациях газообразная среда может выпускаться в атмосферу, храниться в резервуаре-накопителе или повторно подвергаться сжатию для дальнейшего использования в работе генератора звуковой энергии.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, предусматривающих использование газа, который нельзя нагнетать в жидкую среду, газ может соответственно направляться не в жидкость, находящуюся внутри колонны.

В предпочтительном варианте звуковая энергия, вырабатываемая генератором звуковой энергии, может включать ультразвуковую энергию.

Как вариант, звуковая энергия, вырабатываемая генератором, может, по существу, полностью представлять собой ультразвуковую энергию.

В предпочтительном варианте устройство подачи текучей среды может находиться в потоке жидкой среды, проходящем через колонну.

Устройство может содержать верховую часть и низовую часть.

В предпочтительном варианте низовая часть может иметь сужающуюся форму для уменьшения гидравлического сопротивления, испытываемого устройством в потоке.

Элемент-приемник может быть установлен в верховой части устройства подачи.

В предпочтительном варианте конфигурация диафрагмы может быть выбрана таким образом, чтобы направлять звуковую энергию в жидкую среду против направления тока жидкой среды через колонну.

В некоторых альтернативных вариантах осуществления изобретения конфигурация диафрагмы может быть выбрана таким образом, чтобы направлять звуковую энергию поперек потока жидкой среды через колонну.

В некоторых вариантах осуществления изобретения конфигурация диафрагмы может быть выбрана таким образом, чтобы направлять звуковую энергию в направлении тока жидкой среды через колонну.

Как вариант, устройство может содержать несколько генераторов звуковой энергии.

Преимущество этой особенности заключается в возможности увеличить количество звуковой энергии, передаваемое жидкости в колонне.

Несколько генераторов звуковой энергии могут быть расположены, по существу, в первой точке колонны.

Как вариант, несколько генераторов могут быть расположены в другом месте и/или в нескольких точках колонны.

В предпочтительном варианте устройство может содержать генератор пузырьков, позволяющий создавать пузырьки газа в находящейся в колонне жидкости, при этом устройство обеспечивает возможность воздействия на пузырьки звуковой энергии, вырабатываемой генератором звуковой энергии.

Преимущество этой особенности заключается в том, что она позволяет усилить воздействие генерируемых генератором звуковой энергии волн звукового давления на водные организмы и бактерии.

Пузырьки могут создаваться в жидкости до нагнетания в колонну или во время ее прохождения через колонну.

Генератор пузырьков может представлять собой генератор микропузырьков, позволяющий создавать микропузырьки в колонне перед генератором звуковой энергии. Под микропузырьками подразуме- 4 027514 ваются пузырьки, размер которых составляет менее 1 мм. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления изобретения минимальный размер пузырьков может составлять примерно 1 микрометра. В некоторых вариантах осуществления изобретения генератор может создавать пузырьки, размеры которых составляют менее микрометра.

В предпочтительном варианте генератор может содержать суженную часть, через которую вынуждена проходить жидкая среда, при этом суженная часть содержит сужающуюся секцию, площадь поперечного сечения которой уменьшается, секцию горловины и расширяющуюся секцию, площадь поперечного сечения которой увеличивается.

Эта суженная часть может представлять собой трубку Вентури (или сужение).

В предпочтительном варианте устройство позволяет нагнетать газообразную среду в находящуюся в колонне жидкую среду в точке расположенной перед суженной частью.

Газообразная среда может подаваться в колонну таким образом, чтобы эффект сдвига жидкости, проходящей через колонну, приводил к уменьшению размера пузырьков, делая их меньше естественного размера пузырьков, в случае нагнетания газа, по существу, в неподвижную жидкость.

В предпочтительном варианте устройство может позволять нагнетать газообразную среду в жидкую среду в секции горловины.

Преимущество этой особенности заключается в том, что эффект сдвига жидкости, проходящей через секцию горловины, является более выраженным (за счет большей скорости жидкости) и приводит к уменьшению размера пузырьков, делая их меньше, чем они были бы, если бы поступали в жидкость перед суженной частью.

В предпочтительном варианте устройство может иметь конфигурацию, обеспечивающую поток жидкой среды в суженную часть, имеющий форму вихря.

Преимущество этой особенности заключается в усилении образования микропузырьков в жидкой среде за счет усиления воздействия эффекта сдвига жидкости на все пузырьки в жидкости и на все пузырьки, поступающие в жидкость.

В еще более предпочтительном варианте конфигурация предложенного устройства может обеспечивать создание в суженной части потока жидкой среды в форме вихря путем нагнетания потока жидкой среды в колонну устройства в направлении, являющемся, по существу, тангенциальным по отношению к внутренней поверхности колонны. Жидкость может нагнетаться в колонну в точке, расположенной, по существу, на внутренней цилиндрической поверхности колонны или еще ближе в радиальном направлении для образования завихрения потока.

В предпочтительном варианте конфигурация устройства обеспечивает создание микропузырьков, диаметры которых принадлежат по меньшей мере к одному диапазону, выбранному из следующих диапазонов: от примерно 1 до примерно 1000 мкм, от примерно 1 до примерно 500 мкм, от примерно 500 до примерно 1000 мкм и от примерно 100 до примерно 1000 мкм.

В предпочтительном варианте устройство может быть оснащено тяговой трубой, которая соединена с основанием колонны, при этом тяговая труба проходит в направлении от продольной оси колонны, за счет чего жидкость затягивается в колонну из отдаленной от этой колонны области.

Эта особенность позволяет устройству затягивать в колонну жидкость из точки, удаленной от вертикальной части колонны, усиливая циркуляцию жидкости в резервуаре.

В предпочтительном варианте тяговая труба может быть расположена, по существу, перпендикулярно колонне.

В предпочтительном варианте конфигурация тяговой трубы позволяет затягивать в колонну жидкость в направлении, являющемся, по существу, тангенциальным по отношению к внутренней поверхности колонны, для создания в колонне вихревого потока.

Как вариант, колонна и тяговая труба образуют, по существу, 1-образную или Ь-образную конфигурацию.

В предпочтительном варианте устройство подачи текучей среды позволяет подавать в колонну газ для снижения концентрации одного или нескольких газов в жидкости.

В еще более предпочтительном варианте устройство подачи текучей среды позволяет подавать в колонну газ для снижения концентрации кислорода в жидкости.

Устройство может позволять снижать концентрацию кислорода в жидкости, вызывая тем самым гипоксию у нежелательных водных биовидов.

Устройство может позволять подавать в колонну газ для повышения концентрации одного или нескольких газов в жидкости.

Устройство может позволять подавать в колонну газ для изменения показателя кислотности жидкости, например, путем повышения концентрации одного или нескольких газов в жидкости.

Следует понимать, что устройство, позволяющее повышать концентрацию одного или нескольких газов в жидкости, может вызывать снижение концентрации по меньшей мере одного другого газа в жидкости для поддержания состояния равновесия. Например, если газ с высоким содержанием диоксида углерода и низким содержанием кислорода (например, с содержанием кислорода, не превышающим выбранное одно из следующих значений: 5, 4, 3, 2, 1, 0,5, 0,3%) пропускается в виде пузырьков через мор- 5 027514 скую воду, у которой установилось равновесие с окружающей средой (например, морской или озерной водой за бортом судна), количество растворенного в морской воде диоксида углерода возрастает, а количество растворенного кислорода снижается.

В предпочтительном варианте устройство подачи текучей среды позволяет подавать диоксид углерода в колонну, повышая тем самым концентрацию диоксида углерода в жидкости.

Устройство может позволять повышать концентрацию диоксида углерода в жидкости, вызывая тем самым гиперкапнию у нежелательных водных биовидов.

В предпочтительном варианте газ содержит диоксид углерода. Г аз может, по существу, полностью состоять из диоксида углерода.

Следует понимать, что в случае, если устройство предназначено для обеспечения рециркуляции воды в балластной цистерне судна, концентрация газа в воде, изначально поступающей в балластную цистерну из морской окружающей среды, будет, скорее всего, соответствовать равновесной концентрации, ожидаемой для такой воды, когда она находится в состоянии равновесия с атмосферным воздухом. Если после этого в колонну устройства для рециркуляции воды подается газ и этот газ имеет более высокую, по сравнению с обычным воздухом, концентрацию диоксида углерода и более низкую концентрацию кислорода (например, газ, получаемый с помощью упомянутого ниже генератора инертного газа), следует ожидать повышения концентрации растворенного диоксида углерода и снижения концентрации растворенного кислорода.

В предпочтительном варианте газ может содержать газовую смесь, содержащую диоксид углерода и азот.

Такую газовую смесь можно легко и со сравнительно небольшими затратами получить с помощью генератора инертного газа (ЮС), включая вышеупомянутые судовые ЮС.

Г азовая смесь может состоять, по существу, из диоксида углерода и азота. Иными словами, любое содержание одного или нескольких из других газов может быть, по существу, пренебрежимо малым.

Как вариант, газ содержит газовую смесь диоксида углерода, азота и кислорода.

Газовая смесь может состоять, по существу, из диоксида углерода, азота и кислорода. Иными словами, любое содержание одного или нескольких из других газов может быть, по существу, пренебрежимо малым.

Газовые смеси могут поступать из генератора инертного газа, представлять собой выхлопные газы дизельного двигателя и/или дымовые газы судна.

Следует понимать, что стандартный судовой генератор инертного газа, например генератор типа Но1ес, как правило, вырабатывает газ, в составе которого примерно 2-3% кислорода, примерно 12-14% диоксида углерода, а остаток составляет азот. В некоторых случаях такое содержание кислорода может быть слишком высоким для уничтожения нежелательных водных биовидов или предотвращения их дальнейшего размножения.

Судовые системы дымовых газов, которые используются только для покрытия грузов, которым не страшно загрязнение сажей, например сырой нефти, обычно содержат примерно 4,5% кислорода. Согласно требованиям законодательства содержание кислорода должно быть менее 5%. Следует понимать, что такое содержание кислорода может быть слишком высоким для уничтожения нежелательных водных биовидов и/или предотвращения их дальнейшего размножения.

В некоторых вариантах осуществления изобретения газ может содержать кислород только в следовых количествах, в диапазоне примерно 0,1-0,3%, например примерно 0,2% кислорода, примерно 12-14% диоксида углерода, а остальную часть (остаток) составляет азот. В некоторых вариантах осуществления изобретения концентрация кислорода может составлять менее 0,1%. В некоторых вариантах осуществления изобретения газ может содержать примерно 0,2% кислорода, примерно 12-14% диоксида углерода, а остальную часть (остаток) составляет азот. В некоторых вариантах газ может также содержать монооксид углерода, например, только в следовых количествах, предпочтительно в концентрации до 800 ч./млн. Газ может, по существу, не содержать сажи. В некоторых вариантах возможно присутствие небольшого количества сажи.

Согласно еще одному из аспектов изобретения, в отношении которого испрашивается защита, предложен резервуар для хранения жидкости, содержащий устройство согласно предыдущему аспекту изобретения.

Резервуар может иметь, по существу, Ь-образную форму.

В предпочтительном варианте колонна может быть расположена в ножной части резервуара, а устройство может иметь тяговую трубу, которая входит в (нижнюю) опорную часть резервуара, отходя от ножной части в поперечном направлении.

Согласно еще одному из аспектов изобретения, в отношении которого испрашивается защита, предложено морское судно, содержащее балластную цистерну, представляющую собой резервуар согласно предыдущему аспекту изобретения.

- 6 027514

Согласно одному из аспектов изобретения, в отношении которого испрашивается защита, предложен способ обеспечения циркуляции жидкой среды, включающий перекачку жидкой среды через колонну газлифтного насоса с использованием эффекта газлифта, при этом поток газообразной среды подают в подъемную часть колонны, при этом она является частью, имеющей, по существу, сплошную, неперфорированную стенку, при этом способ включает этап обеспечения подъема газа по подъемной части в колонне на определенное первое расстояние перед попаданием в перфорированную часть колонны.

В предпочтительном варианте способ может включать воздействие звуковой энергией на жидкость, поднимающуюся в колонне.

В предпочтительном варианте способ может включать выработку звуковой энергии с помощью устройства в виде свистка, при этом способ включает подачу газообразной среды к устройству в виде свистка для выработки звуковой энергии.

В еще более предпочтительном варианте способ может включать выпуск в колонну газа, подававшегося в устройство в виде свистка, для обеспечения перекачки жидкой среды через колонну.

Краткое описание графических материалов

Ниже приведено описание вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:

фиг. 1 представляет собой схематические виды в поперечном разрезе (а) имеющей Ь-образную форму балластной цистерны судна, в которой установлено газлифтное насосное устройство согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения; (Ь) изображенной на фиг. 1(а) балластной цистерны с установленным в ней газлифтным насосным устройством согласно другому варианту осуществления изобретения; (с) прямоугольной балластной цистерны судна с установленным в ней газлифтным насосным устройством, изображенным на фиг. 1(Ь);

фиг. 2 представляет собой схематическое изображение в поперечном разрезе устройства подачи текучей среды согласно одному из вариантов осуществления изобретения, обеспечивающего выработку звуковой энергии под действием проходящего через него потока газа;

фиг. 3 представляет собой схематическое изображение в поперечном разрезе устройства подачи текучей среды согласно еще одному варианту осуществления изобретения, обеспечивающего выработку звуковой энергии под действием проходящего через него потока газа;

фиг. 4 представляет собой схематическое изображение газлифтного насосного устройства согласно еще одному варианту осуществления изобретения, установленного в балластной цистерне судна;

фиг. 5 представляет собой схематическое изображение газлифтного насосного устройства согласно еще одному варианту осуществления изобретения, установленного в балластной цистерне судна;

фиг. 6 представляет собой схематическое изображение в поперечном разрезе устройства подачи текучей среды согласно еще одному варианту осуществления изобретения, обеспечивающего выработку звуковой энергии под действием проходящего через него потока газа;

фиг. 7 представляет собой схематическое изображение в поперечном разрезе устройства подачи текучей среды согласно еще одному варианту осуществления изобретения, обеспечивающего выработку звуковой энергии под действием проходящего через него потока газа;

фиг. 8 представляет собой схематическое изображение в поперечном разрезе устройства подачи текучей среды согласно еще одному варианту осуществления изобретения, обеспечивающего выработку звуковой энергии под действием проходящего через него потока газа;

фиг. 9 представляет собой схематическое изображение устройства подачи текучей среды согласно одному из вариантов осуществления изобретения, обеспечивающего выработку звуковой энергии под действием проходящего через него потока газа;

фиг. 10 представляет собой схематическое изображение в поперечном разрезе газлифтного насосного устройства согласно одному из вариантов осуществления изобретения, оснащенного устройством подачи текучей среды согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 6;

фиг. 11 представляет собой вид колонны газлифтного устройства, изображенного на фиг. 10, в поперечном разрезе в плоскости Х-Х с указанием положения тангенциального канала нагнетания текучей среды;

фиг. 12 представляет собой схематическое изображение в поперечном разрезе газлифтного насосного устройства согласно еще одному варианту осуществления изобретения, оснащенного устройством подачи текучей среды согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 6;

фиг. 13 представляет собой (а) вид в перспективе в разрезе, (Ь) вид сбоку, (с) вид спереди и (б) вид сверху генератора микропузырьков, который может использоваться в некоторых вариантах осуществления изобретения;

фиг. 14 представляет собой изображение газлифтного насосного устройства согласно одному из вариантов осуществления изобретения с генератором согласно фиг. 13 и устройством подачи текучей среды согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 6;

фиг. 15 представляет собой изображение газлифтного насосного устройства согласно еще одному варианту осуществления изобретения с устройством подачи текучей среды согласно варианту осуществ- 7 027514 ления, изображенному на фиг. 6;

фиг. 16 представляет собой вид в поперечном разрезе устройства выработки звуковой энергии согласно еще одному варианту осуществления изобретения;

фиг. 17 представляет собой (а) вид сбоку и (Ь) вид сбоку в поперечном разрезе устройства подачи текучей среды, обеспечивающего выработку звуковой энергии под действием проходящего через него потока газа, согласно еще одному варианту осуществления изобретения;

фиг. 18 представляет собой (а) вид сбоку и (Ь) вид сверху комплекса из 16 устройств подачи текучей среды согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 17, установленного в колонне газлифтного насосного устройства, изображенного на фиг. 1(а);

фиг. 19 представляет собой вид в поперечном разрезе устройства подачи текучей среды, обеспечивающего выработку звуковой энергии под действием проходящего через него потока газа, согласно еще одному варианту осуществления изобретения;

фиг. 20 представляет собой вид сбоку генератора микропузырьков с суживающейся трубкой (или трубкой Вентури) согласно одному из вариантов осуществления изобретения;

фиг. 21 представляет собой (а) вид в поперечном разрезе и (Ь) вид с торца, если смотреть в направлении показанной на (а) стрелки В, циклонного генератора микропузырьков согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Подробное описание

На фиг. 1(а) изображено газлифтное насосное устройство 150 согласно одному из вариантов осуществления изобретения, установленное в балластной цистерне 195 судна, по существу, Ь-образной формы. Устройство 150 может также называться устройством обработки балластной воды. Показанная форма балластной цистерны 195 является широко используемой на судах, в частности на грузовых судах неограниченной мореходности. Можно считать, что у цистерны 195 имеется, по существу, вертикальная ножная часть 195Ь и опорная часть 195Р, выступающая в поперечном направлении из вертикальной ножной части 195Ь.

Насосное устройство 150 можно также описать как устройство обеспечения циркуляции жидкости, поскольку в представленной конфигурации оно используется для обеспечения рециркуляции жидкости в балластной цистерне 195.

Устройство 150 имеет погружной элемент 160 в виде, по существу, пустотелого трубчатого элемента, или колонны 160, которая расположена, по существу, в вертикальном положении внутри балластной цистерны 195.

В представленном варианте осуществления изобретения на нижнем конце колонны 160 предусмотрена изогнутая часть 161, соединяющая нижний конец колонны 160 с тяговой трубой или заборной трубой 160Н, выступающей в поперечном направлении от продольной оси колонны 160 вдоль опорной части 195Р балластной цистерны 195. На свободном конце тяговой трубы 160Н предусмотрен входной канал 162 для жидкости, расположенный в нижней части 195Т цистерны 195 на некотором удалении от ножной части 195Ь. В верхнем свободном конце колонны 160 предусмотрено выходное отверстие 165Е для жидкости.

Как показано на фиг. 1(а), опорная часть 195Р балластной цистерны 195 имеет высоту Н, близкую к ширине V ножной части 195Ь, хотя также могут использоваться другие конфигурации.

В представленной конфигурации колонна 160, изогнутая часть 161 и тяговая труба 160Н установлены на некотором удалении от наружной стенки 195^ν балластной цистерны 195. В некоторых вариантах осуществления изобретения колонна 160 может быть расположена в другом месте. В некоторых вариантах осуществления изобретения колонна 160 может быть расположена в другом месте внутри цистерны 195. В некоторых вариантах осуществления изобретения по меньшей мере часть колонны 160 (а в некоторых вариантах, по существу, вся колонна 160) может находиться вне цистерны 195.

Особенность, заключающаяся в том, что колонна 160 выступает из нижней части 195Т опорной части 195Р и доходит до ножной части 195Ь, способствует улучшению рециркуляции жидкости в цистерне 195 и снижению опасности появления в цистерне 195 мертвых зон или, по существу, застойных областей. Таким образом, предложенная конфигурация способствует прохождению через колонну 160, по существу, всей жидкости, находящейся в цистерне 195.

В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 1(а), видно, что колонна 160 доходит до верхней области ножной части 195Ь, за счет чего возможно дальнейшее улучшение циркуляции балластной воды.

Преимущество этого заключается в том, что в случае использования колонны 160 для обработки жидкости в цистерне 195, например, путем обеспечения воздействия на нее определенного газа или газовой смеси, снижается вероятность того, что жидкость в одной из нескольких зон цистерны 185 избежит обработки указанным газом. В отсутствие тяговой трубы 160Н вода в нижней части 195Т может избежать смешивания с водой, пропущенной через колонну 160, и соответственно состав растворенного в ней газа может отличаться от состава растворенного газа в ножной части 195Ь.

В случае использования устройства 150 для контроля популяции нежелательных водных биовидов путем контроля количества одного или нескольких газов, растворенных в жидкости, вероятность того,

- 8 027514 что нежелательные водные биовиды смогут избежать воздействия жидкости с заданным составом растворенного газа, можно снизить за счет устранения мертвых зон.

В некоторых вариантах осуществления изобретения желательно обеспечить воздействие на нежелательные водные биовиды жидкости со сниженной концентрацией кислорода и/или повышенной концентрацией диоксида углерода и/или одного или нескольких других газов, в зависимости от используемой процедуры обработки газом. Снижение концентрации кислорода может привести к гибели нежелательных водных биовидов от гипоксии. Повышение концентрации диоксида углерода может привести к гибели нежелательных водных биовидов от гиперкапнии. При одновременном снижении концентрации кислорода и повышении концентрации растворенного диоксида углерода гибель нежелательных биовидов может быть вызвана сочетанием пониженной концентрации кислорода и повышенной концентрации диоксида углерода, как вариант, сочетанием гипоксии и гиперкапнии.

Для нагнетания газа в колонну 160 в точке Р1 устанавливается газовая форсунка 10. В представленном варианте осуществления точка Р1 расположена ниже самого низкого ожидаемого уровня жидкости в балластной цистерне 195 (обозначенного 197Ь), при котором может возникнуть необходимость использования газлифтного насосного устройства 150. Уровень 197Ь может также называться нижним или самым низким рабочим уровнем.

Подача газообразной среды (или газа) к форсунке 10 по мере надобности обеспечивается с помощью газопровода 160С.

В представленном варианте осуществления в верхнем свободном конце 160Е колонны 160 предусмотрено выходное отверстие 165Е, т.е. трубчатый элемент, образующий колонну 160, имеет открытый конец. Верхний свободный конец 160Е находится ниже ожидаемого верхнего предела уровня заполнения 197Н цистерны 195, хотя также могут использоваться другие конфигурации. Такой уровень заполнения 197Н может также называться верхним рабочим уровнем.

Часть 160Р стенки колонны 160, начинающаяся от верхнего свободного конца 160Е и расположенная на отрезке колонны длиной Ь₂, начинающемся от верхнего свободного конца 160Е, является перфорированной. В представленном варианте осуществления в стенке предусмотрено несколько отверстий 165^ν. через которые вода, содержащаяся в колонне 160, может выходить из колонны 160. Перфорированная часть 160Р, изображенная на фиг. 1(а), может также называться перфорированной направляющей трубой или направляющей трубчатой частью колонны 160.

Отверстия 165ν в перфорированной направляющей трубе 160Р являются достаточно большими для того, чтобы сквозь них могли проходить твердые частицы или другие объекты, например представители нежелательных водных биовидов, которых может увлекать за собой поток жидкости, проходящий через колонну 160. Такая конфигурация призвана воспрепятствовать засорению отверстий 165ν. В некоторых вариантах осуществления изобретения диаметр отверстий составляет примерно 10 см, хотя также могут использоваться другие размеры. В некоторых вариантах осуществления изобретения диаметр указанных отверстий составляет примерно 15 см. В некоторых вариантах осуществления изобретения отверстия занимают от приблизительно 25% до приблизительно 50% площади поверхности направляющей трубы 160Р. Также могут использоваться другие конфигурации.

Неперфорированная часть 160ϋΡ колонны 160 длиной Ь₁ расположена между направляющей трубчатой частью 160Р и газовой форсункой 10. Неперфорированная часть 160ИР может также называться подъемной частью или подъемной трубой 160ИР. Подъемная труба 160ИР позволяет использовать газ, нагнетаемый форсункой 10, чтобы наладить процесс перекачки жидкости через колонну 160, прежде чем жидкость попадет в перфорированную направляющую трубу 160Р; более подробно этот процесс описан ниже. В некоторых вариантах осуществления изобретения, включая представленный на фиг. 1(а), по существу, вся колонна ниже направляющей трубы 160Р, а также изогнутая часть 161 и тяговая труба 160Н имеют, по существу, сплошную, неперфорированную стенку.

Можно увидеть, что в представленном варианте осуществления перфорированная направляющая труба 160Р расположена на уровне, находящемся на расстоянии Ь₃ над самым низким ожидаемым уровнем 197Ь жидкости в цистерне (или нижним рабочим уровнем жидкости).

Положение Р1 газовой форсунки 10 и длина Ь₁ подъемной трубки 160ϋΡ подбираются таким образом, чтобы расстояние Ь₃ (т.е. расстояние, на которое подъемная труба 160ИР выступает над нижним рабочим уровнем жидкости) не превышало 30% длины Ь₁ подъемной трубки 160ПР от газовой форсунки 10 до направляющей трубы 160Р, хотя могут использоваться и другие соотношения. Это позволяет достаточно эффективно устанавливать процесс перекачки путем нагнетания газа через газовую форсунку 10 для подъема жидкости в балластной цистерне с нижнего рабочего уровня 197Ь жидкости до нижней части перфорированной направляющей трубы 160Р. Это обеспечивает возможность удаления жидкости, поднимающейся по подъемной трубке 160ИР, через отверстия 165ν в направляющей трубе 160Р, что способствует циркуляции жидкости.

На фиг. 1(а) изображено газлифтное насосное устройство 250 согласно еще одному варианту осуществления изобретения, установленное в балластной цистерне 295 судна. Особенности варианта осуществления, представленного на фиг. 1(Ь), которые сходны с представленными на фиг. 1(а), имеют те же обозначения, которые, однако, начинаются не с цифры 1, а с цифры 2.

- 9 027514

Балластная цистерна 295 согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 1(Ь), по существу, идентична цистерне 195 согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 1(а). Устройство 250 аналогично устройству 150, изображенному на фиг. 1(а), за исключением того, что газовая форсунка 10 установлена в нижнем конце колонны 260, а не посередине или примерно середины колонны по высоте колонны по вертикали. Подъемная трубчатая часть 260ПР колонны 260 имеет ту же длину (Б₃), что и подъемная трубчатая часть 160ИР в варианте осуществления, представленном на фиг. 1(а). Поскольку форсунка 10 расположена в основании колонны 260 (непосредственно над изогнутой частью 261), перфорированная направляющая трубчатая часть 260Р колонны 260 длиннее, чем в варианте осуществления, представленном на фиг. 1(а). Однако можно увидеть, что общая длина колонны 260, изогнутой части 261 и тяговой трубы 260Н, по существу, не отличается от соответствующего параметра в варианте осуществления, представленном на фиг. 1(а).

Из фиг. 1(Ь) видно, что благодаря более низкому расположению форсунки 10 на колонне 260 и тому, что (перфорированная) направляющая трубчатая часть 260ИР глубже заходит в колонну 260, газлифтное насосное устройство 250 способно поддерживать циркуляцию жидкости в цистерне 295 в более широком диапазоне значений глубины жидкости в цистерне 295. Этот диапазон может также называться рабочим диапазоном устройства.

На фиг. 1(с) изображено газлифтное насосное устройство 250 согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 1(Ь), установленное в прямоугольной балластной цистерне 295К судна. Принцип работы устройства 250 аналогичен описанному для варианта осуществления, изображенного на фиг. 1(Ь).

На фиг. 2 изображено устройство 100 подачи текучей среды согласно одному из вариантов осуществления изобретения, способное вырабатывать звуковую энергию в виде звуковых волн с помощью проходящего через устройство 100 потока газа по принципу свистка. Устройство 100 позволяет также нагнетать проходящий через устройство 100 газ в жидкость, находящуюся в колонне газлифтного насосного устройства.

В некоторых вариантах осуществления изобретения форсунка 10, используемая в представленных на фиг. 1(а)-(с) вариантах осуществления, может быть заменена устройством 100. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 100 обеспечивает выработку звуковой энергии, которая передается или излучается не в жидкость, проходящую через колонну газлифтного устройства, а в отходящий газ, проходящий через это устройство в другое место (например, в резервуар для хранения газа, линию рециркуляции газа или в атмосферу). Устройство 100 может обеспечивать направление звуковой энергии в жидкость, проходящую через колонну газлифтного насосного устройства.

Устройство 100 содержит камеру 110, образующую корпусную часть устройства 100, и сопло 120 для текучей среды, обеспечивающее подачу потока газообразной среды в камеру 110 через выходное отверстие 121 сопла 120. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 100 обеспечивает поток газа (например, воздуха, азота или другого газа, например любого подходящего инертного газа или газовой смеси) из сопла 120 со сверхзвуковой скоростью, например со скоростью примерно 340 м/с или более. Допустимы и другие скорости, включая дозвуковые.

В представленном варианте осуществления сопло 120 обеспечивает поток газообразной среды в камеру 110 по направлению к первому концу 111 камеры 110, который является закрытым концом. Внешний и внутренний профили сопла 120 имеют, по существу, форму усеченного конуса. Угол наклона внутренней конической поверхности сопла 120 относительно его оси цилиндра меньше соответствующего угла внешней конической поверхности, хотя могут использоваться и другие конфигурации.

На втором конце 112, противоположном первому концу 111, у камеры 110 предусмотрены отверстия 141, 142, через которые газообразная среда может выходить из камеры 110.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 2, в камере 110 предусмотрен элемент-приемник 130. Элемент-приемник 130 имеет чашевидную форму со стенками 131, образующими открытую полость 137; при этом отверстие 135 элемента-приемника 130 обращено в сторону сопла 120.

Устройство 100 расположено таким образом, чтобы направлять газообразную среду, поступающую в камеру 110, к отверстию 135 элемента-приемника 130.

Поток газообразной среды через сопло 120 имеет, по существу, постоянные характеристики расхода и давления. При выходе газообразной среды из сопла 120 текучая среда расширяется, создавая прямую волну давления (которая представляет собой ударную волну), распространяющуюся вперед по направлению к элементу-приемнику 130.

Часть прямой волны давления воздействует на элемент-приемник 130. Это приводит к повышению давления текучей среды в элементе-приемнике 130 и созданию обратной волны давления (которая представляет собой ударную волну), распространяющейся в направлении, противоположном направлению прямой волны давления. Обратная волна давления может также называться отраженной волной давления или ударной волной.

Обратная волна давления встречается с прямой волной давления, обеспечивая таким образом механизм реакции на распространение прямой волны. Взаимодействие прямой и обратной волн при выходе газообразной среды из элемента-приемника 130 может приводить к выработке звуковой энергии. В некоторых конфигурациях может вырабатываться ультразвуковая энергия. Звуковая энергия (которая может

- 10 027514 представлять собой или содержать ультразвуковую энергию) распространяется из камеры 110 в жидкость 102, которая контактирует с камерой 110. Звуковая энергия распространяется в жидкости 102 в форме продольных волн давления, распространяющихся в жидкости 102 от камеры 110.

В варианте осуществления, представленном на фиг. 2, газ, попадающий в элемент-приемник 130, резонирует с резонансной частотой, когда сопло 120 направляет газ к элементу-приемнику 130. Следует понимать, что поэтому камера 110 в некоторых конфигурациях может называться резонансной камерой 110, поскольку в ней может происходить резонанс газообразной среды. Следует понимать, что камера 110 сама по себе резонировать не может, т.е. камера 110 не может вибрировать с резонансной частотой камеры 110. Однако газ, попавший внутрь элемента-приемника 130, может резонировать с частотой, которая определяется помимо всего прочего глубиной Ό полости 137, образованной элементомприемником 130.

Газообразная среда, поступающая в камеру 110, выходит из камеры 110 через несколько выходных каналов 141, 142. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 2, текучая среда, выходящая из камеры 110, проходит по внешней поверхности сопла 120 в направлении, по существу, противоположном направлению, в котором текучая среда поступает в камеру 110 через сопло 120.

В представленном варианте осуществления устройство 100 погружается в жидкую среду для передачи звуковой энергии в жидкую среду.

Как указано выше, частота звуковой энергии, вырабатываемой устройством 100, может зависеть от глубины Ό полости 137, образованной элементом-приемником 130. В некоторых вариантах осуществления изобретения глубина Ό может быть увеличена или уменьшена для регулировки таким образом работы насосного устройства. Необходимость в регулировке глубины Ό или расстояния элемента-приемника 130 от сопла 120 может возникать в зависимости от ожидаемых условий эксплуатации насосного устройства, например температуры, давления и/или одного или нескольких других рабочих условий или параметров. Также регулировка может быть необходима для компенсации допусков изготовления и/или сборки.

В представленном варианте осуществления положение элемента-приемника 130 является фиксированным. В некоторых вариантах осуществления изобретения расстояние между элементом-приемником 130 и выходным отверстием 121 сопла 120 может быть изменено, например, с помощью винтового механизма. Регулировка положения элемента-приемника 130 полезна, например, для компенсации допусков механической обработки, связанных с изготовлением, и допусков, связанных со сборкой устройства 100. Могут использоваться и другие конфигурации, например другие способы регулировки глубины Ό элемента-приемника 130.

Следует понимать, что выбор резонансной частоты устройства 100, т.е. частоты звуковой энергии, вырабатываемой устройством 100, может быть важным в применениях, в которых желательным является уничтожение нежелательных водных биовидов, например бактерий. Это объясняется тем, что вероятность гибели некоторых бактерий под действием звуковых волн, например ультразвуковых волн, заданной частоты или диапазона частот может быть выше, чем под действием звуковых волн одной или нескольких других частот.

В некоторых вариантах осуществления изобретения может использоваться несколько устройств 100, каждое из которых вырабатывает звуковую энергию, по существу, разных частот или диапазонов частот, чтобы повысить эффективность уничтожения НВБ устройством обработки жидкости.

На фиг. 3 изображено устройство 200 подачи текучей среды согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Элементы устройства 200, изображенного на фиг. 3, которые сходны с элементами устройства 100, изображенного на фиг. 2, имеют те же обозначения, которые, однако, начинаются не с цифры 1, а с цифры 2.

Устройство 200 содержит камеру 210, в которой предусмотрено сопло 220 для обеспечения потока газообразной среды. Элемент-приемник 230 предусмотрен в стенке камеры 210 и расположен на линии прямой видимости с потоком газообразной среды, поступающим в камеру 210 через сопло 220.

Как и варианте осуществления, изображенном на фиг. 2, элемент-приемник 230 имеет чашевидную форму. Внешняя часть чашевидного элемента непосредственно контактирует с внешней по отношению к устройству 200 средой.

В процессе использования воздействие на элемент-приемник 230 газообразной среды, поступающей в резонансную камеру 210, приводит к выработке звуковой энергии, как указано в описании варианта на фиг. 2, и передачи этой звуковой энергии в форме продольных звуковых волн давления в жидкую среду 202, которая имеет акустическое сообщение с камерой 210. Таким образом, устройство 200 позволяет уничтожать некоторые виды НВБ, например некоторые бактериальные НВБ. Устройство 200 может передавать ультразвуковую энергию (ультразвуковые волны давления) в жидкую среду 202.

Кроме того, воздействие газообразной среды на элемент-приемник 230 вызывает нагрев элементаприемника 230. В определенных условиях температура элемента-приемника 230 может повыситься с температуры окружающей среды до опасной для НВБ температуры. Следует понимать, что жидкость, в которую погружено устройство 200, предпочтительно может циркулировать, контактируя с внешней поверхностью элемента-приемника 230, что приводит к нагреву жидкости. Это может дополнительно спо- 11 027514 собствовать гибели содержащихся в жидкости бактерий или других НВБ.

В некоторых применениях устройство 100, 200 подачи текучей среды согласно одному из вариантов осуществления изобретения находится в газлифтном насосном устройстве, обеспечивающем циркуляцию жидкости в балластной цистерне морского судна. Таким образом, возможно использование одного или нескольких устройств 100, 200 в дополнение к форсунке 10 согласно вариантам осуществления, представленным на фиг. 1, или вместо нее. Одно или несколько устройств 100, 200 могут быть установлены в той же точке, что и форсунка 10 (например, при использовании вместо форсунки 10), или в одной или нескольких других точках колонны 160, 260.

На фиг. 4 изображено устройство 450 обработки балластной воды согласно еще одному варианту осуществления изобретения, в котором используется более одной колонны 460, при этом каждая колонна 460 выполнена в форме трубчатого элемента 460. В варианте осуществления, представленном на фиг. 4, предусмотрено три трубчатых элемента 460А, 460В, 460С. Следует понимать, что может использоваться любое подходящее число трубчатых элементов.

В представленном варианте осуществления у каждого трубчатого элемента 460А, 460В и 460С имеется по одной газовой форсунке 10А, 10В и 10С соответственно, соединенной с ним, через которую газ может вытесняться во внутренний объем 465А, 465В и 465С соответствующих трубчатых элементов 460А, 460В, 460С. Газ подается к каждой из форсунок 10А, 10В, 10С по соответствующему газопроводу 480А, 480В, 480С.

В каждом газопроводе 480А, 480В, 480С перед каждой из форсунок 10А, 10В, 10С установлен клапан 462А, 462В, 462С соответственно, например обратный клапан, позволяющий регулировать поток газа через каждую из форсунок 10А, 10В, 10С с помощью регулятора 450С. Клапаны 462А, 462В, 462С могут быть установлены в соответствующих газопроводах в точке, расположенной вне балластной цистерны 495 или внутри цистерны 495, и при необходимости могут иметь пневматический привод, использующий, например, подачу воздуха. В некоторых вариантах осуществления изобретения клапаны устанавливаются не в газопроводах, а на источнике газа или в подающем газопроводе, обеспечивающем подачу газа в соответствующие газопроводы 480А, 480В, 480С из источника газа.

Каждый трубчатый элемент 460А, 460В, 460С оснащен датчиком 471А, 471В, 471С уровня жидкости соответственно, расположенным над соответствующей форсункой 10А, 10В, 10С и подающим сигнал в регулятор 450С, когда уровень жидкости в цистерне 495 достигает уровня, контролируемого соответствующим датчиком 471А, 471В, 471С. Как только уровень жидкости в балластной цистерне 495 достигает или превышает заданный уровень датчика 471А, 471В, 471С уровня жидкости, регулятор 450С пропускает газообразную среду в соответствующий трубчатый элемент 460А, 460В, 460С, соответствующий этому датчику 471А, 471В, 471С уровня, через соответствующую форсунку 10А, 10В, 10С.

Если во время срабатывания еще одного датчика 471А, 471В, 471С уровня жидкости газообразная среда подается в любой другой трубчатый элемент 460А, 460В, 460С, подача газообразной среды в этот другой трубчатый элемент 460А, 460В, 460С может быть прекращена, хотя могут использоваться и другие конфигурации. Например, диапазон уровня жидкости, в котором одна из форсунок обеспечивает подачу газа в соответствующий ей трубчатый элемент, может быть подобран так, чтобы перекрываться с диапазоном уровня жидкости, в котором обеспечивает подачу газа в соответствующий трубчатый элемент другая форсунка.

Следует понимать, что вырабатывающие звуковую энергию устройства подачи текучей среды, изображенные на фиг. 2 или 3, могут использоваться в устройстве 450, изображенном на фиг. 4. Также могут использоваться другие устройства подачи текучей среды согласно различным вариантам осуществления изобретения, например изображенному на фиг. 6 и описанному ниже.

Аналогично колонне 160 согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 1(а), каждый из трубчатых элементов 460А, 460В, 460С содержит соответствующую неперфорированную подъемную часть (или подъемную трубчатую, часть) 460АИР, 460ВИР, 460СИР, в которую нагнетает газ соответствующая форсунка 10А, 10В, 10С. Непосредственно над каждой неперфорированной подъемной частью расположена перфорированная направляющая трубчатая часть 460АР, 460ВР, 460СР.

В некоторых вариантах осуществления изобретения вместо использования отдельных датчиков уровня для каждого трубчатого элемента может использоваться отдельный датчик уровня, например датчик, установленный на боковой стенке цистерны. Регулятор 450С может принимать сигнал датчика уровня жидкости от внешнего источника, например отдельного регулятора системы балластной воды, управляющего заливкой и сливом балластной воды.

На фиг. 5 изображено устройство 550 согласно одному из вариантов осуществления изобретения, в котором вертикальная колонна 560 в виде трубчатого элемента 560 установлена в балластной цистерне 595 судна. Для нагнетания газа в жидкость, находящуюся в колонне 560, предусмотрено устройство подачи текучей среды в виде газовой форсунки 510. В представленном варианте осуществления газовая форсунка 510 установлена на свободном конце шланга 580, который наматывается на барабан 585. Газовая форсунка 510 может подниматься или опускаться в колонне 560 путем вращения барабана 585, управляемого регулятором 550С.

Колонна 560 содержит неперфорированную часть 560ИР длиной ЬИР от ее нижнего конца и перфо- 12 027514 рированную часть 560Р длиной ЬР, занимающую остальную часть длины колонны до ее верхнего конца. Неперфорированная часть может также называться подъемной трубчатой частью 560ИР колонны, а перфорированная часть может также называться направляющей трубчатой частью 560Р; как описано выше для вариантов осуществления, изображенных на фиг. 1 и 4.

Подъемный трубчатый элемент 580ЬТ в виде неперфорированной трубки соединен со шлангом 580 и расположен, по существу, соосно с ним. Подъемный трубчатый элемент 580ЬТ может подниматься и опускаться вместе с газовой форсункой 510. Газовая форсунка 510 позволяет нагнетать газ, подаваемый по шлангу 580, в жидкость в колонне 560 с нижнего конца подъемного трубчатого элемента 580ЬТ. Подъемный трубчатый элемент 580ЬТ имеет достаточно большой диаметр, чтобы обеспечить возможность подъема газа, нагнетаемого в колонну 560 газовой форсункой 510, внутри подъемного трубчатого элемента 580ЬТ и вызвать перекачку газа в колонне 560 за счет эффекта газлифта.

На фиг. 5 изображен подъемный трубчатый элемент 580ЬТ, по существу, в наивысшем допустимом положении в колонне 560, когда уровень жидкости в цистерне 595 соответствует максимальному (верхнему) рабочему уровню 597Н.

Следует понимать, что устройство 550 обеспечивает перемещение газовой форсунки 510 на подходящее расстояние ниже уровня жидкости в цистерне 595 с тем, чтобы обеспечить эффективную циркуляцию жидкости в цистерне 595.

В некоторых вариантах осуществления изобретения предусмотрено устройство δ контроля уровня текучей среды, призванное определять уровень жидкости в цистерне 595. Устройство 550 позволяет определять необходимое вертикальное положение газовой форсунки 510 в зависимости от уровня жидкости в цистерне 595, определяемого по показаниям устройства δ контроля.

Устройство 550 имеет определенный рабочий диапазон жидкости в цистерне 595, представляющий собой диапазон значений уровня жидкости, в котором устройство 550 способно осуществлять перекачку жидкости. Диапазон определяется нижним рабочим уровнем 597Ь и верхним рабочим уровнем 597Н. Когда уровень жидкости в цистерне 595, по существу, достигает верхнего рабочего уровня 597Н и подъемный трубчатый элемент 580ЬТ находится в положении, изображенном на фиг. 5, нагнетание газа через форсунку 510 вынуждает жидкость подниматься внутри подъемного трубчатого элемента 580ЬТ и выходить из верхнего конца подъемного трубчатого элемента, по существу, на свободной поверхности жидкости в балластной цистерне 595.

Следует понимать, что в отсутствие подъемного трубчатого элемента 580ЬТ газ, нагнетаемый в колонну (перфорированную часть колонны), не сможет обеспечить эффективной перекачки жидкости через колонну 160. Наличие подъемного трубчатого элемента 580ЬТ способствует перекачке жидкости через колонну 160 и соответственно эффективной циркуляции жидкости в цистерне 595.

Следует также понимать, что, если подъемный трубчатый элемент 580ЬТ опускается в колонне 560, жидкость и газ, выходящие из его верхнего конца при подаче газа по шлангу 580, поднимаются внутри направляющей трубчатой части 560Р колонны 560 к поверхности аналогично вариантам осуществления, изображенным на фиг. 1. Если уровень жидкости достигает максимального рабочего уровня 597Н, эффективная длина направляющей трубчатой части 560Р возрастает по мере опускания подъемного трубчатого элемента 580ЬТ. Таким образом, для заданного уровня жидкости в цистерне 595 вариант осуществления, изображенный на фиг. 5, позволяет изменять эффективную длину направляющей трубчатой части 560Р в зависимости от вертикального положения подъемного трубчатого элемента 580ЬТ.

Следует понимать, что если уровень жидкости в цистерне 595 опускается ниже верхнего рабочего уровня 595Н, подъемный трубчатый элемент 580ЬТ можно опустить. В некоторых конфигурациях подъемный трубчатый элемент 580ЬТ можно опускать таким образом, чтобы его верхний конец был не выше уровня жидкости, за счет чего возможно вытеснение перекачиваемой жидкости из верхнего конца подъемного трубчатого элемента 580ЬТ.

В некоторых вариантах осуществления изобретения вместо устройства δ контроля уровня текучей среды может использоваться устройство 550, позволяющее определять уровень, при котором газообразная среда должна подаваться в газовую форсунку 510, путем установки форсунки 510 в определенное вертикальное положение внутри колонны 560, при котором расход газа через шланг 580 находится в пределах заданного диапазона. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 550 позволяет установить форсунку 510 в вертикальном положении, при котором гидростатический напор в форсунке 510 находится в пределах заданного диапазона.

Могут использоваться и другие конфигурации.

В некоторых вариантах осуществления изобретения форсунка 510 имеет несколько выходных отверстий для газа или выходных сопел, через которые газ может выходить из форсунки 510. В некоторых вариантах осуществления изобретения сопла могут направлять газ из форсунки 510 в радиальном направлении в расположенных по окружности точках.

На фиг. 6 изображено устройство 600 подачи текучей среды согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Элементы устройства 600, изображенного на фиг. 6, которые сходны с изображенными на фиг. 3 вариантами осуществления, имеют те же обозначения, которые начинаются не с цифры 2, а с цифры 6. Устройство 600 может использоваться аналогично вариантам осуществления изобре- 13 027514 тения, изображенным на фиг. 2 и 3, для выработки звуковой энергии, когда газ нагнетается через устройство 600, как описано ниже. Устройство 600 содержит корпус 601, который устанавливается в проточном канале для текучей среды, предусмотренном в колонне газлифтного насосного устройства.

Соответственно устройство 600 содержит верховую часть 601А и низовую часть 601В, определяемые относительно направления, в котором должен двигаться поток текучей среды через колонну в процессе перекачки (как правило, вверх).

Низовая часть 601В корпуса 601 имеет сужающуюся форму для уменьшения гидравлического сопротивления, действующего на жидкость, проходящую мимо устройства 600 при ее перекачке под действием газа, нагнетаемого через отверстия 641, 642.

Верховая часть 601А устройства 600 содержит сопло 620, камеру 610 и выходные отверстия 641, 642 для газообразной среды. Устройство 600 позволяет нагнетать газ под давлением через сопло 620 в элемент-приемник 630. Элемент-приемник 630 соединен с верховой частью стенки камеры 610 и выступает сквозь нее. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 6, элемент-приемник 630 выступает перед камерой 610. Это способствует воздействию на жидкость, проходящую мимо устройства 600, внешней поверхности элемента-приемника 630. Поток газа из сопла 620 в элемент-приемник 630 вызывает выработку звуковой энергии, которая может передаваться (или излучаться) в жидкую среду, в которую может быть погружено устройство 600.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, например изображенном на фиг. 6, элементприемник 630 нагревается потоком газообразной среды, проходящим через устройство 600, за счет чего возможна гибель определенных НВБ. Таким образом, часть кинетической энергии, связанной с потоком газа в камеру 610 из сопла 620, может рассеиваться элементом-приемником 630 в виде тепла.

На фиг. 7 изображено устройство 700 подачи текучей среды согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Устройство 700 содержит сопло 720 для текучей среды и элемент-приемник 730. Элемент-приемник 730 имеет чашевидную форму, как и в описанных выше вариантах осуществления, и образует полость 735. Элемент-сопло 720 направляет поток газообразной среды в полость 735.

Элемент-приемник 730 соединен с каналом или трубой 760 для текучей среды, через который может поступать жидкость. В процессе использования газообразная среда нагнетается через сопло 720 по направлению к полости 735 элемента-приемника 730. Прямая бегущая звуковая ударная волна генерируется, когда расход газообразной среды через сопло 720 достаточно высок, как указано выше, а возвратная бегущая ударная волна генерируется, когда газ из сопла 720 отражается от элемента-приемника 730. Конфигурация устройства 700 подобрана таким образом, что звуковая энергия, вырабатываемая потоком газообразной среды из сопла 720, передается в жидкость, проходящую через трубу 760. В представленном варианте осуществления труба 760 может представлять собой по меньшей мере часть колонны газлифтного насосного устройства.

Кроме того, в представленном варианте осуществления поток газообразной среды через устройство 700 подбирается таким образом, чтобы газообразная среда, выходящая из сопла 720, в конце концов, попадала в трубу 760, вызывая перекачку текучей среды в трубе 760 по действием эффекта газлифта. Для этого на стене трубы 760 предусмотрены отверстия 741, 742, позволяющие газообразной среде поступать в трубу 760. В некоторых альтернативных вариантах осуществления газ не поступает в газопровод 760, но может рециркулировать через сопло 720 или отводиться в атмосферу. Могут использоваться и другие конфигурации.

Следует понимать, что вместо предложенной конфигурации или в дополнение к ней газообразная среда может подаваться в трубу 760 альтернативными средствами, например с помощью обычной форсунки для газообразной среды, которая не вырабатывает звуковую энергию.

Следует понимать, что положение элемента-приемника 730 и сопла 720 вдоль трубы 760 в некоторых вариантах осуществления изобретения может иметь важное значение для обеспечения возможности передачи или усиления передачи звуковой энергии в трубу 760.

Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления изобретения возможно использование эффекта Пуассона для обеспечения более эффективной передачи звуковой энергии в жидкость в трубопроводе 760. Это достигается путем жесткой фиксации трубопровода 760 в точках расположения трубопровода 760, расстояние до которых от устройства 700 кратно четверти длины волны звуковой энергии, вырабатываемой устройством 700, с нечетным коэффициентом кратности. Могут использоваться и другие конфигурации.

Следует понимать, что длина и диаметр трубопровода 760, размеры сопла, конфигурация элементаприемника и расход текучей среды, поступающей через сопло, могут подбираться таким образом, чтобы получить нужную частоту звуковой энергии и оптимизировать уничтожение НВБ.

Следует понимать, что возможна также установка нескольких устройств 700 в местах вдоль определенного трубопровода 760 или возле трубопровода 760. В некоторых конфигурациях поблизости от трубопровода 760 может быть установлено несколько газоотводов, через которые газ может поступать трубопровод 760.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения газообразная среда, подаваемая устройством подачи текучей среды, призвана обеспечить снижение жизнеспособности и/или уничтоже- 14 027514 ние НВБ. Термин снижение жизнеспособности означает повышение вероятности гибели НВБ в результате гиперкапнии, гипоксии, их сочетания или в результате дальнейшего процесса снижения жизнеспособности.

Следует понимать, что для снижения концентрации заданного газообразного компонента в жидкости парциальное давление этого газообразного компонента в газе, контактирующем с жидкостью (например, путем пропускания его пузырьков через жидкость), должно быть меньше парциального давления того же газообразного компонента в жидкости. Этот перепад давлений вынуждает молекулы газа проникать через границу раздела жидкости и газа в пузырь газа.

Таким образом, при пропускании через жидкость пузырьков газа с более низким, чем у жидкости содержанием кислорода (например, по существу, не содержащего кислорода) концентрация кислорода в жидкости снизится. При пропускании через жидкость пузырьков газа с более высоким, чем у жидкости содержанием диоксида углерода концентрация диоксида углерода в жидкости может повыситься. К числу газов, подходящих для повышения концентрации диоксида углерода и снижения концентрации кислорода (относительно равновесной концентрации диоксида углерода и кислорода в жидкости при ее контакте с воздухом), относятся газы сгорания, например дымовые газы судна, или газ, вырабатываемый генератором инертного газа, например типа Но1ес.

Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение в поперечном разрезе устройства подачи текучей среды, изображенного на фиг. 2 и оснащенного усиливающей камерой 290. Камера 290 содержит корпусную часть 291, имеющую, по существу, форму усеченного конуса, с эластичной мембраной 293, которая образует стенку усиливающей камеры 290 на основном (более широком) конце корпусной части 291.

На противоположном конце усиливающей камеры 290 камера 290 соединена с устройством 200 таким образом, что внешняя поверхность элемента-приемника 230 образует часть торцевой стенки камеры 290. Таким образом, устройство 200 направляет звуковую энергию прямо в усиливающую камеру 290. При этом целесообразно свести к минимуму любые ограничения потока газа в камеру 290. В представленном варианте осуществления элемент-приемник 230 опирается на открытую рамную конструкцию 210, которая позволяет газу, выходящему из сопла 220 или элемента-приемника 230, поступать в усиливающую камеру 290.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 8, усиливающая камера 290 показана имеющей, по существу, форму усеченного конуса. Следует понимать, что могут использоваться и другие формы, например с логарифмическим ростом площади поперечного сечения как функции расстояния до сопла 220/приемника 230. Профиль стенки камеры 290 может соответствовать логарифмической кривой. В процессе использования камера 290 позволяет увеличить амплитуду звуковой энергии, передаваемой в жидкость 202, в которую погружены устройство 200 и камера 290. В некоторых вариантах осуществления изобретения это, по меньшей мере, частично обусловлено тем, что усиливающая камера 290 обеспечивает снижение разницы между полным сопротивлением устройства 200 и жидкости 202, за счет чего обеспечивается более эффективная передача энергии жидкости 202 от устройства 200.

Усиливающая камера 290 согласно представленному варианту осуществления изобретения изготовлена из металлического материала. Следует понимать, что могут использоваться и другие материалы, в том числе полимерные.

Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение устройства 600 подачи текучей среды согласно варианту осуществления изобретения, изображенному на фиг. 6, которое оснащено усиливающей камерой 690, аналогичной камере согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 8.

Камера 690 крепится к устройству 600 таким образом, чтобы она охватывала элемент-приемник 630, а элемент-приемник 630 образовывал часть стенки камеры 690. Таким образом, устройство 600 направляет звуковые волны прямо в камеру 690, которая, в свою очередь, направляет волны в окружающую жидкую среду 602.

В процессе использования усиливающая камера 690 расположена, по существу, перпендикулярно направлению потока перекачиваемой жидкости. Соответственно в процессе использования газ, выходящий из выходных отверстий 641, 642, выходит за пределы плоскости данной фигуры.

Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение газлифтного насосного устройства 750 согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Особенности варианта осуществления, представленного на фиг. 10, которые сходны с особенностями варианта осуществления, представленного на фиг. 1, имеют те же обозначения, которые, однако, начинаются не с цифры 1, а с цифры 7.

Устройство 750 содержит колонну 760 в виде, по существу, пустотелого трубчатого элемента, расположенного, по существу, вертикально внутри балластной цистерны (не показана).

В представленном варианте осуществления изобретения на нижнем конце колонны 760 предусмотрена изогнутая часть 761, соединяющая нижний конец колонны 760 с тяговой трубой или заборной трубой 760Н, выступающей в поперечном направлении от продольной оси колонны 760. На свободном конце тяговой трубы 760Н предусмотрено входное отверстие 762 для жидкости. В верхнем свободном конце колонны 760 предусмотрено выходное отверстие 765Е для жидкости. Следует понимать, что тяговая труба 760Н может считаться частью колонны 760, и, следовательно, эта колонна может быть описана

- 15 027514 как, по существу, Ь-образная колонна 760 для жидкости, сходная с колонной устройства 550, изображенного на фиг. 5.

Устройство 600 подачи текучей среды представленного на фиг. 6 типа установлено в колонне 720 и расположено, как показано, при этом элемент-приемник 630 расположен на верховом конце устройства 600.

Устройство 750 содержит генератор 770 микропузырьков, расположенный перед устройством 600 подачи текучей среды. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 10, генератор 770 микропузырьков расположен под устройством 600 подачи текучей среды.

Генератор 770 содержит трубку 771 Вентури, имеющую форму обычного устройства Вентури. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 11, трубка 771 Вентури расположена таким образом, что жидкость, проходящая через колонну 760, вынуждена проходить через эту трубку 771 Вентури. Трубка Вентури содержит сужающуюся часть С, которая направляет жидкость через часть-горловину Т, а затем через расширяющуюся часть Ό традиционным способом.

Жидкоструйная форсунка 775 обеспечивает нагнетание потока жидкости Ь₂ в колонну 760 перед трубкой 771 Вентури. Поперечное сечение колонны 760 в плоскости Х-Х показано на фиг. 11.

Можно увидеть, что конфигурация жидкоструйной форсунки 775 обеспечивает нагнетание жидкости Ь₂ в колонну 760 в направлении, являющемся, по существу, тангенциальным по отношению к внутренней поверхности 7608 колонны 760, при этом жидкость Ь₂ внутри колонны 760 имеет тангенциально направленную составляющую скорости. За счет этого обеспечивается, по существу, однонаправленное завихрение жидкости, проходящей через колонну 760.

Следует понимать, что при движении вверх через колонну 760 текучая среда имеет также осевую составляющую скорости, направленную вдоль колонны 760. Таким образом, форсунка 775 способствует установлению завихрения потока в колонне 760.

Газовая форсунка 778 обеспечивает нагнетание потока газа 778Р в колонну 760 перед трубкой 771 Вентури. В представленном варианте осуществления газовая форсунка 778 обеспечивает нагнетание газа в точке, расположенной за жидкоструйной форсункой 775. Поднимаясь, газ затягивает жидкость в свободный конец тяговой трубы 760Н, являющийся дальним, по существу, для вертикальной колонны 760. Жидкость затягивается через тяговую трубу 760Н и поднимается вверх по колонне 760.

Конфигурация устройства 750 обеспечивает образование микропузырьков, когда жидкость из жидкоструйной форсунки 775 и газ из газовой форсунки 778 поступают в трубку 771 Вентури. Эти микропузырьки играют роль объектов, к которым могут прилипать бактериальные НВБ, находящиеся в жидкости.

Образование микропузырьков повышает вероятность гибели бактериальных НВБ под воздействием звуковой энергии, вырабатываемой устройством 600 подачи текучей среды. Это, по меньшей мере, частично объясняется способностью звуковой энергии вызывать резкий разрыв микропузырьков, приводящий к образованию ударных волн, например ультразвуковых ударных волн, причиняющих ущерб и вызывающих гибель бактериальных НВБ, попавших в микропузырьки.

В некоторых вариантах осуществления изобретения колонна 760 имеет диаметр примерно 8 дюймов (около 20 см), а жидкоструйная форсунка 775 имеет диаметр примерно 2 дюймов (около 5 см).

В некоторых вариантах осуществления изобретения газ может подаваться в устройство 600 подачи текучей среды с расходом примерно 50 нормальных м³/ч при избыточном давлении примерно 3,5-4,0 бар (350-400 кПа).

В некоторых вариантах осуществления изобретения могут использоваться и другие значения одного или нескольких размеров и/или одного или нескольких рабочих параметров.

Следует понимать, что некоторые варианты изобретения, предусматривающие использование генератора 770 микропузырьков, обеспечивают более эффективное уничтожение бактериальных НВБ. Кроме того, некоторые варианты изобретения, предусматривающие использование усиливающей камеры 690, также обеспечивают более эффективное уничтожение бактериальных НВБ.

Фиг. 12 представляет собой схематическое изображение газлифтного насосного устройства 850 согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Элементы устройства, изображенного на фиг. 12, которые сходны с элементами устройства, изображенного на фиг. 10, имеют те же или подобные обозначения, которые, однако, начинаются не с цифры 7, а с цифры 8.

Устройство 850 аналогично изображенному на фиг. 10 с тем лишь отличием, что жидкость может поступать в колонну 860 только через тяговую трубу 860Н, т.е. не предусмотрено использование жидкоструйных форсунок 775 с питанием из источника жидкости под давлением в дополнение к тяговой трубке 860Н.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 12, жидкость, проходящая через тяговую трубу 860Н, поступает в колонну 860 в направлении, являющемся тангенциальным по отношению к стенке колонны 860, вызывая завихрение жидкости, поднимающейся через колонну 860.

В вариантах осуществления, изображенных на фиг. 10 и 12, вся жидкость, поднимающаяся в колоннах 780, 860 из-под трубок 771, 871 Вентури, проходит через трубки 771, 871 Вентури. В некоторых вариантах осуществления изобретения часть жидкости может двигаться в обход трубок Вентури (см., на- 16 027514 пример, вариант осуществления, изображенный на фиг. 15, который описан ниже).

Фиг. 13 (а) представляет собой вид в перспективе генератора 970 микропузырьков, который подходит для использования в вариантах осуществления настоящего изобретения.

Генератор 970 имеет корпусную часть 970В со входным отверстием 975 для жидкости и расположенную на одном из концов газовую форсунку 978, через которую жидкость и соответственно газ могут поступать во внутренний канал 973 для текучей среды генератора 970. Канал 973 имеет, по существу, круглое поперечное сечение, а входное отверстие 975 для жидкости расположено таким образом, чтобы жидкость могла поступать в канал 973 в направлении, по существу, тангенциальном внутренней стенке канала 973, если смотреть вдоль продольной оси канала 973, аналогично конфигурации, представленной на фиг. 11. Это позволяет создать завихрение потока жидкости при прохождении жидкости по каналу 973 к трубке 971 Вентури. Создание завихрения потока может способствовать сдвигу газа и жидкости и соответственно сдвигу увлекаемых жидкостью пузырьков, что способствует образованию микропузырьков.

Генератор 970 позволяет создавать микропузырьки в жидкости при прохождении жидкости и газа через трубку 971 Вентури. Таким образом, может быть создан поток жидкости, содержащий увлекаемые жидкостью микропузырьки, из выходного отверстия 972 для текучей среды генератора 970.

Следует понимать, что генератор 970 и устройство подачи текучей среды согласно одному из вариантов осуществления изобретения (см., например, устройства, изображенные на фиг. 2, 3 и 6-9) могут быть установлены как в газлифтном насосном устройстве, так и отдельно в балластной цистерне, канале для текучей среды или любом другом подходящем месте.

В некоторых вариантах осуществления изобретения выходное отверстие 972 для текучей среды обращено в вертикальном направлении вверх и направляет микропузырьки к устройству подачи текучей среды, способному испускать звуковые волны в жидкость, проходящую через колонну газлифтного насосного устройства, например к устройству подачи текучей среды, аналогичному представленному на фиг. 12. Следует понимать, что генератор 970 может составлять часть колонны газлифтного устройства так же, как генератор 870 согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 12, образует часть колонны. Входное отверстие 975 для жидкости может быть соединено с тяговой трубой аналогично устройству, изображенному на фиг. 12. В некоторых вариантах осуществления изобретения входное отверстие 975 для жидкости может быть, по существу, единственным каналом для жидкости, по которому жидкость попадает в нижний конец колонны.

На фиг. 14 изображен вариант осуществления изобретения, согласно которому устройство 600 подачи текучей среды установлено в колонне 960 газлифтного насосного устройства 950. Элементы насосного устройства, изображенного на фиг. 14, которые сходны с элементами устройства, изображенного на фиг. 10, имеют те же обозначения, которые, однако, начинаются не с цифры 7, а с цифры 9.

Генератор 970 микропузырьков, аналогичный описанному выше и изображенному на фиг. 13, установлен в колонне 960 устройства 950.

Генератор 970 обеспечивает нагнетание потока жидкости Ь₂, увлекающего за собой микропузырьки, в колонну 960 через выходное отверстие 972 к устройству 600 подачи текучей среды. Следует понимать, что устройство 950 также позволяет перекачивать жидкость Ь₁ через колонну из тяговой трубы 960Н за счет эффекта газлифта, с помощью газа, нагнетаемого в колонну через устройство 600 подачи текучей среды, а также под давлением жидкости, нагнетаемой в колонну 960 через жидкоструйную форсунку 975.

Следует понимать, что нагнетание в колонну 960 газа в виде микропузырьков с помощью газовой форсунки 978 может также способствовать перекачке жидкости Ь₁ через колонну 960 за счет эффекта газлифта. При нагнетании газа форсункой 978 в генераторе 970 в жидкости, нагнетаемой форсункой 975, образуются пузырьки газа. Под действием силы сдвига, возникающей при прохождении жидкости через трубку 971 Вентури (или сужение), размер пузырьков уменьшается, что приводит к образованию микропузырьков.

Следует понимать, что является возможным использование других конфигураций, в которых генератор 970 микропузырьков обеспечивает поток увлекаемых жидкостью микропузырьков в устройство 600 подачи текучей среды. Варианты осуществления изобретения позволяют уничтожать как бактериальные НВБ, так и небактериальные НВБ.

В варианте осуществления, представленном на фиг. 14, генератор 970 показан находящимся в потоке жидкости Ь₁ из тяговой трубы 960Н. Как вариант, генератор 970 может быть установлен в основании колонны 960 с закрытым нижним концом, таким как конец 860Ь колонны 860 в варианте осуществления, изображенном на фиг. 12.

Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение газлифтного насосного устройства 1050 согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Особенности устройства, представленного на фиг. 15, которые сходны с представленными особенностями устройства на фиг. 14, имеют те же обозначения, которые, однако, начинаются не с цифры 9, а с цифр 10.

Устройство 1050, изображенное на фиг. 15, сходно с представленным на фиг. 14 тем, что оно содержит газлифтную колонну 1060, имеющую, по существу, Ь-образную форму, внутри которой преду- 17 027514 смотрено устройство 600 подачи текучей среды. Следует понимать, что в устройстве согласно вариантам осуществления изобретения может быть установлено любое количество устройств 600 подачи текучей среды.

Устройство 1050 содержит генератор 1070 микропузырьков, установленный перед устройством 600 подачи текучей среды внутри колонны 1060. Генератор 1070 аналогичен варианту осуществления, изображенному на фиг. 14, за исключением того, что у генератора 1070 нет жидкоструйной форсунки 975. Вместо этого в верховой конец генератора 1070 поступает поток жидкости Ь₁, попадающий в колонну 1060 через тяговую трубу 1060Н. В представленном варианте осуществления верховой конец генератора 1070 является также его самым нижним концом. Можно увидеть, что часть жидкости Ь₁ поступающей в колонну 1060 из тяговой трубы 1060Н, проходит снаружи генератора 1070. Однако часть жидкости проходит через генератор 1070. В некоторых вариантах осуществления изобретения, по существу, вся жидкость Ь₁ проходит через генератор 1070.

Поток газа 1078Р через генератор 1070 обеспечивается с помощью газовой форсунки 1078. Генератор 1070 устроен таким образом, что при прохождении через него жидкости Ь₁ в жидкости Ь₁ образуются микропузырьки.

В представленном варианте осуществления колонна 1060 создает завихрение в жидкости Ь₁ после попадания этой жидкости в колонну 1060 из тяговой трубы 1060Н. Завихрение может способствовать образованию микропузырьков в потоке жидкости Ь₁ проходящем через генератор 1070, как указано выше. Завихрение создается за счет подачи жидкости в колонну 1060 в направлении, тангенциальном по отношению к внутренней поверхности боковой стенки колонны 1060, аналогично приведенному выше в этом описании.

В некоторых альтернативных вариантах осуществления завихрение в жидкости, поступающей в генератор 1070, обеспечивается за счет конфигурации самого генератора 1070. Например, возле форсунки 1078 или другой части генератора 1070, например внутренней стенки генератора 1070, могут быть установлены отражатели потока для создания завихрения в жидкости Ь₁, поступающей в генератор 1070.

На фиг. 16 изображено устройство 1200 подачи текучей среды согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Устройство содержит камеру 1210, имеющую форму рупора, при этом камера 1210 соединена с головкой 1215 подачи газа. В головке 1215 подачи газа предусмотрено входное отверстие 1215ΙΝ для газа, предназначенное для соединения с подающим газопроводом С, который обозначен пунктиром.

Головка 1215 обеспечивает подачу потока газа в свисток 1200^. расположенный в камере 1210. Свисток 1200^У содержит элемент-сопло 1220 и корпус 1225 свистка, который соединен с элементомсоплом 1220. Корпус 1225 свистка удерживает элемент-приемник 1230, по существу, на фиксированном расстоянии от и, по существу, соосным с элементом-соплом 1220. Корпус 1225 свистка представляет собой, по существу, открытую рамную конструкцию, благодаря чему снижается количество звуковой энергии, поглощаемое им при использовании элемента-свистка.

Элемент-сопло 1220 направляет поток газообразной среды через отверстие 1235 элементаприемника 1230 в открытую полость 1237, образованную элементом-приемником 1230. Элементприемник 1230 ввинчивается в резьбовое отверстие в корпусе 1225 свистка, обеспечивающее соединение элемента-приемника 1230 с корпусом 1225 свистка.

Расстояние между отверстием 1235 элемента-приемника 1230 и соплом 1220 может регулироваться с помощью резьбы путем вращения элемента-приемника 1230.

В некоторых конфигурациях может регулироваться глубина Ό полости, образованной элементомприемником 1230. В некоторых конфигурациях регулировка осуществляется дополнительным винтом, например путем регулировки положения винта, образующего основную внутреннюю поверхность полости на одном из концов. Преимущество этой особенности заключается в возможности оптимальным образом подобрать количество звуковой энергии, вырабатываемое устройством 1200. Частота звуковой энергии (т.е. частота звуковых волн, генерируемых устройством 1200) также может регулироваться.

Как уже было сказано выше, камера 1210 имеет форму рупора. Площадь поперечного сечения камеры 1210 увеличивается по мере удаления от элемента-сопла 1220 по направлению от головки 1215 подачи газа. Площадь поперечного сечения доходит до максимальной величины (соответствующей положению наибольшего диаметра камеры 1210), и происходит переход в часть камеры 1210, имеющую, по существу, постоянную площадь поперечного сечения по мере удаления от элемента-сопла 1220. На конце имеющей форму рупора камеры 1210 предусмотрена диафрагма или мембрана 1293, образующая стенку камеры 1210, которая обеспечивает передачу звуковой энергии в жидкость, окружающую камеру 1210.

Устройство 1200 оснащено выпускным газопроводом 1241, через который может отводиться газ, нагнетаемый в камеру 1210, как показано стрелками Р.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, включая вариант осуществления, изображенный на фиг. 16, газ отводится в колонну газлифтного насосного устройства, в котором установлено устройство 1200. В некоторых вариантах осуществления изобретения газ отводится в другое место, например в атмосферу. Объем 1295 газа в камере 1210 обеспечивает передачу звуковой энергии в виде генери- 18 027514 руемых свистком 1200\ν звуковых волн в жидкость 1202 снаружи устройства 1200 с помощью диафрагмы 1293, а также путем передачи звуковой энергии через стенку остальной части камеры 1210.

На фиг. 17 изображено устройство 1300 подачи текучей среды согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 1300 имеет сравнительно простую конструкцию и не содержит усиливающей камеры с мембраной для передачи звуковой энергии в жидкость снаружи указанного устройства 1300. Вместо этого устройство 1300 содержит камеру 1310, выполненную, по существу, полностью из нержавеющей стали, хотя могут использоваться и другие материалы.

Фиг. 17 (а) представляет собой вид сбоку устройства 1300, а фиг. 17(Ь) представляет собой вид в поперечном разрезе в той же проекции, что и фиг. 17(а).

Устройство содержит камеру 1310, которая также содержит корпус 1325 свистка. Элемент-сопло 1320 и элемент-приемник 1330 соединены с корпусом 1325 свистка аналогично варианту осуществления, изображенному на фиг. 16 и описанному выше.

Корпус 1325 свистка представляет собой, по существу, трубчатую втулку, соосную с элементомсоплом 1320 и элементом-приемником 1330. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 16, корпус 1225 свистка, наоборот, представляет собой не втулку, а, по существу, открытую раму внутри большей камеры 1210. Конфигурация с открытой рамой позволяет снизить поглощение звуковой энергии корпусом 1225 свистка, как указано выше.

Элемент-приемник 1330 закрывает один из концов камеры 1310. В стенке камеры 1310 предусмотрены отверстия 1341, через которые газ, поступающий в устройство 1300 из сопла 1320, может выходить из устройства 1300.

На фиг. 18 изображены (а) вид сбоку и (Ь) вид сверху части колонны 1360 газлифтного насосного устройства согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В колонне 1360 предусмотрено два входных отверстия ОЛ, СВ для газа, каждое из которых обеспечивает подачу потока газа в соответствующий газопровод 1305А, 1305В, выступающий в колонну 1360 перпендикулярно оси ее цилиндра.

Каждый из газопроводов 1305А, 1305В содержит четыре устройства 1300 подачи газа, соединенные с ним Т-образным соединением и выступающие вверх, а также четыре устройства подачи газа, соединенные с ним Т-образным соединением и выступающие вниз.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 18, у каждого из газопроводов 1305А, 1305В устройства 1300, выступающие вверх, образуют пары с соответствующими устройствами 1300, выступающими вниз, при этом такие пары устройств, по существу, соосны. Их общие оси, по существу, параллельны оси цилиндра колонны 1360. Преимущество этой особенности изобретения заключается в возможности снизить гидравлическое сопротивление потоку текучей среды через колонну 1360, поскольку площадь проекции шестнадцати устройств 1300 в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра колонны 1360, будет меньше, чем при несоосном расположении устройств 1300.

Как указывалось выше, в конфигурации, представленной на фиг. 18, колонна 1360 оборудована шестнадцатью устройствами 1300 подачи текучей среды. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления изобретения может использоваться большее или меньшее число устройств 1300.

На фиг. 19 изображено устройство 1400 подачи текучей среды согласно одному из вариантов осуществления изобретения, аналогичное изображенному на фиг. 16. Особенности варианта осуществления, представленного на фиг. 19, которые сходны с особенностями варианта осуществления, представленного на фиг. 16, имеют те же обозначения, которые, однако, начинаются не с цифр 12, а с цифр 14.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 19, элемент-приемник 1430 соединен непосредственно с диафрагмой 1493 и может двигаться вместе с ней. Следует понимать, что расстояние между элементом-соплом 1420 и элементом-приемником 1430 может изменяться во время вибрации диафрагмы 1493. Однако если диафрагма 1493 вибрирует с определенными, заранее заданными значениями частоты, при которых положение элемента-приемника 1430 определяет узел, движение элемента-приемника 1430 будет, по существу, ограничено. В конфигурации, изображенной на фиг. 21, диафрагма 1493 показана вибрирующей с такой частотой, при этом элемент-приемник 1430 остается, по существу, неподвижным во время вибрации диафрагмы 1493. Положения диафрагмы 1493 в определенный момент времени в противоположных положениях отклонения во время работы устройства при определенной частоте показаны на фиг. 19 пунктиром.

На фиг. 20 изображен генератор 1370 микропузырьков согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Генератор 1370 изображен установленным в секции колонны 1360 газлифтного насосного устройства, представленного на фиг. 18, перед устройствами 1300 подачи текучей среды. Генератор 1370 обеспечивает подачу потока микропузырьков в устройства 1300. Следует понимать, что в некоторых конфигурациях генератор 1370 может обеспечивать подачу микропузырьков из его выходного отверстия 1370ОИТ в колонну 1360 таким образом, чтобы микропузырьки попадали в поток жидкости, проходящий через насосное устройство.

На противоположных концах генератора 1370 предусмотрены входное отверстие 1370ΙΝ для жидкости и выходное отверстие 1370ОИТ для жидкости. Жидкость, проходящая через входное отверстие 1370ΙΝ, проходит через сужение 1371, содержащее сужающуюся часть С, горловину Т и расширяющуюся часть Ό. Следует понимать, что угол сужения и угол расширения сужающейся и расширяющейся час- 19 027514 тей С и Ό соответственно могут подбираться таким образом, чтобы оптимизировать работу генератора 1370. Увеличение угла расширения расширяющейся части Ό может вызвать более интенсивное завихрение жидкости, проходящей через расширяющуюся часть Ό. В представленном варианте осуществления внутренний угол расширения 9 расширяющейся части относительно оси А цилиндра колонны 1360 находится в диапазоне примерно 150-160°. Могут использоваться и другие углы.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 20, генератор 1370 имеет четыре газовых форсунки 1375, расположенные по квадратурной схеме возле горловины Т и обеспечивающие нагнетание газа в жидкость, проходящую через горловину Т. Скорость жидкости, проходящей через горловину Т, выше скорости, с которой эта жидкость поступает в колонну 1360 перед генератором 1370, проходя через входное отверстие 1370ΙΝ. Таким образом, сила сдвига, с которой жидкость, проходящая через горловину Т, воздействует на поступающие в горловину Т пузырьки газа, больше, чем в случае нагнетания газа в колонну 1360 в отсутствие горловины. Это приводит к образованию пузырьков более мелких, чем те, которые могли бы образоваться при подаче пузырей в жидкость перед генератором 1370. Кроме того, пузырьки газа, образующиеся в горловине Т, поступают в расширяющуюся часть Ό, где в жидкости возникает завихрение. Это приводит к воздействию на пузырьки значительных сил сдвига. Это, в свою очередь, приводит к дальнейшему уменьшению пузырьков, прежде чем на них начнут воздействовать звуковые волны, генерируемые устройствами 1300 подачи текучей среды.

На фиг. 21 изображен циклонный генератор 1570 микропузырьков, создающий завихрение в жидкости, поступающей в колонну газлифтного насосного устройства согласно одному из вариантов осуществления изобретения, для способствования образованию микропузырьков в жидкости.

Особенности генератора, представленного на фиг. 21, которые сходны с особенностями генератора, представленного на фиг. 20, имеют те же обозначения, которые, однако, начинаются не с цифр 13, а с цифр 15. Как и в варианте осуществления, изображенном на фиг. 20 (и в отличие от варианта осуществления, изображенного на фиг. 13), в варианте осуществления, представленном на фиг. 21, газ нагнетается в генератор в горловине Т трубки V Вентури генератора 1570.

Фиг. 21(а) представляет собой вид в поперечном разрезе генератора 1570, если смотреть на него в направлении, перпендикулярном оси А цилиндра генератора 1570. Фиг. 21(Ь) представляет собой вид вдоль оси А цилиндра, если смотреть в направлении стрелки В.

Генератор 1570 обеспечивает соединение между колонной газлифтного насосного устройства и тяговой трубой, расположенной, по существу, ортогонально колонне, хотя могут использоваться и другие конфигурации. Выходное отверстие 1570ОИТ для жидкости обращено вверх и соединяется с колонной. Входное отверстие 1575 для жидкости обращено в боковом (по существу, горизонтальном) направлении и соединяется с тяговой трубой. Как видно из фиг. 21 (а), жидкость, поступающая в генератор 1570 через входное отверстие 1575, движется при этом в направлении, по существу, тангенциальном по отношению к внутренней стенке генератора 1570, и эта особенность способствует завихрению потока жидкости, проходящего через генератор 1570.

Жидкость, проходящая через генератор 1570, вынуждена проходить через сужение, или трубку Вентури, 1571. Трубка Вентури содержит сужающуюся часть С, у которой площадь поперечного сечения генератора 1570 уменьшается по мере удаления от входного отверстия 1575 для жидкости, горловину Т, имеющую, по существу, постоянную площадь поперечного сечения, и расширяющуюся часть Ό с увеличивающейся площадью поперечного сечения.

В горловине Т предусмотрены входные отверстия 1575 для газа, предназначенные для нагнетания газа в проходящую через горловину Т жидкость. Входные отверстия 1575 расположены на некотором расстоянии друг от друга по периметру горловины Т, при соседние входные отверстия 1575 расположены, по существу, на равном расстоянии друг от друга. В представленном варианте осуществления предусмотрено 12 входных отверстий. Также возможно использование другого числа входных отверстий 1575 и других конфигураций входных отверстий 1575.

При использовании жидкость, проходящая через трубку 1571 Вентури, обеспечивает сдвиг пузырьков газа, образующихся в жидкости при нагнетании газа через входные отверстия 1575. Это приводит к уменьшению размера пузырьков по сравнению с размером пузырьков газа, образующихся в неподвижной жидкости, в равновесном состоянии. Практика показала, что генераторы 1570 микропузырьков представленного на фиг. 21 типа чрезвычайно эффективно создают стабильный поток микропузырьков.

Под судном в данном описании подразумевается любая лодка, корабль или другая плавучая конструкция, имеющая по меньшей мере одну балластную цистерну в форме резервуара для хранения жидкости.

Следует понимать, что согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложены устройство и способ перекачки жидкости, например рециркуляции жидкости в резервуаре для хранения жидкости, с помощью газлифтного насоса. Перфорированный выступ вверху подъемной части газлифтного насоса, описанного в этом документе, позволяет использовать устройство в условиях, когда уровень жидкости в резервуаре может колебаться в широком диапазоне. В газлифте может использоваться не только воздух, но и другие газы, за счет чего можно изменять показатель кислотности и концентрацию растворенных газов, в частности кислорода, в жидкости. Газ может подаваться в газлифт через свисток,

- 20 027514 генерирующий интенсивные звуковые волны и передающий их в жидкость. Эти особенности, будучи использованы в сочетании друг с другом, позволяют использовать данное изобретение для борьбы с инвазивными биовидами в балластной воде танкеров неограниченной мореходности.

Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретения предложено устройство для одновременного обеспечения циркуляции жидкости в резервуаре и изменения концентрации одного или нескольких растворенных в жидкости газов. В некоторых вариантах осуществления изобретения предложено устройство для одновременного обеспечения циркуляции жидкости в резервуаре, изменения концентрации одного или нескольких растворенных в жидкости газов и дополнительного воздействия на жидкость интенсивных звуковых волн.

Используемые в описании и пунктах формулы этой заявки слова содержать и включать и различные производные их формы, например содержащий и включающий, означают включающий, помимо прочего и не предназначены исключать (и не исключают) других веществ, добавок, компонентов, систем или этапов.

Если это не противоречит контексту, в описании и пунктах формулы этой заявки единственное число включает в себя множественное. В частности, в случае использования неопределенного артикля предполагается, что описание включает в себя как единственное, так и множественное число, если это не противоречит контексту.

Особенности, системы, характеристики, составы, химические вещества или группы, описанные в связи с тем или иным аспектом, вариантом или примером осуществления изобретения, применимы к любым другим аспектам, вариантам и примерам осуществления, описанным в настоящей заявке, за исключением случаев несовместимости.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Газлифтное насосное устройство, содержащее колонну с рабочей, по существу, вертикальной частью, через которую жидкая среда может перекачиваться газлифтным способом;

устройство подачи текучей среды для подачи потока газообразной среды в колонну в первой точке колонны, при этом колонна содержит подъемную часть, по существу, со сплошной, неперфорированной стенкой и перфорированную часть, являющуюся частью с перфорированной стенкой, при этом подъемная часть колонны проходит между первой точкой и перфорированной частью колонны;

при этом устройство подачи текучей среды выполнено с возможностью обеспечения подачи потока газообразной среды в колонну таким образом, что происходит подъем газообразной среды через подъемную часть на первое расстояние перед ее попаданием в перфорированную часть;

при этом устройство дополнительно содержит генератор звуковой энергии, при этом генератор звуковой энергии выполнен с возможностью передачи звуковой энергии в жидкую среду, проходящую через колонну;

при этом устройство содержит генератор пузырьков, выполненный с возможностью создания пузырьков газа в находящейся в колонне жидкости, при этом устройство выполнено с возможностью воздействия на пузырьки звуковой энергией, вырабатываемой генератором звуковой энергии.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние вдоль оси колонны от указанной первой точки до перфорированной части колонны представляет собой расстояние, превышающее средний диаметр колонны в первой точке, по существу, в десять и более раз.
3. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что генератор звуковой энергии содержит элемент-сопло, выполненный с возможностью направления потока газообразной среды во входное отверстие или через него в элемент-приемник, расположенный на некотором расстоянии от элемента-сопла, при этом элемент-приемник образует открытую полость, что приводит к возникновению резонанса газообразной среды в элементе-приемнике для выработки звуковой энергии.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор звуковой энергии выполнен с возможностью обеспечения передачи звуковой энергии в жидкую среду с помощью эластичной диафрагмы.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что диафрагма выполнена для обеспечения резонанса при частоте, соответствующей частоте звуковой энергии, вырабатываемой генератором звуковой энергии.
6. Устройство по п.3 или по любому из пп.4 или 5, зависимых от п.3, отличающееся тем, что элемент-приемник прикреплен к диафрагме для обеспечения передачи звуковой энергии, вырабатываемой генератором, в жидкую среду на противоположной стороне диафрагмы.
7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что устройство подачи текучей среды содержит генератор звуковой энергии, при этом предусмотрено нагнетание газообразной среды, используемой для выработки звуковой энергии, в колонну для перекачки текучей среды через колонну.
8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что не предусмотрено нагнетания газообразной среды, используемой для выработки звуковой энергии, в колонну.

- 21 027514
9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что звуковая энергия, вырабатываемая генератором звуковой энергии, включает ультразвуковую энергию.
10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит несколько генераторов звуковой энергии.
11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что генератор содержит суженную часть, через которую вынуждена проходить жидкая среда, при этом суженная часть содержит сужающуюся секцию, площадь поперечного сечения которой уменьшается, секцию горловины и расширяющуюся секцию, площадь поперечного сечения которой увеличивается.
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что выполнено с возможностью нагнетания газообразной среды в находящуюся в колонне жидкую среду в точке, расположенной перед суженной частью.
13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что выполнено с возможностью нагнетания газообразной среды в жидкую среду в секции горловины.
14. Устройство по любому из пп.11-13, отличающееся тем, что выполнено для обеспечения потока жидкой среды, имеющего форму вихря, в суженную часть.
15. Устройство по п.13 или 14, отличающееся тем, что выполнено для создания в суженной части потока жидкой среды в форме вихря путем нагнетания потока жидкой среды в колонну устройства в направлении, являющемся, по существу, тангенциальным по отношению к внутренней поверхности колонны.
16. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что выполнено для создания микропузырьков, диаметр которых находится по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из следующих диапазонов: от примерно 1 до примерно 1000 мкм, от примерно 1 до примерно 500 мкм, от примерно 500 до примерно 1000 мкм и от примерно 100 до примерно 1000 мкм.
17. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит тяговую трубу, соединенную с основанием колонны, при этом тяговая труба проходит в направлении от продольной оси колонны, для затягивания жидкости в колонну из отдаленной от этой колонны области.
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что тяговая труба расположена, по существу, перпендикулярно колонне.
19. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что устройство подачи текучей среды выполнено с возможностью подачи в колонну газа для снижения концентрации одного или нескольких газов в жидкости.
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что газ содержит диоксид углерода.
21. Устройство по любому из пп.19 или 20, отличающееся тем, что газ содержит газовую смесь, содержащую диоксид углерода и азот.
22. Устройство по любому из пп.19-21, отличающееся тем, что газ содержит газовую смесь диоксида углерода, азота и кислорода.
23. Резервуар для хранения жидкости, содержащий устройство по любому из предыдущих пунктов.
24. Резервуар по п.23, отличающийся тем, что устройство содержит тяговую трубу, соединенную с основанием колонны, при этом тяговая труба проходит в направлении от продольной оси колонны, для затягивания жидкости в колонну из отдаленной от этой колонны области, и тем, что резервуар выполнен в виде, по существу, Ь-образного резервуара, при этом колонна расположена в ножной части резервуара, а тяговая труба проходит в опорную часть резервуара в поперечном направлении от ножной части.
25. Морское судно, содержащее балластную цистерну, представляющую собой резервуар по п.23 или 24.
26. Способ обеспечения циркуляции жидкой среды с использованием устройства по п.1, включающий перекачку жидкой среды через колонну газлифтного насоса с использованием эффекта газлифта, при котором поток газообразной среды подают в колонну в ее первой точке, при этом способ включает этап обеспечения подъема газа по подъемной части в колонне на первое расстояние перед попаданием в перфорированную часть колонны, при этом подъемная часть колонны является частью, по существу, со сплошной, неперфорированной стенкой и проходит между первой точкой и перфорированной частью, при этом способ включает воздействие звуковой энергией на жидкость, поднимающуюся в колонне, при этом способ дополнительно включает создание пузырьков газа в жидкости, находящейся в колонне, и воздействие на пузырьки звуковой энергией.
27. Способ по п.26, отличающийся тем, что включает выработку звуковой энергии с помощью устройства в виде свистка, при этом способ включает подачу газообразной среды в устройство в виде свистка для выработки звуковой энергии.
28. Способ по п.27, отличающийся тем, что включает выпуск в колонну газа, подававшегося в устройство в виде свистка, для обеспечения перекачки жидкой среды через колонну.