RU21534U1 - Гидропневматическое устройство - Google Patents

Abstract

Гидропневматическое устройство, содержащее сопловую и пульсационную камеры, пульсопровод, пневматический пульсатор, камеру смешения с приемным отверстием в нижней части, напорный трубопровод и воздушные патрубки, верхняя стенка сопловой камеры выполнена конической с окнами, имеющими обратные шаровые клапаны, нижняя часть пульсационной камеры отстоит от днища на 0,2-0,25 диаметра последней, в боковой цилиндрической стенке сопловой камеры и в ее днище расположены отверстия и щели, профилированные наружу, в приемном отверстии камеры смешения установлен обратный шаровой клапан и отверстие расположено на расстоянии 0,3-0,35 диаметра пульсационной камеры от днища, воздушные патрубки установлены на напорном трубопроводе с шагом 0,5-0,75 м, ширина щелей и диаметр отверстий не превышает 0,5 диаметра приемного отверстия камеры смешения, а суммарная площадь щелей и отверстий составляет 0,7-0,8 площади пульсационной камеры.

Description

2001119517

:.,r

Гидропневматическое устройство

Полезная модель касается устройств для перемешивания и транспортирования радиоактивных осадков со дна водоемов-хранилищ радиоактивных отходов.

Известно гидропневматическое устройство 1 для перемешивания тяжелых пульп в емкости, содержаш;ее сопловую и пульсационную камеры, пульсопровод и пневматический пульсатор, верхняя стенка сопловой камеры выполнена конической с окнами, внутри сопловой камеры установлены клапаны для перекрытия окон, каждый из которых имеет шарнирно закрепленный на стенке пульсационной камеры рычаг, снабженный наклонной лопастью для закрытия клапана при повышении давления в пульсационной камере.

Устройство работает следующим образом. Импульс воздуха, заданный пульсатором вытесняет пульпу из пульсационной камеры (такт вытеснения) до начала конуса. Пульпа, проходя через сопла сопловой камеры в виде струй вызывает перемешивание осадка в емкости, препятствуя его осаждению. Под действием потока пульпы в

OB OIF 5/00 F15B 21/12

пульсационной камере, закрепленные на рычагах лопасти, перемещают к окнам клапаны, которые под действием растущего давления в пульсационной камере самоуплотняются. При сообщении пульсационной камеры с атмосферой давление в ней падает и под действием силы тяжести и избыточного давления с внещней стороны окон клапаны открываются. Происходит быстрое заполнение пульсационной камеры (такт заполнения), после чего цикл повторяется. Объем вытесненной пульпы, а следовательно и интенсивность перемещивания определяется положением верхнего и нижнего уровней пульпы в пульсационной камере. Поступление через окна менее концентрированной пульпы из верхних слоев и вытеснение ее к основанию емкости способствует более равномерному и интенсивному перемешиванию пульпы во всей емкости.

Недостатком этого устройства является ограниченная интенсивность перемещивания, малая надежность, что увеличивает эксплуатационные затраты, особенно при перемешивании радиоактивных отходов.

Малая надежность устройства обусловлена сравнительно быстрой изнашиваемостью шарниров при попадании в них твердых частиц пульпы. Износ шарниров приводит к незакрытию окон и как следствие этому.

устройство прекращает перемешивание пульпы. Для устранения этого недостатка необходимо устройство демонтрфовать, отмыть его от радиоактивности, отремонтировать и установить вновь, что в условиях работы с радиоактивными отходами создает дополнительное радиационное воздействие на обслуживающий персонал.

Кроме того, для безбарботажной работы устройства необходимо, чтобы нижний уровень пульпы при такте вытеснения не достигал окон сопловой камеры, иначе будет прорыв сжатого воздуха (барботаж) в емкость, т.к. герметичность клапанов не достаточна для воздуха ввиду попадания под уплотненную поверхность твердых частиц пульпы. Таким образом положение нижнего уровня пульпы ограничивает объем вытесняемой пульпы за цикл, а следовательно уменьшается интенсивность перемешивания.

Для транспортирования растворов и пульп применяются эрлифты 2. Эрлифты конструктивно просты и надежны в работе, что и явилось основанием их применения для транспортирования радиоактивных растворов.

Эрлифты 3 содержат камеру смешения с приемным отверстием в нижней части, напорный трубопровод и воздушный патрубок.

Принцип действия эрлифта, погруженного в жидкость на глубину t сводится к следующему: сжатый воздух непрерывно поступает по воздушному патрубку в камеру смешения под давлением, соответствующему заглублению этого трубопровода на величину гидростатического столба t, где смешивается с жидкостью и образует множество пузырьков, которые под действием подъемной силы устремляются вверх по напорному трубопроводу, увеличиваясь в объеме по мере приближения к верхнему (выходному) его сечению. Давление, которое оказывают поднимающиеся пузырьки на жидкость, вследствие сил вязкости, передается на всю жидкость, которая приводится в движение и поднимается на высоту h. Таким образом, комплекс газовых пузырьков можно рассматривать как поршень, а сам эрлифт, как поршневой насос.

Недостатками известных эрлифтов являются малые создаваемые напоры, низкая надежность работы и низкая производительность, а также высокие эксплуатационные затраты при откачке жидкостей, содержащих твердые механические частицы (пульпы).

Низкая надежность работы обусловлена тем, что невозможно обеспечить стабильную работу эрлифта, даже при предварительной

подготовке пульпы (псевдоожижение пульпы перед приемпым отверстием до требуемого Т:Ж), поскольку пульпа в напорной линии имеет склонность к оседанию и Т:Ж увеличивается, что приводит к возрастанию сопротивления в напорной линии, при этом производительность падает, а подаваемый воздух начинает выходить в обратную сторону, в приемное отверстие, что приводит к остановке работы эрлифта. Для того чтобы эрлифт опять начал работать, необходимо извлечь эрлифт из жидкости, очистить напорную линию от твердых взвесей и установить его вновь.

Также невозможно запустить эрлифт после его нештатной остановки (например, когда отключили сжатый воздух), т.к. пульпа оседает в напорном трубопроводе, и вновь подаваемый воздух выходит в приемное отверстие. Для запуска эрлифта необходимо проделать ранее перечисленные операции, что в условиях транспортировки радиоактивных растворов создает дополнительное радиационное воздействие на обслуживающий персонал.

Кроме того, известный эрлифт при транспортировке донных отложений не может быть сразу опущен на эти осадки ввиду вероятной забивки ими приемного отверстия, поэтому его запускают в осветленной фазе, а затем медленно опускают на донные отложения, фиксируют его

положение и по мере выработки воропки опускают ниже, что в условиях дистанционной эксплуатации весьма не просто осуществить.

Предлагаемое изобретение решает следующие технические задачи:

повышение интенсивности перемешивания;

увеличение надежности перемешивания и транспортирования;

увеличение напора при транспортировании;

снижение эксплуатационных затрат;

одновременно перемешивает донные осадки и транспортирует пульпу на переработку.

Для достижения этого нового технического результата гидропневматическое устройство, содержащее сопловую и пульсационную камеры, пульсопровод, пневматический пульсатор, камеру смешения с приемным отверстием в нижней части, напорный трубопровод и воздушные патрубки, верхняя стенка сопловой камеры выполнена конической с окнами, имеющие обратные шаровые клапаны, нижняя часть пульсационной камеры отстоит от днища на 0,2-0,25 диаметра последней, в боковой цилиндрической стенке сопловой камеры и в ее днище расположены отверстия и щели профилированные наружу, в

приемном отверстии камеры смешения установлен обратный шаровой клапан и отверстие расположено на расстоянии 0,3-0,35 диаметра пульсационной камеры от днища, воздушные патрубки установлены на напорном трубопроводе с шагом 0,5-0,75м, ширина ш;елей и диаметр отверстий не превышает 0,5 диаметра приемного отверстия камеры смешения, а суммарная плош;адь ш;елей и отверстий составляет 0,7-0,8 плош;ади пульсационной камеры.

Предлагаемое гидропневматическое устройство изображено на рисЛ, содержит сопловую 1 и пульсационную 2 камеры, пульсопровод 3, пневматический пульсатор 4, камеру смешения 5 с приемным отверстием 6 в нижней части, напорный трубопровод 7 и воздушные патрубки 8,9,10, верхняя стенка 11 сопловой камеры выполнена конической с окнами 12, имеющие обратные шаровые клапаны 13, нижняя часть пульсационной камеры 2 отстоит от днища 14 на 0,2-0,25 диаметра последней, в боковой цилиндрической стенке 15 сопловой камеры 1 и в ее днище 14 расположены отверстия 16 и щели 17 профилированные наружу, в приемном отверстии 6 камеры смешения 5 установлен обратный шаровой клапан 18 и отверстие расположено на расстоянии 0,3-0,35 диаметра пульсационной камеры 2 от днища 14, воздущные патрубки 9,10

установлены на напорном трубопроводе 7 с шагом 0,5-0,75м, ширина ш;елей 17 и диаметр отверстий 16 не превышает 0,5 диаметра приемного отверстия 6 камеры смешения 5, а суммарная плош;адь ш;елей и отверстий составляет 0,7-0,8 плош;ади пульсационной камеры 2.

Гидропневматическое устройство, установленное на дно емкости (водоема) и зафиксированное в этом положении работает следуюш;им образом:

Включается э/двигатель, который через редуктор (на рис.1 не показан) приводит во враш;ение золотник пульсатора 4 и поступающий сжатый воздух в пульсатор преобразуется в импульсы давления с определенной частотой. Эти импульсы передаются по пульсопроводу 3 в пульсационную камеру 2 и приводят находяшуюся в ней жидкость в возвратно-поступательное движение. Под действием давления над уровнем жидкости (такт вытеснения) в пульсационной камере 2 жидкость выталкивается через отверстие 16 и щели 17 в виде струй, которые вызывают взмучивание осадка и его перемешивание. При сообщении пульсационной камеры с атмосферой давление в пульсационной камере падает и образовавшаяся усредненная пульпа заполняет пульсационную камеру вновь (такт заполнения). Далее цикл повторяется. Заполнение 8

пульпы происходит через отверстия 16 и щели 17 и менее концеитрированиой пульпой через окиа 12, что ускоряет заполнение пульсационной камеры 2. По истечении 10-15 мин включается подача воздуха в камеру смешения 5, начинает работать эрлифт, и пульпа транспортируется на переработку. Работа эрлифта аналогична ранее описанной, с той лишь разницей, что обратный клапан 18 не позволяет выходить сжатому воздуху в приемное отверстие и поэтому эрлифт работает устойчиво следуюп1;им образом. Камера смешения 5 под действием гидростатического столба t заполняется через приемное отверстие и обратный шаровой клапан 18 пульпой. Сжатый воздзос поступает по воздушному патрубку 8 в камеру смешения, при этом обратный клапан закрывается, под действием давления сжатого воздуха нарастающее давление преодолевает сопротивление в напорном трубопроводе, а пузырьки воздуха псевдоожижают ее и устремляются вместе с пульпой к верхнему выходному отверстию напорной трубы. При автоматическом достижении определенной степени разбавления пульпы воздушными пузырьками, гидростатический столб пульпы в напорной линии становится легче гидростатического столба t пульпы не обогащенной воздухом, поэтому давление этого столба открывает

обратный клапан 18, благодаря чему пульпа начинает затекать в камеру смешения 5 и далее в напорный трубопровод 7.

Как только давление в напорном трубопроводе 7 начинает возрастать вследствие увеличения Т:Ж пульпы, клапан 18 закрывается, давление автоматически опять начинает увеличиваться и цикл автоматического псевдоожижения повторяется.

При плановой остановке работы эрлифта, оставшаяся в напорной трубе 7 пульпа отстаивается, поэтому для нового запуска эрлифта в работу требуется увеличивать давление сжатого воздуха, что не всегда возможно. В этом случае, для распульповки отстоявшегося осадка пульпы, подается сжатый воздух через дополнительные воздушные трубопроводы 9 и 10, а после распульповки напорной линии эрлифт начинает работать по ранее описанной схеме.

Испытания опытного образца гидропневматического устройства показали, что напор создаваемый эрлифтом на 20 % увеличивается за счет импульса давления, поступаюш;его в пульсационную камеру на перемешивание пульпы, при этом эрлифт устойчиво работает, а после остановки надежно запускается. Испытания также показали, что пульпа надежно перемешивается и транспортируется с Т : Ж от 1:10 до 1: 3. 1.А.С. № 613141, F15B 21/12, BOIF 5/00, Б.И. № 24, 1978.

2.Vergleih von Forder und Doziersistemen in Extraktionszyklien der Anlagen Hanford, Eurocheinie, NFS, Baruwell, Exon, Thiemig/Von D.Leuchtmann imd M.Kluth - Taschenbucher, Band 91, Chtmie der Nuklearen Entsorgnung, Verlag Karl Thiemig, Mimchen, 1980,387,168-182. З.И.А.Логов. Пневматические насосы, M.I962, с.65-73. 11

Литература

Claims (1)

1. Гидропневматическое устройство, содержащее сопловую и пульсационную камеры, пульсопровод, пневматический пульсатор, камеру смешения с приемным отверстием в нижней части, напорный трубопровод и воздушные патрубки, верхняя стенка сопловой камеры выполнена конической с окнами, имеющими обратные шаровые клапаны, нижняя часть пульсационной камеры отстоит от днища на 0,2-0,25 диаметра последней, в боковой цилиндрической стенке сопловой камеры и в ее днище расположены отверстия и щели, профилированные наружу, в приемном отверстии камеры смешения установлен обратный шаровой клапан и отверстие расположено на расстоянии 0,3-0,35 диаметра пульсационной камеры от днища, воздушные патрубки установлены на напорном трубопроводе с шагом 0,5-0,75 м, ширина щелей и диаметр отверстий не превышает 0,5 диаметра приемного отверстия камеры смешения, а суммарная площадь щелей и отверстий составляет 0,7-0,8 площади пульсационной камеры.