ГИДРОЛОТОК

Полезная модель относится к области экспериментальной гидродинамики и предназначено для определения расхода жидкости в рабочей части гидролотка с эжекторным побуждением жидкости.
Известен гидролоток, содержащий корпус с входной и рабочей камерами, боковыми каналами рециркуляции с расположенными в них эжекторами и регулирующее устройство стока, в котором дно корпуса имеет лемнискатный переход т входной камеры в рабочую камеру [Ханжоков В.И. и др. Гидролоток с эжекторным побуждением. Сб. Промышленная аэродинамика. №15. М.: Оборонгиз, 1959. С.85-91].
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает достаточной точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть гидролотка из-за наличия в нем двух замкнутых циркуляционных зон, проходящих через боковые каналы рециркуляции.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является гидролоток, содержащий корпус с входной и рабочей камерами, боковыми каналами рециркуляции с расположенными в них эжекторами и регулирующее устройство стока [Авторское свидетельство на изобретение СССР №578576 «Гидролоток». Опубл. 30.11.77. Бюллетень №40). В гидролотке дно корпуса имеет лемнискатный переход т входной камеры в рабочую камеру. Гидролоток снабжен устройством синхронного перемещения и фиксации положения эжекторов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на заданный угол, координатной сеткой с лимбом, расположенной на дне рабочей камеры, и эластичной нитью симметрии по горизонтальной оси гидролотка.
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает достаточной точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть гидролотка из-за наличия в нем двух замкнутых циркуляционных зон, проходящих через боковые каналы рециркуляции.
Задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно, повышение точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть гидролотка.
Для исключения указанного недостатка в гидролотке, содержащем корпус со входной и выходной камерами, образованном нижним плоским днищем и установленными на нем двумя боковыми стенками, входной и выходной торцевыми стенками, верхнее днище, установленное над нижним плоским днищем с зазором в выходной части, два боковых канала рециркуляции, образованные соответствующими частью верхнего днища, боковой и разделительной стенками, рабочую часть, расположенную между входной и выходной камерами и ограниченную плоской частью верхнего днища и двумя разделительными стенками, трубопровод для заполнения контура жидкостью, эжекторы, установленные в боковых каналах рециркуляции и подключенные к соответствующим подводящим трубопроводам, регулирующее устройство стока, расположенное в выходной камере на продольной оси симметрии рабочей части и установленное на входе в отводящий трубопровод с возможностью вертикального перемещения и изменения положения верхней торцевой части относительно верхнего днища, приспособление для перемещения и фиксации положения эжекторов в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на заданный угол и выравнивающее устройство, размещенное на входе в рабочую часть, причем верхнее днище имеет лемнискатный переход из входной камеры в рабочую часть и горизонтальную ориентацию в рабочей части предлагается:
- гидролоток дополнительно снабдить, по меньшей мере, одним расходомерным устройством, двумя плоскими продольными вставками, по меньшей мере, одной плоской поперечной вставкой, устанавливаемой при наличии вылета верхней торцевой части регулирующего устройства стока относительно верхнего днища, и приспособлениями для перемещения и фиксации положения соответственно продольных и поперечных вставок;
- подводящий и отводящий трубопроводы соединить соответственно со выходной и входной частями насоса;
- продольные вставки установить на верхнем днище с касанием входной торцевой стенки по обе стороны от регулирующего устройства стока и ориентировать вдоль продольной оси симметрии рабочей части;
- длину каждой продольной вставки, по меньшей мере, обеспечить равной минимальному расстоянию между входной торцевой стенкой и боковой торцевой частью разделительной стенки;
- высоту продольных вставок выполнить больше высоты уровня жидкости в рабочей части;
- плоскую поперечную вставку изготовить одинаковой высоты, расположить ниже уровня жидкости и установить вертикально в выходной камере на верхнем днище параллельно входной торцевой стенке перед регулирующим устройством стока со стороны рабочей части.
В частных случаях исполнения гидролотка предлагается:
- расходомерное устройство установить в отводящем трубопроводе или на каждом подводящем трубопроводе до эжектора;
- в качестве расходомерного устройства использовать крыльчатый водосчетчик типа ВСКМ-25 или ЕТК;
- в качестве выравнивающего устройства использовать сетки;
- в качестве выравнивающего устройства применять, по меньшей мере, одну систему плоских вертикальных пластин, укрепленных на приспособлении для фиксации и изменения положения вертикальных регулировочных вертикальных пластин путем поворота относительно продольной оси симметрии рабочей части и (или) изменения расстояния между смежными регулировочными пластинами;
- боковые торцевые части поперечной вставки установить с одновременным касанием разделительных стенок и обращенных в сторону рабочей части боковых торцевых частей продольных вставок;
- одну поперечную вставку установить между продольными вставками, а две другие поперечные вставки разместить соответственно между соответствующими разделительной стенкой и продольной вставкой и обеспечить одинаковую высоту трех поперечных вставок;
- в местах касания нижних оснований продольных и поперечных вставок с верхним днищем, боковых торцевых частей продольных вставок со входной торцевой стенкой и боковой поверхностью поперечной вставки, боковых торцевых частей поперечных вставок с боковыми поверхностями разделительных стенок и продольных вставок обеспечить герметичность;
- средние части отводящего и подводящего трубопроводов соединить между собой байпасным трубопроводом, оснащенным регулятором расхода;
- к байпасному трубопроводу присоединить сливной трубопровод, оснащенный регулятором расхода;
- отводящий и подводящие трубопроводы оснастить регуляторами расхода.
На фигуре 1 - представлен общий вид гидролотка; на фигурах 2 и 3 - вид на гидролоток сверху и его продольное осевое сечение; на фигуре 4 - гидравлическая схема подачи жидкости в гидролоток и отвода ее из него. На фигурах 1-4 приняты следующие обозначения: 1 - байпасный трубопровод; 2 - боковой канал рециркуляции; 3 - входная камера; 4 - входная торцевая стенка корпуса; 5 - выравнивающее устройство; 6 - выходная камера; 7 - выходная торцевая стенка корпуса; 8 - верхнее днище; 9 - насос; 10 - отводящий трубопровод; 11 - подводящий трубопровод; 12 - поперечная вставка; 13 - продольная вставка; 14 - рабочая часть; 15 - расходомерное устройство; 16 - регулирующее устройство стока; 17 - регулятор расхода жидкости; 18 - сливной трубопровод; 19 - разделительная стенка; 20 - трубопровод для заполнения контура; 21 - эжектор; 22 - боковая стенка; 23 - нижнее плоское днище.
Гидролоток содержит корпус со входной 3 и выходной 6 камерами, боковой канал рециркуляции 2, выравнивающее устройство 5, насос 9, две продольные вставки и, по меньшей мере, одну поперечную вставку 12, трубопровод 20 для заполнения контура, подводящий 11, отводящий 10, сливной 18 и байпасный 1 трубопроводы, по меньшей мере, одно расходомерное устройство 15, регуляторы расхода жидкости 17, эжекторы 21, приспособления для перемещения и фиксации положения эжекторов 21, продольных 13 и поперечных 12 вставок и регулирующее устройство стока 16.
Корпус образован нижним плоским днищем 23 и установленными на нем двумя боковыми стенками 22, входной 4 и выходной 7 торцевыми стенками.
Верхнее днище 8 установлено над нижним плоским днищем 23 с зазором в выходной части.
В пределах корпуса расположены рабочая часть 14, входная 3 и выходная 6 камеры и два боковых канала рециркуляции 2.
Боковые каналы рециркуляции 2 образованы соответствующими частью верхнего днища 8, боковой 22 и разделительной 19 стенками.
Эжекторы 21 установлены в боковых каналах рециркуляции 2 и подключены к соответствующим подводящим трубопроводам 11.
Регулирующее устройство стока 16 расположено в выходной камере 6 на продольной оси симметрии рабочей части 14 и установлено на входе в отводящий трубопровод 10. Регулирующее устройство стока 16 имеет возможность вертикального перемещения и изменения положения верхней торцевой части относительно верхнего днища 8.
Приспособление для перемещения и фиксации положения эжекторов 21 позволяет обеспечивать необходимые их перемещения и положения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на заданный угол.
Выравнивающее устройство 5 размещено на входе в рабочую часть 14.
Верхнее днище 8 имеет лемнискатный переход из входной камеры в рабочую часть 14 и горизонтальную ориентацию в рабочей части 14.
Подводящий 11 и отводящий 10 трубопроводы соединены соответственно со выходной и входной частями насоса 9.
На верхнем днище 8 с касанием входной торцевой стенки 4 по обе стороны от регулирующего устройства стока 16 вдоль продольной оси симметрии рабочей части 14 установлено по одной продольной вставке 13.
Длина продольных вставок 13 равна, по меньшей мере, минимальному расстоянию между входной торцевой стенкой 4 и торцевой частью соответствующей разделительной стенки 19.
Высота продольных вставок 13 превышает высоту уровня жидкости в рабочей части 14.
Поперечную вставку 12 устанавливают при наличии вылета верхней торцевой части регулирующего устройства стока 16 относительно верхнего днища 8. Плоская поперечная вставка 12 имеет одинаковую высоту, расположена ниже уровня жидкости и установлена вертикально в выходной камере 6 на верхнем днище 8 параллельно входной торцевой стенке 4 перед регулирующим устройством стока 16 со стороны рабочей части 14.
В частных случаях исполнения гидролотка имеет место следующие технические решения.
Расходомерное устройство 15 установлено в отводящем трубопроводе 10 или на каждом подводящем трубопроводе 11 до эжектора 21.
В качестве расходомерного устройства 15 используют крыльчатый водосчетчик типа ВСКМ-25 или ЕТК.
В качестве выравнивающего устройства 5 либо используют сетки, либо применяют, по меньшей мере, одну систему плоских вертикальных пластин, укрепленных на приспособлении для фиксации и изменения их положения путем поворота относительно продольной оси симметрии рабочей части и (или) изменения расстояния между смежными регулировочными пластинами.
Боковые торцевые части поперечной вставки 12 установлены с одновременным касанием разделительных стенок 19 и обращенных в сторону рабочей части 14 боковых торцевых частей продольных вставок 13.
Одна поперечная вставка 12 установлена между продольными вставками 13, а две другие поперечные вставки 12 размещены соответственно между соответствующими разделительной стенкой 19 и продольной вставкой 13, а все три поперечные вставки 12 выполнены одинаковой высоты.
В местах касания нижних оснований продольных 13 и поперечных 12 вставок с верхним днищем 8, боковых торцевых частей продольных вставок 13 с боковыми поверхностями входной торцевой стенки 4 и поперечной 12 вставки, боковых торцевых частей поперечных вставок 12 с боковыми поверхностями разделительных стенок 19 и продольных вставок 13 обеспечена герметичность.
Средние части отводящего 10 и подводящего 11 трубопроводов соединены между собой байпасным трубопроводом 1, оснащенным регулятором расхода 17.
К байпасному трубопроводу 1 присоединен сливной трубопровод 18, оснащенный регулятором расхода 17.
Отводящий 10 и подводящие 11 трубопроводы оснащены регуляторами расхода 17.
Гидролоток работает следующим образом.
Проточную часть гидролотка и сообщенных с ней образующих циркуляционный контур эжекторов 21, насоса 9, байпасного 1, подводящего 11 и отводящего 10 трубопроводов предварительно через трубопровод для заполнения контура 20 заполняют жидкостью.
Жидкость посредством насоса 9 из подводящих трубопроводов 11 через эжекторы 21 подают в боковые каналы рециркуляции 2.
Жидкость последовательно прокачивают через боковые каналы рециркуляции 2, входную камеру 3, рабочую часть 14 и выходную камеру 6.
Из выходной камеры 3 жидкость одновременно отводят через зазоры между боковыми торцевыми частями стенок 19 боковых каналов рециркуляции 2 и входной торцевой стенкой корпуса 4 и через регулируемое устройство стока жидкости 16.
С помощью выравнивающего устройства 5, по меньшей мере, на входе в выходную камеру 6 обеспечивают равномерный профиль скорости потока жидкости.
Перемещают продольные вставки 13 вдоль входной торцевой стенки 4 корпуса и фиксируют такое их положение, при котором поток жидкости в рабочей части 14 вплоть до продольных вставок 13 течет вдоль ее продольной оси.
Отвод жидкости из проточной части гидролотка и связанных с ним элементов гидравлического контура выполняют через сливной трубопровод 18.
Установка продольных 13 и поперечных 12 вставок на верхнем днище 8, изменение и фиксация их положения позволяют разделить поток жидкости, поступающей на вход насоса 9 (потоки жидкости, выходящие из эжекторов в боковые каналы рециркуляции 2) от потоков жидкости, участвующих в циркуляционном движении в пределах проточной части гидролотка, и создать условия для определения массовых расходов жидкости, относящиеся к каждому из указанных типов потоков, без существенного воздействия конструктивными элементами на гидродинамику рабочей части 14.
Пример конкретного выполнения устройства
В боковых каналах рециркуляции 2 установлено по одному эжектору 21. Диаметры выходной части эжектора равен 18×3 мм.
Регулирующее устройство стока 16 выполнено в виде трубы с диаметром 110×2,5 мм.
Выравнивающее устройство 5 выполнено в виде двух рядов вертикальных пластин, и расположенных на расстоянии 150 мм друг от друга. В пределах каждого ряда пластины расположены на расстоянии 50 мм друг от друга, ориентированы параллельно продольной оси рабочей части 14 и имеют высоту 300 мм. В верхней и нижней частях пластин выполнены отверстия, через которые проходят направляющие стержни.
Верхнее днище 8 в районе рабочей части 14 ориентировано горизонтально.
Перед эжекторами 21 в подводящих трубопроводах 11 установлены расходомерные устройства 15 в виде крыльчатых водосчетчиков типа ВСКМ-25.
Продольные вставки 13 выполнены идентичными и имеют следующие размеры: высоту - 180 мм, ширину - 300 мм, толщину - 4 мм. Расстояние между входной торцевой стенкой 4 и торцевой боковой частью разделительной стенки 19 равно 165 мм. Ширина рабочей части 14 составляет 750 мм. Высота боковых стенок 22, входной 4 и выходной 7 торцевых стенок равна 300 мм. Максимальное расстояние между верхним 8 и нижним днищем 23 равно 200 мм. Ширина боковых каналов рециркуляции составляет 88 мм. Длина гидролотка равна 2400 мм. Вылет регулирующего устройства стока 16 относительно верхнего днища составляет 60 мм. Поперечная вставка 12 имеет высоту 70 мм, толщину - 2 мм и длину - 740 мм. Кратчайшее расстояние от продольных вставок 13 до центра регулирующего устройства стока 16 составляет 197 мм.
Боковые торцевые части поперечной вставки 12 установлены с касанием боковых поверхностей разделительных стенок 19, свободные боковые торцевые части продольных вставок 13 - с касанием боковой поверхности торцевой вставки.
Отводящий 10 и подводящий 11 трубопроводы соединены между собой байпасным трубопроводом 1, оснащенным регулятором расхода 17.
К байпасному трубопроводу 1 присоединен сливной трубопровод 18 с регулятором расхода 17.
Подводящие трубопроводы 11 оснащены регуляторами расхода 17.
Гидродинамические характеристики проточной части гидролотка и условия проведения исследований представлены далее в примере конкретного осуществления способа.
Уровень жидкости в рабочей части 14 составляет 83 мм. Суммарный массовый расход жидкости через два расходомерных устройства 15 равен 1,255 кг/с. В качестве рабочей жидкости используется вода. Температура воды в рабочей части 14 составляет 21,2°С. Суммарный массовый расход воды через два расходомерных устройства 15, полученный с использованием измеренных объемов жидкости, прокачиваемой через расходомерное устройство 15, времени измерения указанных объемов и плотности воды, составляет 1,255 кг/с. На входе в выходную камеру 6 обеспечен относительно равномерный по ширине рабочей части 14 профиль скорости воды с помощью выравнивающего устройства 5. Контроль за профилем скорости воды на поверхности воды выполнялся путем измерения времени движения контрольной метки, выполненной в виде находящегося на поверхности воды пенопластового шарика диаметром 5 мм, длины рабочей части 14 равной 1650 мм. Движение метки с потоком воды начиналось их пяти характерных точек по ширине входной участка рабочей части 14, удаленных на одинаковое расстояние от входной торцевой стенки 4.
Отсутствие поперечных потоков воды между центральной и периферийными частями выходной камеры 6 в районе боковых торцевых частей продольных вставок 13 достигается в результате установки продольных вставок 13 на кратчайшем расстоянии 197 мм относительно продольной оси регулирующего устройства стока 16. При этом расстояние между разделительной стенкой 19 и продольной вставкой 13 составляет 169 мм. Массовый расход воды через рабочую часть 14 составляет 3,113 кг/с.
Технический результат предложенного технического решения состоит в повышении точности определения массового расхода жидкости через рабочую часть 14 гидролотка.