Устройство для подъема жидкости по трубе

 

Изобретение относится к области устройств и способов для транспортировки и подъема жидкостей. Обеспечивает возможность подъема неэлектропроводящей неметаллической жидкости, например воды, нефти, нефтепродуктов. Сущность изобретения: устройство для подъема жидкости по трубе, содержащее статор линейного асинхронного двигателя, охватывающий трубу, и электропроводящее вещество внутри трубы, отличающееся тем, что в качестве электропроводящего вещества используются твердые, электропроводящие частицы с плотностью, превышающей плотность жидкости.

Изобретение относится к области устройств и способов для транспортировки и подъема жидкостей.

Известен ряд устройств для транспортировки и подъема жидкостей. К ним относятся: поршневые, электроцентробежные, винтовые насосы и др. Недостатками этих способов являются сложность конструкции, а также сложность борьбы с различными отложениями, например, при подъеме нефти с асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО), на рабочих деталях устройств и связанная с этим необходимость их регулярной очистки и ремонта.

Наиболее близким к предложенному является устройство для перелива жидкого металла, содержащее электромагнитный насос и металлопровод, образующий с каналом электромагнитного насоса транспортный канал, при этом электромагнитный насос выполнен в виде цилиндрического или плоского линейного двигателя, имеющего канал, вокруг которого размещен индуктор в виде двух половинок раздвинутого статора короткозамкнутого асинхронного двигателя, снабженное блоком регулирования перелива, включающим регулятор тока, установленный в цепи подачи тока в обмотки индуктора электромагнитного насоса, и датчик наличия жидкого металла или электропроводящей жидкости, установленный в металлопроводе и выполненный с возможностью отключения указанных обмоток от цепи подачи тока при попадании жидкого металла или электропроводящей жидкости в металлопровод (патент РФ 2225279, МПК 7 B22D 39/00, Н02К 44/00, заявлено 2002.06.05, опубликовано 2004.03.10).

Известное устройство не обеспечивает возможности подъема неэлектропроводящей неметаллической жидкости, например воды, нефти, нефтепродуктов.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности подъема неэлектропроводящей неметаллической жидкости, например воды, нефти, нефтепродуктов.

Технический результат достигается тем, что устройство для подъема жидкости по трубе, включающее статор линейного асинхронного двигателя, охватывающий трубу, и электропроводящее вещество внутри трубы, содержит в качестве электропроводящего вещества твердые, электропроводящие частицы с плотностью, превышающей плотность жидкости.

Устройство для подъема жидкости по трубе представлено на фиг.1. Здесь:

1. Статор линейного асинхронного двигателя.

2. Электропроводящие частицы.

3. Труба.

4. Жидкость.

5. Верхний расчетный уровень.

6. Нижний расчетный уровень.

7. Выходное отверстие.

Статор линейного асинхронного двигателя 1 охватывает трубу 3, выполненную из неферромагнитного материала. Внутри трубы 3 находится поднимаемая жидкость 4 с включенными в ее состав электропроводящими частицами 2.

В качестве статора линейного асинхронного двигателя 1 использован статор трубчатого линейного асинхронного двигателя. Этот двигатель можно получить, если плоский линейный асинхронный двигатель мысленно свернуть в трубку вокруг оси, параллельной направлению движения бегущего магнитного поля. В трубчатом двигателе обмотка статора принимает вид уложенных друг на друга цилиндрических катушек (Специальные электрические машины / А.И.Бертинов, Д.А.Бут, С.Р.Мизюрин и др.; под ред. А.И.Бертинова. - М., Энергоиздат, 1982. - С.183-186). Тип и характеристики линейного двигателя подбираются таким образом, чтобы обеспечить необходимую величину напряженности магнитного поля и, соответственно, необходимую величину силы, действующей на электропроводящие частицы 2. Длина статора линейного асинхронного двигателя 1 подбирается в зависимости от конкретных условий использования.

Электропроводящие частицы 2 имеют плотность больше плотности жидкости 4, в результате чего, в отсутствие магнитного поля, они под действием силы тяжести движутся вниз. В качестве материала электропроводящих частиц 2 можно использовать, например, алюминий и его сплавы.

По длине статора линейного асинхронного двигателя 1 выбираются положения нижнего 6 и верхнего 5 расчетных уровней, между которыми происходит возвратно-поступательное движение электропроводящих частиц 2. Нижний расчетный уровень 6 находится выше нижнего торца статора 1, а верхний расчетный уровень 5 находится ниже верхнего торца статора 1. Уровень поднимаемой жидкости находится выше нижнего расчетного уровня.

Устройство работает следующим образом.

Цикл работы устройства состоит из рабочего и холостого хода. При рабочем ходе обмотки статора 1 подключаются к источнику многофазного переменного напряжения и создают бегущее магнитное поле, которое наводит в электропроводящих частицах 2 вихревые ЭДС и токи, взаимодействующие с этим полем, в результате чего электропроводящие частицы 2 смещаются вверх вдоль трубы 3 в направлении движения бегущего магнитного поля, вызывая поднятие уровня жидкости 4. Электропроводящие частицы 2 достигают верхнего расчетного уровня 5. Порция поднятой жидкости 4 выливается в выходное отверстие 7 трубы 3.

При холостом ходе прекращается подача тока на обмотки статора линейного асинхронного двигателя 1, и частицы 2 под действием силы тяжести опускаются от верхнего расчетного уровня 5 до нижнего расчетного уровня 6. Далее цикл повторяется. Интервалы времени рабочего и холостого хода предварительно определяются экспериментальным путем.

Возможен вариант, когда при холостом ходе, питание обмотки статора 1 осуществляется таким образом, что бегущее магнитное поле направлено вниз, в этом случае электропроводящие частицы 2 будут опускаться вниз под действием силы, вызываемой бегущим магнитным полем, и силы тяжести.

При необходимости возможно использование удерживающих сеток на верхнем 5 и нижнем 6 расчетных уровнях с целью предотвращения ухода частиц 2 из участка трубы 3 между верхним 5 и нижним 6 расчетными уровнями.

Устройство может быть использовано для подъема жидкостей (воды, нефти и т.п.) из скважин.

Использование данного способа, например, для поднятия нефти из скважины может уменьшить отложение АСПО на стенках трубы 3, так как они будут преимущественно откладываться на электропроводящих частицах 2, имеющих большую суммарную площадь поверхности. Возможна периодическая выемка электропроводящих частиц 2 для очистки их от загрязнений. Извлеченные электропроводящие частицы 2 очищаются от АСПО и могут использоваться повторно.

Также при использовании данного способа для поднятия нефти из скважины осуществляется магнитное воздействие на поднимаемую нефть, что приводит к предотвращению осаждения АСПО на поверхности нефтяного оборудования. Данный эффект описан, например, в патенте РФ 2256781, МПК7 Е21В 43/16 (заявлено 2004.01.08, опубликовано 2005.07.20). В этом способе осуществляется намагничивание нефтегазосодержащего пласта и его призабойной зоны закачкой в них раствора, содержащего взвешенные твердые магнитные частицы, обладающие постоянным магнитным полем, затем осуществляют возбуждение намагниченного нефтегазосодержащего пласта и его призабойной зоны воздействием на их магнитное поле источником постоянного магнитного поля при периодических его перемещениях вниз - вверх вдоль нефтегазосодержащего пласта.

Устройство для подъема жидкости по трубе, включающее статор линейного асинхронного двигателя, охватывающий трубу, и внутри трубы электропроводящее вещество с плотностью, превышающей плотность жидкости, отличающееся тем, что в качестве электропроводящего вещества используются твердые, электропроводящие частицы.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области электромашиностроения и предназначена для реализации в синхронных машинах с бесщеточным возбуждением, в частности, в генераторах дизель-электрических агрегатов резервного питания атомных электростанций и генераторах агрегатов автономных электроустановок
Наверх