Узел ввода рабочей жидкости
WORKING LIQUID INPUT UNIT

Узел ввода рабочей жидкости
Изобретение относится к системам канализации, в частности, к узлам ввода рабочих жидкостей, и, в частности, может быть использовано при изготовлении систем приема для танков сточной воды судна, устойчивых к электрохимической коррозии, кавитационной эрозии и сероводородной среде.
Известен способ снижения кавитации в гидравлических машинах и устройство для его осуществления, в котором для снижения кавитации включен участок трубопровода гидравлической машины, выполненный прямолинейным и эксцентрически суженным, с установленными на его стенках вдоль проточной части с наклоном по потоку профилированными элементами сопротивления в виде фрагментов спирали Архимеда. Участок снабжен цилиндрической камерой разряжения, расположенной перед насосом, и устройством, подводящим воздух в камеру разряжения, для предотвращения разрыва потока от столкновения жидкости с частями гидравлических машин путем формирования управляемого движения потока в приграничных с частями гидравлических машин областях и увеличения его кинетической энергии. Кавитационную эрозию выпуклой стенки криволинейного колена отсасывающей трубы гидротурбины снижают, уменьшая пульсацию потоков воды в проточной части путем подвода кинетической энергии в прилегающий к выпуклой стенке приграничный слой жидкости и увеличения сопротивления пульсационным составляющим скорости, направленным вверх по потоку [1].
Однако данный способ не позволяет в необходимой степени предотвратить вызываемую кавитацией эрозию части трубы.
Известно, антикавитационное устройство в криволинейном гидравлическом тракте. Оно состоит из перепускных каналов в стенке тракта для подвода жидкости из области повышенного давления в область пониженного давления. Входные отверстия каналов расположены на участке перед поворотом потока, а выходные - после поворота потока в зоне кавитации. Над выходными отверстиями каналов установлен дугообразный элемент, выполненный из пластичного материала. В нем может быть выполнено по меньшей мере одно отверстие, в которое может быть установлено кольцо постоянного диаметра. Элементы могут быть выполнены из пористого материала [2].
Отверстия, выравнивающие давление в области повышенного и пониженного значений, малоприменимы для коллоидных растворов.
Наиболее близким к предлагаемому узлу ввода является пожарный монитор, содержащий установленный на опорной конструкции входной патрубок, промежуточный и выходной патрубки и два поворотных узла (шарнира), расположенных друг к другу под углом, отличным от 90°, и выполненных с возможностью вращения, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью изменения угла оси выходного патрубка с насадком по вертикали путем одновременного вращения двух шарниров, а также изогнутый выходной патрубок с насадком [3].
К недостаткам можно отнести: двойную смену направления поворотных узлов, что приводит к повышенной кавитационной эрозии в местах изгиба, это особенно актуально при длительной непрерывной эксплуатации пожарного монитора; необходимая компактность пожарного монитора обуславливает малые радиусы изгиба промежуточного и выходного патрубков и приводит к повышенной кавитационной эрозии в местах изгиба.
Технический результат изобретения узла ввода рабочей жидкости состоит в защите устройства от кавитационной и электрохимической эрозии, путем уменьшениея турбулентности потока рабочей жидкости по внутренней поверхности выходного патрубка с насадком и рабочей поверхности отбойного листа и сглаживания перепада кинетической энергии потока рабочей жидкости, а также применения химически стойких и эластичных материалов, демпфирующих ударные воздействия при схлопывании пузырьков газа, что в конечном итоге увеличивает срок службы узла ввода рабочей жидкости.
Предложен узел ввода рабочей жидкости, включающий плавно изогнутый выходной патрубок с насадком, который дополнительно установлен на опорной конструкции, причем для лучшего смыва коллоидных осадков рабочей жидкости выходной патрубок с насадком направлен вертикально вниз в горизонтально расположенный отбойный лист. Для снижения кавитационного разрушения выходной патрубок выполнен с плавным изгибом, предотвращающим процесс разрушения. При этом для демпфирования ударных воздействий кавитации насадок и отбойный лист покрыты эпоксидной смолой, либо полиуретаном, кроме того насадок может быть изготовлен из полипропилена, а отбойный лист покрыт полипропиленом.
Изобретение направлено на повышение стойкости узла ввода рабочей жидкости в системах их канализации, в частности, в системах приема канализационных, промышленных и сточных вод в объектах их консервации, перекачки и переработки. Оно может быть использовано при изготовлении узлов ввода, устойчивых к сероводородной среде, электрохимической коррозии и кавитационной эрозии, например, в судовых танках сточной воды.
На фиг. 1 изображен узел ввода рабочей жидкости, где 1 - выходной патрубок; 2 - насадок; 3 - отбойный лист; 4 - участок изгиба; 5 - радиус изгиба; 6 - эпюра скорости движущейся рабочей жидкости до участка изгиба; 7 - эпюра скорости движущейся рабочей жидкости на изгибе; 8 - эпюра скорости движущейся рабочей жидкости после участка изгиба; 9 - участки турбулентности; 10 - область повышенной кавитационной эрозии; 11 - опорная конструкция.
На фиг. 2 изображен отбойный лист с выделенной зоной повышенной кавитационной эрозии, где 3 - отбойный лист; 12, 10, 13 - пятно активного контакта листа с потоком рабочей жидкости: 12 - область пониженного давления из пятна активного контакта листа с потоком рабочей жидкости; 10 - зона повышенной кавитационной эрозии; 13 - область повышенного давления рабочей жидкости из пятна активного контакта листа с потоком рабочей жидкости.
Увеличение радиуса изгиба выходного патрубка позволяет получить плавный изгиб выходного патрубка и снизить величину местного гидравлического сопротивления в области поворота. Снижение величины местного гидравлического сопротивления в области изгиба снижает кавитационную эрозию зон пониженного давления, расположенных за ней.
Покрытие полости плавно изогнутого выходного патрубка, насадка и отбойного листа эпоксидной смолой, либо полиуретаном, обладающими свойством эластичности, позволяет демпфировать микроудары в рабочей жидкости. Это дает возможность повысить стойкость отбойного листа. Кроме того защитное покрытие из эпоксидной смолы обладает повышенной химической стойкостью к сероводородной среде.
Изготовление плавно изогнутого выходного патрубка и насадка из полипропилена, а также покрытие им отбойного листа, по аналогии использования покрытия из эпоксидной смолы, также дает возможность повысить стойкость данных элементов узла ввода. Кроме того полипропилен, как и эпоксидная смола обладает повышенной химической стойкостью к сероводородной среде.
Из сказанного следует, что, несмотря на то, что все вновь введенные элементы узла ввода рабочей жидкости широко известны, их введение в указанной связи друг с другом позволяет говорить о том, что предложенный узел ввода рабочей жидкости предоставляет новые, ранее неизвестные возможности для ввода рабочей жидкости, позволяя снизить кавитационную эрозию, электрохимическую коррозию и повысить стойкость к сероводородной среде как плавно изогнутого выходного патрубка с насадком, так и отбойного листа. В свою очередь снижение электрохимической коррозии, кавитационной эрозии и стойкость к сероводородной среде выходного патрубка с насадком и отбойного листа увеличивает срок службы узла ввода рабочей жидкости.
Изобретение может использоваться при изготовлении узлов ввода, устойчивых к электрохимической коррозии и кавитационной эрозии, например, в судовых танках сточной воды.
Источники информации
1. Способ снижения кавитации в гидравлических машинах и устройство для его осуществления [Текст]: пат. 2260716 Рос. Федерация: МПК F04D 29/66, F03B 11/04 / Степкин А.А. (RU), Степкина Ю.А. (RU); заявитель и патентообладатель Степкин А.А. (RU), Степкина Ю.А. (RU). - №2003136952/06; заявл. 24.12.2003; опубл. 20.09.2005, Бюл. №26. - 8 с.: ил.
2. Антикавитационное устройство в криволинейном гидравлическом тракте [Текст]: пат. 2449167 Рос. Федерация: МПК F03B 11/04, F04D 29/68, F16L 55/04/ Коченков А.Г. (RU), Тонконог В.Г. (RU), Тукмаков А.Л. (RU), Санникова Е.Ю. (RU); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИГУ - КАИ) (RU). - №2010148949/06; заявл. 30.11.2010; опубл. 27.04.2012, Бюл. №12. - 9 с.: ил.
3. Пожарный монитор с углом наклона шарниров, отличным от 90 градусов [Текст]: пат. 2483772 Рос. Федерация: МПК А62С 31/00/ Денисов Ю.Г. (RU), Соколов А.Д. (RU); заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Фирма "СТЭК" (RU). - №2014105150/02; заявл. 07.06.2011; опубл. 10.06.2013, Бюл. №35. - 4 с.: ил.