УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к гидротехническим сооружениям, а именно к устройствам для гашения энергии потока жидкости, и может быть использована в самотечных трубопроводах с большим перепадом высот, в которых требуется регулировать повышенное давление самотечно-напорного потока для обеспечения неразрушаемости жидкостных магистралей.
Известно устройство для гашения энергии потока [RU 2609243], включающее подводящий трубопровод, водобойный колодец, содержащий эллипсоидную верхнюю камеру с загнутыми по радиусу нижними кромками и соединенную с ней посредством проходного отверстия цилиндрическую нижнюю камеру, имеющую выпускное отверстие в боковой стенке, сообщенное с отводящим трубопроводом. В верхней камере установлен обтекатель сложной ромбовидной формы с вогнутыми верхними стенками и нижними стенками в виде усеченного конуса, вершина которого направлена к центру проходного отверстия. В нижней камере установлен отбойник, выполненный в виде горизонтальной полки, размещенной выше выпускного отверстия.
Рассматриваемое устройство обеспечивает эффективное гашение кинетической энергии потока жидкости, однако является сложным по конструкции за счет наличия в водобойном колодце эллипсоидной и цилиндрической камер и использования отбойника сложной ромбовидной формы.
Известно устройство для гашения энергии потока [RU 2610126], которое выбрано в качестве ближайшего аналога.
Данное устройство включает подводящий и отводящий трубопроводы и вертикально ориентированную конусообразную приемную камеру, выполненную в виде расширяющегося в направлении сверху вниз усеченного конуса, в нижней части переходящего в цилиндр. Верхняя часть камеры сопряжена с выходным отверстием подводящего трубопровода, нижняя часть камеры снабжена вертикальной консольной стенкой и боковым цилиндрическим отводом, в стенке которого сформировано выпускное отверстие, совмещенное с отводящим трубопроводом. По оси конусной части камеры установлен ряд рассекателей потока, выполненных в виде объемных пирамидальных деталей, имеющих в продольном сечении форму треугольника, верхний из которых расположен под выходным отверстием подводящего трубопровода, направленных вершиной навстречу поступающему в камеру потоку. Кроме того, в камере ниже рассекателей в конце конусной расширяющейся части ее корпуса установлены чашеобразные отбойные элементы, примыкающие к стенкам камеры.
За счет использования ряда конструктивных элементов, обуславливающих гашение кинетической энергии потока, достигается значительная эффективность работы данного устройства.
Однако рассматриваемое устройство имеет сложную конструкцию, обусловленную наличием камеры, имеющей верхнюю и нижнюю части различной формы, наличием нескольких рассекателей, наличием отбойных элементов, имеющих сложную чашеобразную форму, наличием ряда дополнительных элементов в нижней части камеры, таких как консольная стенка, боковой отвод с выпускным отверстием.
Проблемой, решение которой обеспечивается при использовании полезной модели, является упрощение конструкции.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для гашения энергии потока жидкости, включающем подводящий и отводящий трубопроводы и вертикально ориентированную конусообразную приемную камеру, расположенную с обеспечением попадания в нее потока жидкости из подводящего трубопровода и соединенную в нижней части с отводящим трубопроводом, при этом устройство содержит установленный под выходным отверстием подводящего трубопровода рассекатель потока, выполненный в виде объемной детали, имеющей в продольном сечении форму треугольника, установленной вершиной навстречу потоку жидкости, поступающей из подводящего трубопровода, а также отбойные элементы, примыкающие к стенкам камеры, согласно полезной модели камера выполнена в виде усеченного конуса, сужающегося в направлении сверху вниз, диаметр верхней части камеры превышает диаметр выходного отверстия подводящего трубопровода, отбойные элементы установлены по периметру стенок камеры, распределены по высоте стенок в шахматном порядке и выполнены в виде горизонтально ориентированных полок, а отводящий трубопровод выполнен в виде состыкованной с донной частью камеры трубы, имеющей изогнутый участок, обеспечивающий изменение направления движения поступающего в него потока жидкости.
В частном случае полезной модели входная часть камеры выполнена в виде расширяющейся в направлении снизу вверх конусной воронки.
Заявляемая полезная модель позволяет с помощью использования ряда простых по конструкции элементов достигнуть значительной эффективности гашения кинетической энергии потока.
Использование одного рассекателя, установленного вершиной навстречу потоку перед попаданием его в камеру, обеспечивает снижение скорости потока и разбиение его на струи перед попаданием в камеру.
Выполнение камеры в виде расширяющегося кверху усеченного конуса обеспечивает расширение рассеченного на струи потока при попадании его в широкую входную конусную часть камеры, диаметр которой превышает выходной диаметр подводящего трубопровода.
Наличие простых по конструкции отбойных элементов, выполненных в виде горизонтально ориентированных полок, закрепленных на стенках камеры и распределенных по всей их высоте, приводит к эффективному торможению потока внутри камеры во всем ее объеме. При этом установка полок в шахматном порядке обеспечивает включение в процесс гашения энергии потока каждой отдельной полки.
Сужение камеры в направлении сверху вниз обеспечивает возможность ее простого соединения с отводящим трубопроводом встык за счет соответствия диаметра донной части камеры входному диаметру отводящего трубопровода. При этом наличие изогнутого участка в отводящей трубе обеспечивает изменение направления движущегося в ней потока, за счет чего также достигается снижение его скорости, а значит, снижение его кинетической энергии.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является эффективное гашение кинетической энергии потока при обеспечении упрощения конструкции устройства.
В случае, когда входная часть камеры выполнена в виде расширяющейся в направлении снизу вверх конусной воронки, обеспечивается гарантированное попадание потока в образованную приемной воронкой широкую входную часть, и при этом достигается снижение габаритных размеров прочих частей корпуса камеры.
На фигуре представлен общий вид устройства.
Устройство содержит приемную камеру 1, выполненную в виде усеченного конуса, сужающегося в направлении сверху вниз, подводящий трубопровод 2, отводящий трубопровод 3.
Диаметр D1 верхней части камеры превышает диаметр D 2 выходного отверстия подводящего трубопровода 2. В частности, верхняя часть камеры 1 образована смонтированной в ее верхней части приемной воронкой 4, имеющей форму усеченного конуса, расширяющегося в направлении снизу вверх.
Устройство также содержит установленный под выходным отверстием подводящего трубопровода 2 рассекатель 5 потока, выполненный в виде объемной детали, имеющей в продольном сечении форму треугольника, установленной вершиной навстречу потоку жидкости, поступающей из подводящего трубопровода 2. В частности, рассекатель 5 выполнен в виде конусного элемента.
Предпочтительным является, чтобы диаметр D3 рассекателя 5 соответствовал диаметру D2 выходного отверстия подводящего трубопровода 2, а диаметр D1 входной части камеры 1 был не менее, чем в три раза больше диаметра D2 выходного отверстия подводящего трубопровода 2. В таком случае практически весь вытекающий из подводящего трубопровода 2 поток разбивается на входе в камеру 1 на струи, гарантированно попадает в камеру 1 и претерпевает значительное расширение и торможение во входной части камеры 1.
Внутри камеры 1 помещены отбойные элементы 6 (на чертеже позицией обозначен один отбойный элемент), которые выполнены в виде горизонтально ориентированных полок, скрепленных со стенками камеры 1. Отбойные элементы 6 установлены по периметру стенок камеры 1 и распределены по их высоте в шахматном порядке в горизонтальных плоскостях.
Отводящий трубопровод 3 выполнен в виде состыкованной с донной частью камеры 1 трубы, имеющей изогнутый участок (на чертеже позицией не обозначен), обеспечивающий изменение направления движения поступающего в него потока жидкости.
Устройство работает следующим образом.
Напорный поток жидкости, в частности, воды, из трубопровода 2 попадает на рассекатель 5, разбивающий его на струи, и попадает в приемную воронку 4 камеры 1, где происходит его расширение и, соответственно, торможение. Разложенный на струи поток попадает в расширенную часть конусной камеры 1 и движется в камере 1, в которой происходит его дальнейшее торможение (снижение его скорости) при контакте с выступающими внутрь от стенок камеры 1 полками 6, выполняющими роль сопротивлений. Заторможенный поток поступает в отводящий трубопровод 3, в котором происходит его дополнительное торможение за счет изменения направления движения потока.
В частности, далее заторможенный поток попадает в проточный резервуар (на чертеже не показан), в котором обеспечивается разрыв сплошности потока (за счет образования свободной поверхности жидкости) и, соответственно, нулевое давление, из которого происходит дальнейшая транспортировка жидкости по следующему участку самотечного трубопровода.