Способ аккумулирования сжатого воздуха и устройство для его осуществления

Н - высота соединительного водовода, м;Р - задаваемое давление сжатого воздуха в пневмокамере, МПа;Р - гидростатическое давление соединительного водовода, МПа.Кроме того, высоту вспененного столба в водоводе последовательно наращивают на величинуУ - - Ь 1 н =Угден - величина наращивания вспененного столба, м;Ь- - высота вспененного столба перед наращиванием, м.Поставленная цель достигается так же тем, что в гидропневматическом аккумуляторе, включающем расположенные на разном уровне и соединенные водоводом гидро- и пневмокамеры с изолирующими перемычками, нагнетательный и расходный воздуховоды через перемычку гидрокамеры в соединительный водовод проложен гибкий воздуховод, который снабжен вспенивателем и механизмом изменения глубины погружения, причем воздуховод закреплен на подвижном органе механизма.При этом механизм изменения глубины погружения вспенивателя выполнен в виде реверсивной лебедки с закрепленными в кровле гидрокамеры направляющими блоками тягового троса, на котором смонтированы зажимы воздуховода.Кроме того, последний иэ направляющих блоков установлен против вертикального водовода и снабжен взаимодействующей с гибким воздуховодом отводной рамкой.Реверсивная лебедка перемещает по направляющим блокам тяговый трос, который своим движением увлекает гибкий воэдуховод в направлении тягового усилия. У блока, размещенного против вертикального водовода, происходит изменение направления движения троса и гибкого воздуховода, разделяемых отклоняющей рамкой,Вспенивание гидростатического столба жидкости позволяет снизить его вес и давление на находящийся в пневмокамере воздух, Снижением давления водяного столба до уровня давления нагнетания создаются условия для зарядки пневмокамеры. После заполнения всего объема камеры вспенивание соединительного водяного столба прекращают и находящийся в пневмокамере воздух, уменьшаясь в объеме, дожимается до гидростатического давления.Если необходимо снизить рабочее давление и расход воздуха иэ пневмокамеры, вспениванием части соединительного водя 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ного столба давление его снижают до значения Р 1 (когда позволяет этого достичь объем вытесненной жидкости) и работают, не прекращая вспенивания.Предлагаемый способ обеспечивает работу гидропневмоаккумулятора на повышенном давлении по отношению к максимально возможному зарядному, При создании такого аккумулятора по известным и заданным величинам Р 1 (максимально возможное давление сжатого воздуха при зарядке), у И у 1 определяют возможную высоту вспенивания, а также высоту и давление гидростатического столба.Зарядку такого аккумулятора ведут при максимальном давлении воздуха в нагнетательном воздуховоде, чтобы эффективно использовать объем пневмокамеры при ее переводе на работу в режиме повышенного давления.На фиг.1 схематически представлено устройство для осуществления предлагаемого способа аккумулирования; на фиг,2 - направляющий блок с отклоняющей рамкой.Устройство состоит из пневмокамеры 1, гидрокамеры 2, объем которых ограничен перемычками 3 и 4, соединительного водо- вода 5, от высоты водяного столба в котором зависит величина гидростатического давления, нагнетательного и заборного воздуховода б с задвижкой 7, рудничного воэдуховода 8, гибкого воздуховода 9, задвижки 10 с автоматическим регулированием расхода воздуха, вспенивателя 11, привода его вертикального перемещения, включающего реверсивную лебедку 12, направляющие ролики 13, тяговый трос 14 с зажимами 15 гибкого воэдуховода 9, отводной рамки 16, окном 17, роликом 18 и направляющим козырьком 19.В перемычке 4 выполнено отверстие 20 для пропуска в гидрокамеру гибкого воздуховода с тяговым тросом и выхода подаваемого на вспенивание водяного столба воздуха.Способ осуществляют следующим образом.Исходя из давления в пневмосети при зарядке или требуемого давления при выводе пневмокамеры на новый режим работы, определяют глубину первоначального погружения вспенивателя, через который нагнетают сжатый воздух в гидростатический столб. Подачу сжатого воздуха производят в объеме, обеспечивающем достижение рассчитанной плотности вспененной массы, Когда давление гидростатического столба станет ниже, чем в пневмокамере, жидкостьначнет вытесняться в гидрокамеру, При зарядке освободившийся объем заполняетсявоздухом из пневмосети, а при выводе нановый режим работы за счет увеличенияобьема снижается давление сжатого воздуха. В режиме стабильной работы давлениестолба жидкости на глубине погружениявспенивателя снизится, что позволяет погрузить вспениватель на большую глубину.Глубину последующих погруженийвспенивателя определяют по аналогии спервоначальной, принимая в расчетах плотность вспененного столба, полученную в установившемся режиме перетока жидкости.По завершении зарядки подачу сжатого воздуха во вспениватель прекращают.Гидростатическое давление в зоневспенивания соединительного водоводадолжно отвечать условию РУ.10, т.е,давление нагнетания Р должно превышатьили быть равным давлению водяного столба у10, Пусть воздух в водовод нагнетается под максимальным давлением 0,8 МПА(8 ати), тогда противодействие водяногостолба нагнетанию должно быть около 0,75МПа, что соответствует вспениванию на глубине 75 м,Приняв плотность вспененного столба,равной 750 кгlм по выражениюН РУ 1 =- ( + 1 - Н), определяем высоту1 Ргидростатического столба 750 кг/мз1000 кг/м,Н 0.8 МПа 75 Н, Н;99 м,так как Р. У Н=0,01 Н МПА.При этом высота столба жидкости подвспененным столбом будет НЖ=Н -= 24 м,а давление столба составит 0,24 МПа жидкости и 0,56 по вспененной массе или всумме 0,8 МПа (8 ати),После прекращения вспенивания впневмокамере давление возрастает до 0,99МПа или 9,9 ати.При этом уменьшается объем сжатоговоздуха в ней в 9,9/8=1,24 раза.Эффективность способа возрастает, если управление режимными параметрами вести последовательно со стабилизациейрабочего процесса на промежуточных стадиях. Это достигается благодаря тому, что сизменением плотности массы, располагаемой над вспенивателем, изменяется давление части гидростатического столба,В период зарядки или вывода аккумулятора на новый режим работы уровень вспенивания гидростатического столба задаютпо выражению Р у 1 10, а при установившемся рабочем режиме это условиепринимает вид Р 13 У 1 1 10, где у ) У 1 . Длясохранения равенства давления жидкостного и вспененного столбов повышают высоту вспенивания или снижают расход воздуха, исходя из равенства У=Уь Предель ная высота вспененного столба для рассматриваемого случая определится по этому равенству и составитУ 1 1000 кг/м75 мЬ "=, - 1 - ЕОО 10750 кг/мили на 25 м больше разового погружения.Достигается предельная высота вспенивания последовательным наращиванием водовоздушного столба. При этом соблюдается условие, чтобы суммарное давление вспененного столба и приращенного столба жидкости не превышало давления нагнетания Р, т .е. на каждо этапе выдерживают равенство У=У 1 +у жь из которого находят высоту наращиваемого столба жидкости для вспенивания. Для конкретного случая имеемУ У 1000 кг/м 75 м - 750 кг/м 75Теперь высота вспененного столба составит 30 2 =75 + 18,8 = 93,8 м.Величина следующего погружения: ж 2= =47 м,Уа величина вспененного столбаз = 35 =93,8 +4,7 = 98,5 м.Величина третьего наращивания вспененного столба за счет погружения -жз1000 кг/мЗ 75 м - 750 кг/м 98,5 м 40 / з = 1,2 м.На четвертом погружении прироствспененного столба составит 45 .Ж 4 1000 кг/мз 75 м - 750 кг/м 99,7 м1000 кг/мз = 0,23 м, или 0=99,7 +0,23 = 99,93 мм. При этом высота гидростатического столба, определенная из выраженияу НР У = - ( - + 1 -Н), будет равна 105 м, аР рабочее давление в пневмокамере может достигать 1,05 при 0,8 МПа в нагнетательном воздухопроводе.Устройство для осуществления способа работает следующим образом,При необходимости зарядки пневмокамеры 1 от пневмосети 8, давление в которойменьше развиваемого гидростатическимстолбом жидкости соединительного водовода 5 согласно способу в водовод опускаютвспениватель 11. Для этого включают реверсивную лебедку 12, которая по направляющим блокам 13 подает в водовод тяговый 5трос 14 с подвешенным на нем вспенивателем. Вместе с вспенивателем в водовод опускается присоединенный к нему гибкийвоздуховод 9., который зажимами 15 прикреплен к тяговому тросу. Во избежание 10перегибов, провисаний и повреждений гибкий воэдуховод подается в водовод;о ролику 18 через окно 17 отводной рамки 16,направляющей козырек 19 которой изменяет направление движения и препятствует 15контакту с вращающимся блоком. Подачувоздуха в необходимом для вспенивания водяного столба количестве производят,ерезрегулируемую задвижку 10. Постоянноедавление в гидрокамере 2 поддерживают 20выводом излишков воздуха через сквозноеотверстие 20 в перемычке 4.Подъем вспенивателя из водовода осуществляют изменением направления вращения барабана реверсивной лебедки, что 25приводит к наматыванию на него тяговоготроса и выводу гибкого воздуховода из гидрокамеры через окно 20,Формула изобретения 30 1. Способ аккумулирования сжатого воздуха, включающий нагнетание и отбор сжатого воздуха из пневмокамеры, поддерживание в ней давления путем перетока воды из гидрокамеры в пневмокамеру 35 гидропневмоаккумулятора по соединительному водоводу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности аккумулирования воздуха за счет управления давлением в водоводе, гидропневмоаккуму лятора, воду в соединительном водоводе вспенивают потоком сжатого воздуха, при этом высоту вспененного столба выбирают из условияР у 1 10 где Р - задаваемое давление сжатого воздуха в пневмокамере, МПа;у- плотность воды в соединительном водоводе, кгlм;- высота вспененного столба воды, м.2. Способпоп 1,отличающийся тем, что высоту вспенивания в соединительном водоводе последовательно наращивают на величину.У Е - У Ь-угде Ь- - высота вспененного столба перед наращиванием, м;р - плотность водовоздушной смеси, кг/и".3. Устройство для аккумулирования сжатого воздуха, включающее расположенные на разном уровне и соединенные водоводом гидро- и пневмокамеры с изолирующими перемычками, нагнетательный и расходный воздухопроводы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности аккумулирования воздуха за счет управления давлением в водоводе, устройство снабжено гибким воздуховодом со вспенивателем и подвижным органом механизма изменения глубины погружения вспенивателя, при этом воздуховод со вспенивателем и подвижным механизмом проложены через перемычку гидрокамеры в соединительный водовод, причем воздуховод закреплен на подвижном органе механизма.4. Устройство по п.З, о т л и ч а ю щ е е" с я тем, что механизм изменения глубины погружения гибкого воздуховода выполнен в виде реверсивной лебедки с тяговым тросом и закрепленных в кровле гидрокамеры направляющих блоков, причем воздуховод посредством зажимов скреплен с тяговым тросом.5. Устройство по пп.З и 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что один из направляющих блоков установлен на оси водовода и снабжен взаимодействующей с гибким воздухопроводом отводной рамкой.1705598Составитель Н, Руденко Редактор Ю. Середа Техред М.Моргентал Корректор Н. Король Заказ 18 3 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина