УСТРОЙСТВО ШЕСТЕРЕНКО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ
SHESTERENKO'S DEVICE TO DISPERSE GAS-FLUID MIX

Предлагаемое изобретение относится к области диспергирования газожидкостной смеси и устройств эрлифта (для поднятия жидкости на большую высоту) и для устройств разгона газожидкостной смеси до сверхзвуковых скоростей.
Прототип
Устройство Шестеренко диспергирования газожидкостной смеси, содержащее установленные между входным и выходным сечениями герметично соединенные между собой сопла, между которыми выполнена не менее чем одна полость, источник давления для жидкости и систему подачи газа (см. патент RU 2279907 С2).
Недостатком прототипа являются высокие энергозатраты при эрлифте.
Аналог 1
Насадок Шестеренко, содержащий установленные между входным и выходным сечениями герметично соединенные между собой сопла, между которыми выполнена не менее чем одна полость, источник давления для жидкости и систему подачи газа (см. патент RU 2272678 С2).
Недостатком аналога 1 являются высокие энергозатраты при эрлифте.
Аналог 2
Насадок Шестеренко, содержащий установленные между входным и выходным сечениями герметично соединенные между собой сопла, между которыми выполнена не менее чем одна полость, источник давления для жидкости и систему подачи газа (Шестеренко Н.А. Применение законов газовой динамики в решении прикладных задач. Вечный двигатель второго рода. - М.: ЦП «Васиздаст», 2007 г. 46 с. - 190 с).
Недостатком аналога 2 являются высокие энергозатраты при эрлифте.
Задачей изобретения является расширение области применения, повышение эффективности и снижение энергозатрат при эрлифте.
Для достижения указанной цели входное сечение заглублено в жидкость для создания гравитационного давления жидкости, а система подачи газа подведена не менее чем в одну полость, находящуюся в жидкости.
Также выходное сечение этого устройства введено с зазором во входное сечение такого же устройства с соплами большего размера, находящимися в жидкости.
На фиг.1 изображено устройство диспергирования газожидкостной смеси, содержащее установленные между входным 1 и выходным 2 сечениями герметично соединенные между собой сопла 3-9, между которыми выполнены полости 10, 11 и 12, систему подачи газа, содержащую компрессор 13, ресивер 14, трубопроводы 15 и 16, вентили 17 и 18. Устройство также имеет козырек 19, емкость 20, трубы 21 и 22, расширение 23, трубопровод 24. ЗЖ - зеркало жидкости. Емкость 20 может быть заменена естественным водоемом.
На фиг.2 изображено устройство, где дополнительно к сказанному имеются трубопроводы 25 и 26 с вентилями 27 и 28, а также насос 29.
На фиг.3 изображен вариант, где выходное 2 сечение устройства (насадка Шестеренко) 30 с зазором 31 введено во входное 32 сечение такого же устройства (насадка Шестеренко) 33 с соплами 34-39 большего размера, находящимися в жидкости. В этом варианте устройства также имеются компрессор 40, ресивер 41, трубопровод 42 с вентилем 43, выходное 44 сечение, трубопровод 45 с вентилем 46 и полости 47, 48 и 49. С вариантами насадков Шестеренко, которые могут быть применены в рассматриваемом устройстве диспергирования газожидкостной смеси, более подробно можно ознакомится в аналоге.
Устройство работает следующим образом.
Включается компрессор 13, открываются полностью вентили 17 и 18. Давление в ресивере 14 держится выше давления, создаваемого жидкостью на уровне входного сечения 1. В результате продуваются все сопла и полости газом с полным вытеснением из них жидкости в трубопровод 22. Затем постепенно перекрывается до рабочего режима вентиль 17, а жидкость поступает через входное сечение 1 в сопло 3 вместе с газом, подведенным через трубопровод 16. За счет эффекта эжекции в полостях 10, 11 и 12 возникает разрежение, которое способствует мгновенному закипанию жидкости в соплах 3, 4, 5 и 6.
Между входным 1 и выходным 2 сечениями газожидкостной поток разгоняется до сверхзвуковых скоростей. От сопла 3 до выходного сечения насадка образуется разрежение, которое с давлением жидкости на входном 1 сечении позволяет в сопле с наименьшим сечением разогнать газодинамический поток (газожидкостная смесь, нефть и др. жидкости, которые в сопле закипают и становятся газожидкостной смесью) до скорости звука, а за ним до сверхзвуковой скорости. Соплом с наименьшим сечением может быть сопло 3 или другое, что диктуется физическими свойствами газодинамического потока.
По трубе 21 газодинамический поток попадает в емкость 20. Жидкость стекает вниз, а газ, минуя расширение 23, через трубопровод 24, компрессор 13 подается в трубопровод 16 и в сопло 3. Газожидкостной высокодисперсный поток из выходного 2 сечения подается в трубопровод 22. Эта схема может быть применима для нефтепровода.
На фиг.2 изображен вариант, когда первоначально жидкость подается насосом 29.
На фиг.3 изображен вариант, когда в емкости 20 установлено два насадка 30 и 33 (их может быть значительно больше) с зазором 31 между ними. В каждом насадке процесс происходит аналогично указанному выше. Количество газа для поддержания рабочего режима зависит от физических свойств жидкости, от количества насадков и их геометрических параметров.
Продувка полостей насадка газом в режиме запуска и использование столба гравитационного давления жидкости позволит значительно сократить энергозатраты на рабочем режиме для эрлифта и расширить область применения устройства диспергирования газожидкостной смеси. Значительное заглубление входного сечения позволяет получить на рабочем режиме гиперзвуковую реактивную струю, которую можно использовать для различных технических задач.