RU195692U1

RU195692U1 - Device for reducing hydraulic losses in the pipeline

Info

Publication number: RU195692U1
Application number: RU2019132628U
Authority: RU
Inventors: Игорь Сергеевич Ковалев
Original assignee: Игорь Сергеевич Ковалев
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-02-04

Abstract

Полезная модель относится к области строительства и транспортировки жидких и газообразных продуктов с помощью магистральных трубопроводов, выполненных из стальных или пластмассовых (полиэтиленовых) материалов. Устройство состоит из размещенного на наружной поверхности трубопровода 1 вибратора 2, основание 3 которого жестко соединено с хомутом 4, закрепленным на трубопроводе 1 болтами 5. Вибрация большой частоты и малой амплитуды передается на внутреннюю поверхность стенки трубопровода и разрушает пограничный слой жидкости, контактирующей со стенкой. В результате снижается сопротивление трения на внутренней стенке трубопровода и, соответственно, гидравлические потери в трубопроводе. Генерируемая вибратором амплитуда вибрации не оказывает отрицательного влияния на прочность конструктивных элементов трубопровода при длительной эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of construction and transportation of liquid and gaseous products using trunk pipelines made of steel or plastic (polyethylene) materials. The device consists of a vibrator 2 located on the outer surface of the pipeline 1, the base 3 of which is rigidly connected to the clamp 4, bolted to the pipeline 1. Vibration of high frequency and small amplitude is transmitted to the inner surface of the pipeline wall and destroys the boundary layer of liquid in contact with the wall. The result is reduced friction resistance on the inner wall of the pipeline and, accordingly, hydraulic losses in the pipeline. The vibration amplitude generated by the vibrator does not adversely affect the strength of the structural elements of the pipeline during long-term operation. 2 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области строительства и транспортирования жидких и газообразных продуктов с помощью магистральных трубопроводов, выполненных из стальных или пластмассовых (полиэтиленовых) материалов. В качестве продуктов для транспортирования могут быть природный газ, нефть, вода, масла, растворы, эмульсии и суспензии, расплавы полимеров и другие ньютоновские и неньютоновские жидкости.The utility model relates to the field of construction and transportation of liquid and gaseous products using trunk pipelines made of steel or plastic (polyethylene) materials. The transportation products may include natural gas, oil, water, oils, solutions, emulsions and suspensions, polymer melts and other Newtonian and non-Newtonian liquids.

Известны устройства для уменьшения гидравлического сопротивления трубопровода за счет подачи в пограничный слой на внутренней поверхности трубопровода маловязкой жидкости, воды, пара, эмульсий, химических реагентов, полимерных растворов и проч. (1). Недостатком данных устройств являются необходимость дополнительных затрат на эти материалы и сложности, связанные с необходимостью их последующего удаления из транспортируемого продукта.Known devices for reducing the hydraulic resistance of the pipeline by feeding low-viscosity liquid, water, steam, emulsions, chemicals, polymer solutions, etc. into the boundary layer on the inner surface of the pipeline. (1). The disadvantage of these devices is the need for additional costs for these materials and the difficulties associated with the need for their subsequent removal from the transported product.

Известны трубопроводы для текучей среды, снабженные на своей внутренней поверхности покрытием с малым сопротивлением трения потоку. Однако нанесение таких покрытий является довольно трудоемкой операцией, что удорожает стоимость изготовления трубопровода. Кроме того, такие покрытия стойки не ко всем текучим средам, так что их применение ограничено (2).Known pipelines for the fluid, equipped on its inner surface with a coating with low friction resistance to flow. However, the application of such coatings is a rather time-consuming operation, which increases the cost of manufacturing the pipeline. In addition, such coatings are not resistant to all fluids, so their use is limited (2).

Известно, принятое в качестве прототипа устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе (3), включающее средство для закручивания потока жидкости, выполненное из проволоки в виде цилиндрической пружины с наружным диаметром равным внутреннему диаметру трубопровода.… Недостатком прототипа является то, что пружина установлена по всей длине трубопровода, что значительно повышает его материалоемкость и стоимость. Установка пружины в действующие трубопроводы требует их предварительного демонтажа, что существенно увеличивает стоимость практического применения данного устройства.It is known that a device for reducing hydraulic losses in a pipeline (3), adopted as a prototype, includes means for swirling a fluid flow made of wire in the form of a cylindrical spring with an outer diameter equal to the inner diameter of the pipeline. ... The disadvantage of the prototype is that the spring is installed throughout the length of the pipeline, which significantly increases its material consumption and cost. The installation of the spring in existing pipelines requires their preliminary dismantling, which significantly increases the cost of practical application of this device.

Целью предложенной полезной модели являютсяThe purpose of the proposed utility model is

- обеспечение снижения гидравлических потерь на действующих и строящихся трубопроводах без существенных дополнительных затрат,- ensuring the reduction of hydraulic losses on existing and under construction pipelines without significant additional costs,

- уменьшение отложений твердых фракций в нижней части поперечного сечения трубопроводов и, соответственно, снижение затрат на их очистку,- reduction of deposits of solid fractions in the lower part of the cross section of the pipelines and, accordingly, reducing the cost of cleaning them,

- уменьшение акустических шумов при эксплуатации трубопроводов.- reduction of acoustic noise during operation of pipelines.

Поставленная цель достигается в конструкции устройства для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе тем, что оно содержит установленный на его наружной поверхности вибратор, основание которого жестко соединено с хомутом, охватывающим трубопровод по окружности наружной поверхности, при этом вибратор содержит поворотный вал с эксцентриком или выполнен с возможностью использования электромагнетизма.The goal is achieved in the design of the device to reduce hydraulic losses in the pipeline in that it contains a vibrator mounted on its outer surface, the base of which is rigidly connected to a clamp covering the pipeline around the circumference of the outer surface, while the vibrator contains a rotary shaft with an eccentric or use of electromagnetism.

Полезная модель поясняется схематическими чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид трубопровода с предложенным устройством, а на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1.The utility model is illustrated by schematic drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the pipeline with the proposed device, and in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Предложенное устройство состоит из размещенного на наружной поверхности трубопровода 1 вибратора 2, основание 3 которого жестко соединено (например, сваркой) с хомутом 4, состоящим из двух половин, закрепленных на трубопроводе 1 болтами 5 (фиг 1 и 2).The proposed device consists of a vibrator 2 located on the outer surface of the pipeline 1, the base 3 of which is rigidly connected (for example, by welding) with a clamp 4, consisting of two halves, mounted on the pipeline 1 with bolts 5 (Figs. 1 and 2).

Предложенное устройство работает следующим образом. Вибратор 2 с хомутом 4 устанавливается на наружной поверхности трубопровода 1. Плотность контакта хомута 4 с наружной поверхностью стенки трубопровода 1 обеспечивается затяжкой болтов 5. Вибратор 2 включается в работу от электросети или от аккумуляторной батареи (на чертеже не показаны). Вибрация от вибратора 2 через основание 3 и хомут 4 передается на внутреннюю поверхность стенки трубопровода 1. При этом происходит разрушение (скалывание) пограничного слоя жидкости (газа) на внутренней поверхности стенки трубопровода 1, так как вибрация нарушает структуру связи молекул жидкости в прилегающем к стенке слое (4). В результате резко снижается вязкость жидкости в слое, прилегающем к внутренней поверхности стенки, скорость потока жидкости в трубопроводе возрастает, а сопротивление трения снижается, как и гидравлические потери в трубопроводе. Повышение скорости потока ведет к уменьшению отложений в нижней части поперечного сечения трубопровода, а снижение интенсивности турбулентных пульсаций в ядре потока приводит к уменьшению акустических шумов (4).The proposed device operates as follows. The vibrator 2 with the clamp 4 is installed on the outer surface of the pipe 1. The contact density of the clamp 4 with the outer surface of the wall of the pipe 1 is ensured by tightening the bolts 5. The vibrator 2 is switched on from the mains or from the battery (not shown). The vibration from the vibrator 2 through the base 3 and the clamp 4 is transmitted to the inner surface of the wall of the pipeline 1. In this case, the boundary layer of liquid (gas) is destroyed (chipping) on the inner surface of the wall of the pipeline 1, since the vibration breaks the structure of the connection of the liquid molecules in the wall adjacent to layer (4). As a result, the viscosity of the liquid in the layer adjacent to the inner surface of the wall decreases sharply, the fluid flow rate in the pipeline increases, and the friction resistance decreases, as does the hydraulic loss in the pipeline. An increase in the flow velocity leads to a decrease in deposits in the lower part of the pipeline cross section, and a decrease in the intensity of turbulent pulsations in the flow core leads to a decrease in acoustic noise (4).

Расстояние между отдельными вибраторами и их общее количество на длине трубопровода находится в прямо пропорциональной зависимости от требуемой пропускной способности трубопровода.The distance between the individual vibrators and their total number along the length of the pipeline is directly proportional to the required throughput of the pipeline.

Амплитуда вибраций, сообщаемых стенке трубопровода не превышает величину, допустимую по условиям сохранения прочности конструктивных элементов трубопровода в длительной эксплуатации.The amplitude of the vibrations communicated to the wall of the pipeline does not exceed the value allowed under the conditions of maintaining the strength of the structural elements of the pipeline in long-term operation.

Литература.Literature.

1. Авт. свид. №364493, класса МПК В63в 1/34, опубл. 28.12.1973 г., бюл. №5.1. Auth. testimonial. No. 364493, IPC class B63v 1/34, publ. 12/28/1973, bull. No. 5.

2. Патент РФ №2485360, класса МПК F15B 1/06, опубл. 27.02.2008 г.2. RF patent No. 2485360, IPC class F15B 1/06, publ. 02/27/2008

3. Патент РФ №2285198, класса МПК F15B 1/06 jn 10.10.2006 г.3. RF patent No. 2285198, IPC class F15B 1/06 jn 10/10/2006

4. С.А. Ищенко, А.А. Бондарец Влияние вибрации поверхности, омываемой полуограниченной струей на характеристики ее пограничного слоя. ISSN 1813-1166 Вiсник НАУ, 2010 г., №2.4.S.A. Ischenko, A.A. Bondarets Effect of surface vibration washed by a semi-limited jet on the characteristics of its boundary layer. ISSN 1813-1166 Visnik NAU, 2010, No. 2.

Claims

1. Device for reducing hydraulic losses in the pipeline, characterized in that it contains a vibrator mounted on its outer surface, the base of which is rigidly connected to a clamp covering the pipeline around the circumference of the outer surface.

2. The device according to claim 1, characterized in that the vibrator comprises a rotary shaft with an eccentric.

3. The device according to p. 1, characterized in that the vibrator is made with the possibility of using electromagnetism.