提升液体的柔性传送机装置和传送设备及其方法

专利名称：提升液体的柔性传送机装置和传送设备及其方法
技术领域：
本发明总的来说涉及提升液体的技术，更详细地说是涉及到提升液体的柔性传送机装置和传送设备及其方法。
到目前为止，用于从井中诸如水井或油井提升液体的主要技术是一种使用柱塞、缸体、阀、密封件和其他机械装置的泵。这些机械装置均易发生磨损、腐蚀、泄漏等问题，导致效率低、安装和维修费用高以及工作动力损耗大。而且液体需要提升的距离越长，这些问题对这类装置使用的影响就越大。
可以替代泵用于从井中或其他地下蓄存液体建筑物中提升液体的各种技术以往已经考虑到。一种普通型的替代技术是利用诸如缆索、绳索或链条的柔性传送机，这种传送机绕上部和下部的滑轮输送并沿一个环形路径移动以提升和传送一种液体，例如从油井中提升原油。液体从井中被提升上来主要是由于液体附着在柔性传送机上。
这种普通型替代技术的先有技术典型可以在美国专利中找到，象富勒(Fowler)专利号930，465，卡尔(Carl)专利号1，017，847，斯克路白(Scruby)专利号1，703，963，克努波(Kneuper)专利号1，740，821，斯隆(Sloan)专利号2，121，931，凯兹(Kizziar)专利号2，329，913，盖斯塔夫森(Gustafson)专利号2，704，981，罗德斯(Rhodes)专利号3，774，685，和杰克森等人(Jackson et al)专利号4，712，667。例如在罗德斯(Rhodes)专利中，一种提升设备使用一个呈拖布状态的环形传送机，该环形传送机绕一个间隔开的隋轮系统输送并通过外壳上升。该环形传送机是由纤维材料制成，纤维材料被固定到一个能吸收液体的钢丝绳上。传送机上吸有液体的部段通过一个管状通道被拖到地面上来。在地面上由通过一个擦刮装置的橡胶滚子通道将液体从传送机中回收。外壳提供一个用于偏心安装管状通道的环形空间，该管状通道将向上运行到地面的传送机载有液体的部段密封住。该外壳也提供用于向下返回运行到井中的传送机空载返回部段的空间，并作为一个安装返回中介轮支座的导向和侧向支撑。
这些替代技术正如由于它们没有为提升液体目的所利用而被证明，没有一项对提升液体是有效的。这些替代技术似乎都没能认识和利用必须在直径、速度和液体性质之间建立必要的关系。相反，它们一直错误地认为提升过程基本上只是将液体附着到移动的传送机上的过程。因此，这些先有技术的实施一直未能成功，而且一种可行的提升液体的非泵替代技术仍有保留的必要。
本发明提供一种柔性传送机装置和传送设备及其方法，该法可以满足为提升液体的一种非泵替代技术的要求。替代技术不是那种以泵吸作用为基础产生使液体流动的压力升高或依赖于液体对传送机的附着，如通过吸收，本发明新的非泵替代技术应用已知的库艾特(Couette)流动原理，成功地在一环状空间内由通过一个柔性管壁向上移动的一个环形柔性绳索传送机的提升段来传送一个呈环状体积的液体。构成本发明的基础是发现为达到最佳实施效果而作的传送机绳索速度和环状空间径向尺寸的主要参数以及其适当的选择基本上是可靠的。
因此，本发明是涉及用于提升液体的一种柔性传送机装置，它包括(a)用于构成柔性管壁的装置，该管壁确定一条细长通道并具有相对的两端;和(b)一个具有提升和返回段的环形柔性绳索传送机。提升段贯穿由柔性管壁确定的通道。柔性绳索传送机具有与提升和返回段相互连接并从柔性管壁的相对两端延伸出的相对端部。提升段和围绕提升段的柔性管壁在其间形成一个环状空间，该环状空间在柔性管壁的相对两端之间延伸。
柔性绳索传送机在其相对两端部为产生和引导其绕相对柔性管壁的环形路径运动可与以互相相对的相反方向移动的提升和返回段接合。环状空间的径向尺寸和相对柔性管壁移动的柔性绳索传送机的速度是预定成，使在相对柔性管壁移动中的提升段能产生一股环形湍液流，该湍液流与提升段一起沿轴向流过柔性管壁的通道，这样环形液流基本上不是附着在柔性绳索传送机的提升段上，而是由移动的提升段输送并在环状空间的环形中心流动区内移动，从而使液体通过柔性管壁相对两端之间的通道移动。
本发明也涉及到用于提升液体的传送设备，它包括(a)用于形成柔性管壁的装置，该管壁确定一个细长通道并具有一个下进口端和一个上出口端;(b)一个环形柔性绳索传送机具有提升和返回段，提升段贯穿由柔性管壁所确定的通道，和与提升和返回段相互连接并从柔性管壁的相对两端延伸出的相对端部;和(c)用于使柔性绳索传送机绕一个环形路径与以互相相对的相反方向移动的传送机提升和返回段一起移动的装置。
提升段和围绕提升段的柔性管壁在其间形成一个环状空间，该环状空间在柔性管壁的相对进口和出口端之间延伸。环形空间的径向尺寸和相对柔性管壁移动的柔性绳索传送机的速度是预定成，使在相对柔性管壁移动中的提升段能产生一股环形湍液流，该湍液流与提升段一起沿轴向向上流动，这样环形液流基本上不是附着在移动的柔性绳索传送机的提升段上，而是由移动的提升段输送，并在环状空间的一个环形中心流动区内向上移动，从而将液体从柔性管壁的进口端提升到出口端。
最好，柔性绳索传送机的提升和返回段通过不同的柔性管壁设置。这样就可通过由互相相对的柔性管壁确定的通道以相反的方向并相对管壁移动。
移动装置是一种固定柔性绳索传送机并可操纵其移动的装置，固定装置包括有固定柔性绳索传送机相对两端部的滚子元件，和用于使柔性绳索传送机绕环形路径与通过不同通道、以互相相对的相反方向移动的绳索传送机提升和返回段一起移动的运动发生装置。
本发明还涉及到提升液体的一种传送方法，该方法包括的步骤是(a)提供一种柔性管壁，该管壁确定一条细长通道并具有一个下进口端和一个上出口端;(b)配置一个环形柔性绳索传送机的提升段，通过管壁的细长通道是设置成，使提升段和柔性管壁在其间形成一个环状空间，该环状空间在管壁的下进口端和上出口端之间延伸;(c)使柔性绳索传送机绕一个环形路径与通过通道向上移动的绳索传送机的提升段一起移动;和(d)预先选定环形空间的径向尺寸和柔性绳索传送机相对柔性管壁移动的速度，使在相对管壁移动中的绳索传送机的提升段能产生一股环形湍液流，该湍液流与移动的绳索传送机的提升段一起这样沿轴向向上流动，即环形液流基本上不是附着在移动的绳索传送机的提升段上，而是由移动的提升段输送，并在环状空间的一个环形中心流动区内向上移动，从而将液体从柔性管壁的进口端提升到出口端。在一个实施例中，移动是通过将循环驱动牵引力施加到柔性绳索传送机上来达到的。在另一个实施例中，移动是通过将线性驱动牵引力施加到柔性绳索传送机上来实现的。
本发明传送机装置的管壁和绳索传送机的柔韧性使传送设备能在拐角和弯转处运转工作。实际上泵吸技术并不能在弯转处可靠地起作用。例如一个诸如使用在风车上的先有技术抽吸杆泵必须在一个相当直的孔中使用。一个离心泵不能通过如此急转的拐角，致使其轴变曲，此外在机械上也会出故障。对于象罗德斯(Rhodes)专利的先有技术设备那样的非泵吸技术，是通过使用一种刚性管状通道来封闭并保护拖布传送机载有液体部分的，但罗德斯(Rhodes)设备在拐角附近并不能运转。
本发明的这些和其他特征以及优点，经过阅读下面的详细描述，同时结合所示附图以及对本发明具体实施例的描述，对本技术领域的技术人员将显得更加明显。
在下面的详细描述中，将参照的附图有

图1是根据本发明的原理用于提升液体的传送设备简化实施例的侧视图，图2是本发明传送设备的纵剖视图，图3是沿图2的3-3线所示的传送设备的柔性传送机装置的局部放大剖视图，图4是沿图3的4-4线所示局部放大纵向截面图，图5是按照本发明原理用于提升液体的传送设备另一个实施例的一个下部局部放大透视图，图6是图5所示的传送设备实施例的上部局部放大侧视图，图7是类似于图3的截面图，但表示传送设备的柔性传送机装置另一个实施例，
图8是类似于图7的截面图，但表示传送设备的柔性传送机装置的又一个实施例，图9是用于在井位处支撑传送设备的气密容器透视图，表示气密容器在非安装状态，图10是气密容器在安装状态的透视图。
参照附图，特别是图1至4，示有一个按照本发明用于提升液体的、总的来说标有件号20的传送设备简化实施例。在传送设备的基本部件中，传送设备20包括一个柔性传送机装置22和一个固定和操纵传送机装置22提升液体的装置24。传送装置22包括有诸如呈一对分离细长柔性管子28、30形状的装置26，用以确定一对分离的柔性管壁32、34，柔性管壁又限定相应分离的细长通道36、38，以及还包括一个通过管子28、30设置的环形柔性绳索传送机40。装置24通过柔性管子28、30固定柔性绳索传送机40，并通过管子28、30的通道36、38绕一个环形路径操纵其移动。
环形柔性绳索传送机40具有提升和返回段40A、40B以及相对的下端部和上端部40C、40D，提升和返回段40A、40B通过管子28、30的相应通道36、38设置，下端部和上端部40C、40D与提升和返回段40A、40B相互连接，并从管子通道36、38的相对端延伸出。柔性绳索传送机40的提升段40A和一个围绕该段的管壁32在它们之间形成一个环形空隙或环状空间44，该环状空间44从一个管壁32的一个下进口端46延伸到上进口端48。
如图1至4可以看到，柔性绳索传送机40虽没有那么受限制，但它最好具有一个基本上呈环状的截面，并可由任何适宜的柔性材料例如塑料或纤维制成。构成绳索传送机的材料是足够柔软的，以便使传送机装置22能够弯曲;然而，该材料基本上是无弹性的，以避免绳索传送机40伸长。还应当理解本文在描述或说明传送机性质时使用术语“绳索”是出于简洁的目的，而不是出于限制的目的。其它术语诸如“索条”、“条带”、“合股绳”等都可以认为与“绳索”是可互换的，并可适用于描述由传送机装置22所使用的传送机40类型式。
由围绕绳索传送机40的提升和返回段40A、40B柔性管子28、30所确定的柔性管壁32、34最好具有类似于绳索传送机40的截面几何形状。管子28、30可以由任何适当的柔性材料例如塑料制成。制成管子28、30的材料是足够柔软的，以便使传送机装置22能够弯曲;然而，该材料基本上是无弹性的，以便能避免管子伸长。一个外部柔性护套49围绕并支持传送机装置22柔性管子28、30。
在传送设备20中的装置24包括有诸如以滑轮或滚轮形式的可旋转滚子元件50，该可旋转滚子元件50相应设置在邻接并固定沿环形路径运动的环形绳索传送机40的下端部40C和上端部40D。装置24还包括一个具有输出驱动轴54的运动发生装置52，该输出驱动轴54连接到滚子元件50的上部一个元件上。运转装置52使其输出驱动轴54旋转，驱动轴54将旋转运动传递到上部滚子元件50上，从而将一个循环驱动牵引力施加到绳索传送机40上，使其绕环形路径与以互相相对的相反方向通过不同通道36、38移动的提升和返回段40A、40B一起移动。参见图1和2，例如，运动发生装置52是一台电动机。另外，装置52可以是发动机、手动曲柄、风车、太阳能动力电机等。
环状空间44的径向尺寸(是管壁32的直径和绳索传送机40的直径之间的差值和相对一个管壁32移动的绳索传送机40的速度是预选成，使在相对一个管壁32移动中的柔性绳索传送机40的提升段40A产生一股环形湍液流S，该环形湍液流S与提升段40A一起这样沿轴向向上流动，即该环形湍液流基本上不是附着在提升段40A上，而是，该环形液流S由移动的提升段40A输送并在环状空间44的一个环形中心流动区C内向上移动，从而将液体从一个管壁32的下进口端46提升到上出口端48。
构成本发明的基础是发现为达到最佳实施效果而作的传送机绳索速度和环状空间径向尺寸的主要参数以及其适当的选择基本上是可靠的。传送机速度和环状空间径向尺寸是预定的，以便保证环状空间44在传送设备中围绕着向上移动的绳索传送机的提升段40A适当地形成环形中心流动区C。环形中心流动区C的形成可以用来增强液体提升的速率。在这种中心流动区适当地被形成的同时，占据该区C的环形液流S将显示出湍流的特性。
为此重申，环形湍液流S基本上不是依赖于为其移动附着在绳索传送机40的提升段40A上。相反，传送机速度和环状空间径向尺寸的适当选择结合根据已知的库艾特(Couette)流动原理通过相对一个管壁32移动的绳索传送机提升段40A在液体中形成的应力，产生所需要的、在环状空间44的环形中心流动区C中同时与移动绳索传送机40的提升段40A一起移动的环形湍液流S。
现参照图5和6，示有本发明传送设备，总的来说标有件号56的另一个实施例的下部和上部56A、56B。在传送设备的基本部件中，传送设备56基本上与前面的传送设备20相同。这样，传送设备56包括有由一对柔性管子60、62组成的一个柔性传送机装置58，柔性管子60、62限定一对分离的管壁64、66和一个环形柔性绳索传送机68，传送设备56还包括一个装置70，该装置70固定通过管子60、62的绳索传送机68′并可通过分离的细长通道72、74绕一个环形路径操纵其移动，分离的细长通道72、74是由柔性管子60、62的管壁64、66所限定。
然而，在传送设备56的下部56A位置，柔性管子60、62在其下端处归并到围绕下滚子元件78的一个下环形壳体76中。而且，一个下进口端80是由在管子62中断处84的一个漏斗式部段82所限定。柔性管子60、62通过下滚子元件78上方一段短距离、绕在管子60、62上的诸如一个带条86固定在一起。
传送设备56的上部56B使用了不同的运动发生装置88，以使绳索传送机68绕环形路径与以互相相对的相反方向通过不同的细长通道72、74移动的绳索传送机68的提升和返回段68A、68B一起移动。比较通过驱动轴54和上部一个滚子元件50施加一个循环驱动牵引力的运动发生装置52，图6的运动发生装置88是通过一对线性驱动装置90、92将一个线性驱动牵引力施加到绳索传送机68上。运动发生装置88包括在绳索传送机68的上端部68C相对两侧设置的那对线性驱动装置90、92。每个驱动装置90、92是由一对间隔滑轮94和绕该滑轮94输送，并在其间延伸的驱动皮带96组成。
装置88还包括一个多滚子机构98，多滚子机构98靠在绳索传送机68的相对两侧夹住驱动皮带96的相邻部段96A，驱动皮带96的相邻部段96A沿直线路径移动并从相对两侧压靠在绳索传送机68上，以便对绳索传送机68施加一个线性驱动牵引力。皮带部段96A的线性、平行运动使在其间牵引绳索传送机68。
更详细地说，多滚子机构98包括一对夹紧部件98A、98B，每个夹紧部件有一个支架100和多个滚子102。一个夹紧部件98A由夹板104平稳地固定住。另一个夹紧部件98B由弹簧106和夹板108固定，用于朝着和远离绳索传送机68和相对夹紧部件98A进行循环往复运动。多个隋轮110固定地安装在使绳索传送机68绕其指定路线运行的一个线性驱动装置92附近。每个线性驱动装置90、92的一个滑轮94可以被耦合以及由任何适当的动力源诸如电机和齿轮箱所驱动。
现参见图7，示有一个可由本发明传送设备使用的改进的柔性传送机装置114的截面。类似于图1至4的柔性传送机装置22，柔性传送机装置114包括有一对柔性管子116、118和一个环形柔性绳索传送机124，柔性管子116、118限定一对分离的管壁120、122，环形柔性绳索传送机124通过由柔性管子116、118所限定的细长通道126、128设置。和在传送设备20、56的任一个中使用的同样固定和操纵装置(未示出)，可以用于固定绳索传送机124并操纵其绕一个环形路径通过管子116、118的分离通道126、128使其移动。
此外，柔性传送机装置114包括一个外部护套130，该护套诸如由一种呈螺旋形缠绕的玻璃或环氧树脂纤维材料带条形成的并包封在柔性管子116、118的周围，还设有一个靠在管子116、118旁边延伸的细长柔性张紧元件132。包封带条的外部护套130环绕张紧元件132以及管子116、118。在当柔性传送机装置114悬入到一个井中时，张紧元件132就支撑着管子116、118、绳索传送机124、管子116中的液体以及下中介轮滚子(未示出)的重量。
参照图8，示有一个可由本发明传送设备使用的另一改进的柔性传送机装置134的截面。不同于如在前述诸如柔性传送机装置22、58、114情况下使用的一对柔性管子，图8的柔性传送机装置134是由诸如一种一次挤压成型的聚氯乙烯(PVC)泡沫塑料材料的柔性固体芯136构成，该传送机装置具有一对沿轴向通过该柔性芯136的内部形成的、分离间隔的管壁138、140。管壁138、140限定相应分离的细长通道142、144。一个环形柔性绳索传送机146，与前面描述的相同，通过柔性芯136的通道142、144设置。同样的固定和操纵装置(未示出)用于固定传送机146并使其绕一个环形路径通过由柔性芯136的内部管壁138、140所限定通道142、144移动。
柔性传送机装置还包括一个外部护套148，该外部护套148由呈螺旋形缠绕的玻璃或环氧树脂纤维带条构成，并包封在泡沫芯136的周围。除了内部管壁138、140之外，柔性芯136还包括一个细长的柔性张紧元件150和信号传导电缆152，信号传导电缆152通过泡沫芯136靠在管壁138、140旁边延伸并在其间被隔开。当传送机装置被悬入到井中时，张紧元件150支撑着柔性芯136、在芯136中的液体和下中介轮滚子(未示出)的重量。而传导电缆152被用于向井下装置来回传递控制信号。
具有上述结构的不同实施例给传送设备提供一个能够绕拐角和弯转处运转且绕其延伸的柔性传送机装置。实际上还没有任何一种非泵吸技术的吸取能够以这种方式来运转。最后，本发明的传送设备甚至是在呈环形配置时仍将运转工作。
参照图9和10，示有一个气密容器154，该气密容器154是由用于在一个井位处支持传送设备20的一个基座156和一个顶罩158构成。基座156放置在一个井位处的地面、井口、台或箱体上。基座156具有一个周边凸缘160和一支承头部162，周边凸缘160支承运动发生装置52，支承头部162支持传送设备20、56的柔性传送机装置22、58的上部。基座156还固定一个支承架164，该支承架164支持固定装置24(图1和2)的驱动滚子元件50或绕其通过相应绳索传送机40、68的线性驱动装置90、92(图6)。来自运动发生装置52的传动系统通过支承头部162的一侧，并具有一个或多个加压密封轴承(未示出)，以便在容器154中提供液体和气体的压力绝缘。
当顶罩158放到基座156上时，如图10所示，该顶罩158通过将其与基座156互相连接的多个细长螺栓165夹紧在基座上，从而与基座156形成一个气密加压密封。这样，气密密封的容器154除了运动发生装置52之外将相应设备20、56的上部包容起来。一个管子166从容器154的一侧延伸出来，被提升的液体通过管子66流出到一个储存地。其他管子168从顶罩158的顶部引出来，用以输送油井中分离出的天然气。传送设备20、56的上部作为用于井位处的气-液分离器。容器154是气密的可以满足对环境空气污染的要求。
在减少传送设备的动力损耗中一个主要因素是该设备的平衡性能，当开始起动时，在设备中不会有液体，因此，提供的动力仅是克服绳索传送机的摩擦力和惯性，绳索传送机在设备的提升和返回两侧具有大致相同的重量。当液体被提升到提升侧时，负载大约呈线性增加，因此，由于起动很有效，设备也就可线性加速。在运转过程中没有由于例如抽吸杆的相反方向(惯性)引起增加动力损耗的往复运动。动力源仅仅是提升液体和克服摩擦力。一旦停止运转、液体就流出提升侧。如果停止运转发生过快，液体可能在提升侧施加过大的应力，所以停止运转也可通过使绳索传送机呈线性减速逐渐来完成，以便液体渐渐地落回。
因为在设备返回侧上的管子被用于引导绳索传送机返回井下，它至少也能用于起另一个作用。如果泵吸处理井底的诸如酸或表面活化剂的液体，那些液体可以通过设备的返回侧以很大的增压被传送到沙面上。同时，如果需要的话，剩余的液体可以通过设备的提升侧排除。而且，一旦在设备的提升侧上由于磨损造成管子毁坏的事情发生，绳索传送机的运动方向可以调换，使在返回侧的管子作为提升侧，而反之也如此，那样就可在传送这机装置需要更换之前使其有更长的使用寿命。
关于环状空间径向尺寸和绳索速度对提升率的影响实验和观察结果如下如前面所述，构成本发明的基础是发现为达到最佳实施效果而作的，传送机的速度和环状空间径向尺寸的主要参数以及它们的适当选择基本上是可靠的。当这些参数是经仔细选择时，实验表明由传送设备移动的流体体积和本发明的方法远远超出由已知库艾特-泊萧(Couette-Poi-seuille)的流动原理所预测的效果。这些已知原理的详细说明可通过参考书获得，该书为丘吉尔的“粘性流动-理论的实际运用”(Chur-chill，S.W.，Viscous Flows，The Practical Use of Theory(1988)，页次107-130，Butterworths，波士顿(Boston)麻萨堵塞州(Mass))。
为达到一个特定的液体提升率，一套最佳的关于传送机速度和环状空间径向尺寸可以通过跟踪和误差实验预先选定，以保证环状中心流动区在传送机的提升段周围适当地形成，该环状中心流动区是使传送设备实施效果提高的原因。环状中心流动区的形成足以提高液体的提升率。当这种中心流动区是适当地形成时，占据该区的环形液流会显示出湍流的特性。
由本发明人进行了多次实验，以验证使用两套管子和绳索尺寸、和几种不同的绳索速度以及构造形式的传送设备实施效果。这些实验数据在下面的表Ⅰ中示出。
用实验性的传送设备产生表Ⅰ数据的系列实验是采用不同提升距离、三种类型管子和几种类型绳索进行的。虽然各栏与每个实验组有关，但表Ⅰ没有将特定类型的管子或绳索区分开。表Ⅰ的主要目的是为证明实施实验的广泛性并支持传送设备的物理性能依赖于液压直径(环状空间的径向尺寸)和绳索速率或速度的主张。从表Ⅰ中明显看出增加绳索的速度就增加通过量。它也似乎表明使用较小的管子尺寸以低的绳索速度显示出较高的流率(例如绳索，速度为180呎/分钟时水的提升率为46对应9)如果传统的库艾特(Couette)理论描述了整个过程，将不会是合乎逻辑的。
在表Ⅰ中所获得的数据，实验性的设备是装配好的并在稳定状态下运转，即绳索速度和流率是达到恒定的。然而绳索速度是由已知的绳索长度和提升高度、确定的绳索运行时间形成的。液体的流率是通过记录充满一个已知体积容器，通常是一夸脱容器的时间来测定的。因为许多数据点表示许多观察结果的平均值，所以该表仅示出数据的一小部分。
本发明人还完成了实际实施效果和根据库艾特-泊萧(Couette-Poiseuille)流动原理在理论上预测实施效果之间的比较。从表Ⅰ的数据和这种比较的图示中已得出这样的结论，即很显示地有一个最佳管子和绳索直径(从而也是环状空间的径向尺寸)以及绳索速度与一个特定液体提升率的设计目的相符合。还得出这样的结论，即有一个显著提高提升率的、围绕绳索的“中心流动区”。一个展示湍流特性的“中心流动区”需要将观察的实施效果与理论进行比较。最后得出这样的结论，即使用一种修正的库艾特(Couette)流动理论，考虑到径向环状空间、中心流动区和液体的密度，设备的提升过程特性就是可预测的。
可以认为本发明和其优点可从前面的描述中得知，并且显然在不脱离本发明的精神和范围或不减少其所有材料优点的情况下，可对本发明进行各种修改，以上所述的表格仅是其中较佳的或典型的实施例。
权利要求
1.一种用在传送设备中用于提升液体的柔性传送机装置，所述装置包括(a)用于构成柔性管壁的装置，该管壁限定一个细长通道并具有相应的相对两端；和(b)一个具有提升和返回段的环形柔性绳索传送机，所述提升段贯穿由所述柔性管壁限定的所述通道，所述柔性绳索传送机还具有与所述提升和返回段相互连接并从所述柔性管壁的所述相对两端延伸出的相对端部，所述提升段和围绕所述提升段的所述柔性管壁在其间形成一个环状空间，该环状空间在所述柔性管壁的所述相对两端之间延伸；(c)所述柔性绳索传送机在所述相对端部为产生和引导所述柔性绳索传送机绕相对所述柔性管壁的一个环形路径运动可与以互相相对的相反方向移动的所述提升和返回段接合，所述环状空间的径向尺寸和相对所述柔性管壁移动的所述柔性绳索传送机的速度是预选定成，使在相对所述柔性管壁移动中的所述提升段能够产生一股环形湍液流，该液流与所述提升段一起这样沿轴向流过所述柔性管壁的所述通道，即所述环形液流基本上不是附着在所述柔性绳索传送机的所述提升段上，而是由所述移动的提升段输送并在所述环状空间的一个环形中心流动区内移动，从而使移动液体通过所述柔性管壁的所述相对两端之间的所述通道。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，用于形成所述柔性管壁的所述装置是一个细长的空心柔性管子。
3.根据权利要求1的装置，它还包括一个细长的张紧元件在所述柔性管子旁边延伸，并连接于其上用以支持所述柔性管子和所述绳索传送机的重量。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于，用于形成所述柔性管壁的所述装置是一个细长的塑性材料固体芯，该固体芯具有通过所述芯的内部限定的所述管壁。
5.根据权利要求1的装置，它还包括一个细长的张紧元件贯穿所述芯的内部在所述管壁旁边，并与所述管壁间隔开，用以支持所述芯和所述绳索传送机的重量。
6.一种用在传送设备中用于提升液体的柔性传送机装置，所述装置包括(a)用于构成一对柔性管壁的装置，该管壁限定分离的细长通道并具有相应的相对两端;和(b)一个环形柔性绳索传送机由一对提升和返回段以及一对相对的端部构成，上述一对提升和返回段贯穿由所述柔性管壁限定的所述相应通道的一个不同通道，上述一对相对的端部与所述提升和返回段相互连接并从所述柔性管壁的所述相应的相对两端延伸出，所述柔性绳索传送机的所述提升段和围绕所述提升段的一个所述柔性管壁在其间形成一个环状空间，该环状空间在所述一个柔性管壁的所述相对两端之间延伸;(c)所述柔性绳索传送机在其相对端部为产生和引导所述柔性绳索传送机绕相对所述柔性管壁的一个环形路径运动可与以互相相对的相反方向通过所述相应通道移动的所述柔性绳索传送机的所述提升和返回段接合，所述环状空间的径向尺寸和相对所述一个柔性管壁移动的所述柔性绳索传送机的速度是预选成，使在相对所述一个柔性管壁移动中的所述提升段能够产生一股环形湍液流，该湍液流与所述提升段一起这样沿轴向流过所述一个柔性管壁的所述通道，即所述环形液流基本上不是附着在所述柔性绳索传送机的所述提升段上，而是由所述移动的提升段输送并在所述环状空间的一个环形中心流动区内移动，从而使液体通过所述一个柔性管壁的所述通道的所述相对两端之间流动。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于，用于形成所述柔性管壁的所述装置是一对细长的空心柔性管子。
8.根据权利要求7的装置，它还包括一个细长的张紧元件在所述柔性管子旁边延伸，并连接于其上用以支持所述柔性管子和所述绳索传送机的重量。
9.根据权利要求6的装置，其特征在于，用于形成所述柔性管壁的所述装置是一个细长的塑性材料固体芯，该固体芯具有通过所述芯的内部限定的所述管壁。
10.根据权利要求9的装置，它还包括一个细长的张紧元件通过所述芯的内部在所述管壁旁边延伸，并与所述管壁间隔开，用以支持所述芯和所述绳索传送机的重量。
11.一种用于提升液体的传送设备，它包括(a)用于构成一个柔性管壁的装置，该管壁限定一个细长通道并具有相对两端;(b)一个环形柔性绳索传送机具有提升和返回段，所述提升段由所述管壁所围绕，并通过由所述管壁限定的所述通道设置，所述柔性绳索传送机还具有相对端部，该相对端部与所述提升和返回段相互连接，并从所述柔性管壁的所述相对两端延伸出，所述提升段和所述柔性管壁在其间形成一个环状空间，该环状空间在所述柔性管壁的所述相对两端之间延伸，和(c)用于与所述柔性绳索传送机的所述相对端部接合并可操纵用于使所述绳索传送机绕一个环形路径与以互相相对的相反方向移动的所述绳索传送机的所述提升和返回段一起移动的装置，所述环状空间的径向尺寸和相对所述管壁移动的所述绳索传送机的速度是预定的，使在相对所述管壁移动中的所述提升段能够产生一股环形湍液流，该液流与所述提升段一起这样沿轴向向上流动，即所述环形液流基本上不是附着在所述绳索传送机的所述提升段上，而是由所述移动的提升部段输送，并在所述环状空间的一个环形中心流动区内向上移动，从而将液体通过所述管壁的所述通道提升。
12.根据权利要求11所述的传送设备，所述移动装置包括一个装置活动地支持所述绳索传送机的所述相对端部;和一个驱动机构能与所述装置耦合，并可操纵所述绳索传送机绕所述环形路径移动。
13.根据权利要求12所述的传送设备，其特征在于，所述装置包括一对旋转的滚子元件，该滚子元件输送相邻于所述管壁的所述相对两端的所述绳索传送机的所述相对端部。
14.根据权利要求13所述的传送设备，其特征在于，所述驱动机构是与一个所述滚子元件相连接的一个运动发生装置，且可操纵所述滚子元件旋转，从而使所述绳索传送机与以互相相对的相反方向移动的所述绳索传送机的所述提升和返回段一起绕所述环形路径移动。
15.根据权利要求11所述的传送设备，所述移动装置包括一个装置活动地支持所述柔性绳索传送机的所述相对端部;和一个驱动机构能与所述绳索传送机接合，并可操纵所述绳索传送机绕所述环形路径移动。
16.根据权利要求15所述的传送设备，其特征在于，所述装置包括一对滚子元件，该对滚子元件输送相邻于所述管壁的所述相对两端的所述绳索传送机的所述相对端部。
17.根据权利要求15所述的传送设备，其特征在于，所述驱动机构是与所述绳索传送机相接合的，以便将线性牵引力施加到所述绳索传送机上，使其绕所述环形路径移动。
18.根据权利要求15所述的传送设备，其特征在于，所述驱动机构是一个与所述绳索传送机耦合的运动发生装置，并可操纵使所述绳索传送机与以互相相对的相反方向移动的所述绳索传送机的所述提升和返回段一起绕所述环形路径移动。
19.一种用于提升液体的传送设备，它包括(a)用于构成一种柔性管壁的装置，该管壁限定分离的细长通道并具有相对两端;(b)一个环形柔性绳索传送机具有提升和返回段以及一对相对的端部，上述提升和返回段通过由所述管壁限定的所述相应通道的一个不同通道设置，上述一对相对的端部与所述提升和返回段相互连接并从所述柔性管壁的所述相应相对两端延伸出，所述柔性绳索传送机的所述提升段和围绕所述提升段的所述一个柔性管壁在其间形成一个环状空间，该环状空间在所述一个柔性管壁的所述相对两端之间延伸;和(c)用于使所述绳索传送机与以互相相对的相反方向通过所述通道的一个不同通道移动的所述绳索传送机的所述提升和返回段一起绕一个环形路径移动的装置，所述环状空间的径向尺寸和相对所述一个管壁移动的所述绳索传送机的速度是预定的，使在相对所述一个管壁移动中的所述提升段能够产生一股环形湍液流，该液流与所述提升段一起这样沿轴向向上流动，即所述环形液流基本上不是附着在所述绳索传送机的所述提升段上，而是由所述移动的提升段输送，并在所述环状空间的一个环形中心流动区内向上移动，从而将液体通过所述一个管壁的所述通道提升。
20.根据权利要求19所述的传送设备，所述移动装置包括一个装置活动地支持所述绳索传送机的所述相对端部;和一个驱动机构与所述装置耦合，并可操纵所述绳索传送机绕所述环形路径移动。
21.根据权利要求20所述的传送设备，其特征在于，所述装置包括一对旋转的滚子元件，该对滚子元件输送相邻于所述一个管壁的所述相对两端的所述绳索传送机的所述相对端部。
22.根据权利要求21所述的传送设备，其特征在于，所述驱动机构是一个运动发生装置，该装置与一个所述滚子元件相连接，并可操纵所述滚子元件旋转，从而使所述绳索传送机与以互相相对的相反方向移动的所述绳索传送机的所述提升和返回段一起绕所述环形路径移动。
23.根据权利要求19所述的传送设备，所述移动装置包括一个装置活动地支持所述绳索传送机的所述相对端部;和一个驱动机构能与所述绳索传送机接合，并可操纵所述绳索传送机绕所述环形路径移动。
24.根据权利要求23所述的传送设备，其特征在于，所述装置包括一对滚子元件，该对滚子元件输送相邻于所述一个管壁的所述相对两端的所述绳索传送机的所述相对端部。
25.根据权利要求23所述的传送设备，其特征在于，所述驱动机构是与所述绳索传送机相接合，以便将线性牵引力施加到所述绳索传送机上，使其绕所述环形路径移动动。
26.根据权利要求24所述的传送设备，其特征在于，所述驱动机构是一个与所述绳索传送机耦合的运动发生装置，并可操纵使所述绳索传送机与以互相相对的相反方向移动的所述绳索传送机的所述提升和返回段一起绕所述环形路径移动。
27.一种用于提升液体的传送方法，它包括步骤如下(a)提供一个柔性管壁，该管壁确定一个具有相对两端的细长通道;(b)一个环形柔性绳索传送机的提升段通过管壁的细长通道是设置成，使提升段和固定的柔性管壁在其间形成一个环状空间，该环状空间在管壁的相对两端之间延伸;(c)使柔性绳索传送机绕一个环形路径与通过通道向上移动的绳索传送机的提升段一起移动;和(d)预选环形空间的径向尺寸和绳索传送机相对管壁移动的速度，使在相对管壁移动中的绳索传送机的提升段能产生一股环形湍液流，该湍液流与绳索传送机的提升段一起这样沿向向上流动的，即环形液流基本上不是附着在绳索传送机的提升段上，而是由移动的提升段输送，并在环状空间的一个环形中心流动区内向上移动，从而将液体通过管壁通道提升。
28.根据权利要求27所述的传送方法，其特征在于，所述移动包括将一个循环驱动牵引力施加到绳索传送机上。
29.根据权利要求27所述的传送方法，其特征在于，所述移动包括将一个线性驱动牵引力施加到绳索传送机上。
30.一种用于提升液体的传送方法，其步骤包括(a)提供一对柔性管壁，该对管壁分别确定一对具有相对两端的分离细长通道;(b)一环形柔性绳索传送机的提升和返回段通过管壁分离通道的一个不同通道设置成，使提升段和围绕提升段的一个管壁在其间形成一个环状空间，该环状空间在一个管壁的相对两端之间延伸;(c)使绳索传送机与以互相相对的相反方向通过分离通道的一个不同通道移动的绳索传送机提升和返回段一起绕一个环形路径移动;(c′)使绳索传送机与以互相相对的相反方向通过分离通道的一个不同通道移动的绳索传送机提升和返回段一起;以及与通过一个管壁限定的通道向上移动的提升段一起绕一个环形路径移动;和(d)预先选定环形空间的径向尺寸和绳索传送机相对于一个管壁移动的速度，以便在相对一个管壁移动中的绳索传送机的提升段能产生一个环形湍液流，该湍液流与绳索传送机的提升段一起这样沿轴向向上流动，即环形液流基本上不是附着在绳索传送机的提升段上，而是由移动的提升段输送，并在环状空间的一个环形中心流动区内向上移动，从而将液体通过一个管壁的通道提升。
31.根据权利要求30所述的传送方法，其特征在于，所述移动包括将一个循环驱动牵引力施加到绳索传送机上。
32.根据权利要求30所述的传送方法，其特征在于，所述移动包括将一个线性牵引力施加到绳索传送机上。
全文摘要
一种提升液体的传送设备包括具有一对柔管和一个环形柔索传送机的柔性传送机装置，传送机具有提升和返回段及上端部和下端部。一对滚子元件和一个运动发生装置用来固定并使传送机与以互相相对的相反方向通过不同通道移动的传送机提升和返回段一起绕一个环形路径移动。传送机的提升段和围绕其的管壁之间形成一个环状空间，从而产生一股环形湍液流，该湍液流与提升段一起沿轴向向上移动，以将液体提升到柔管的出口端。
文档编号F04B19/14GK1065120SQ9210156
公开日1992年10月7日 申请日期1992年3月11日 优先权日1991年3月11日
发明者詹姆斯·W·克拉夫顿, 威廉·W·克拉夫顿 申请人:詹姆斯·W·克拉夫顿, 威廉·W·克拉夫顿