СОПЛО УСТРОЙСТВА ДЛЯ СТРУЙНОЙ ОЧИСТКИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
BLASTING DEVICE NOZZLE AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Группа изобретений относится к области устройств для чистки различных поверхностей с помощью высоконапорных струй жидкости и способа изготовления этих устройств. Оно может быть использовано в коммунальном хозяйстве для гидродинамической мойки трубопроводов, например канализационных.
Известны сопла и способы изготовления сопел устройств для чистки поверхностей с помощью высоконапорных струй жидкости, согласно которым сначала изготавливают корпус сопла, а затем изготавливают отверстие коноидальной формы в осевом сечении [1]. Такие сопла имеют минимальные потери энергии струи на входе в сопло, но способ изготовления подобных сопел требует наличие специального инструмента из-за сложной формы двоякой кривизны. Изготовление серий подобных сопел с различными диаметрами выходного отверстия, соответствующими требуемым расходам жидкости, очень трудоемко и существенно увеличивает их стоимость.
Менее трудоемки способы изготовления сопла, согласно которым после изготовления корпуса изготавливают коническую входную поверхность и цилиндрическую выходную, плавно сопряженные друг с другом [2]. Такие сопла с оптимальным соотношением длины и диаметра цилиндрической поверхности незначительно уступают коноидальным соплам по потерям энергии в проточной части, но имеют более простую форму и могут серийно изготавливаться универсальным инструментом. Однако при изготовлении серий подобных сопел с различными диаметрами, соответствующими требуемым расходам жидкости, необходимо каждый раз перенастраивать инструмент для обеспечения оптимального соотношения длины и диаметра цилиндрического участка, изменяя диаметр выходного отверстия и соответствующий угол конической входной поверхности.
Такое устройство и способ его изготовления наиболее близко к заявленному изобретению по технической сущности и числу общих признаков, в силу чего принято в качестве прототипа.
Технической задачей изобретения является снижение затрат на изготовление сопел с различными диаметрами выходных отверстий, а также создание сопла устройства для чистки различных поверхностей с помощью высоконапорных струй жидкости, обеспечивающего минимальные гидравлические потери и максимальную реактивную силу струи, за счет оптимального соотношения длины и диаметра цилиндрической части и безотрывного течения струи внутри сопла.
Техническим результатом использования изобретения является уменьшение набора необходимого инструмента и соответственно снижение затрат на изготовление сопел с оптимальным соотношением длины и диаметра цилиндрической части для различных диаметров выходных отверстий.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления сопла устройства для струйной очистки изготавливают цилиндрический корпус, выполняют в корпусе осевое цилиндрическое выходное отверстие длиной b и диаметром d, выполняют в корпусе осевое коническое входное отверстие с углом входа α, угол конической входной поверхности α изготавливается в зависимости от оптимального соотношения длины b и диаметра d цилиндрического выходного отверстия, которая определяется формулой:
b/d=0,5ctgα/2.
1
2
n
1
1
2
2
n
n
При изготовлении сопел с различными диаметрами цилиндрических отверстий d, d, d…d отношения b/d=b/d=b/d…=b/d постоянны и находятся в интервале значений 1,5…1,7, а угол α остается неизменным, то есть оптимальному соотношению величин b/d соответствует один угол конической входной поверхности α. Такой неизменный угол при сверлении сопловых отверстий различных диаметров обеспечивает минимальный набор требуемого инструмента для изготовления конической поверхности и сокращает расходы на изготовление сопел.
Для сопел каналопромывочных насадков каналоочистительных машин, работающих при давлениях 10-20 МПа, оптимальное отношение длины и диаметра цилиндрической части сопла, обеспечивающее минимальные гидравлические потери в сопле и максимальную реактивную силу струи, составляет b/d=1,5-1,7.
Безотрывное течение струи из конической входной части в цилиндрическую минимизирует потери давления в сопле. Для этого кромку перехода конической в цилиндрическую поверхность необходимо скруглить радиусом r≥0,2d по аналогии с формой входного коллектора, обеспечивающего безотрывный вход жидкости в цилиндрический водовод.
Заявляемые устройство и способ его получения связаны единым изобретательским замыслом, так как направлены на решение единой технической задачи - снижение затрат на создание оптимальных устройств для струйной чистки, обеспечивающих минимальные гидравлические потери и максимальную реактивную силу струи.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг.1 - сопло коноидальной формы из [1];
фиг.2 - сопло фирмы «Dietrich Boas» Gmbh из [2];
фиг.3 - разрез сопла, изготовленного заявленным способом;
фиг.4 - разрез каналопромывочного насадка с соплами по изобретению.
1
2
1
1
2
2
1
1
2
2
Сопло (фиг.3) состоит из корпуса 1, конической входной части 2 с углом входа α и цилиндрическим выходным отверстием 3 длиной b и диаметром d. Причем отношение b/d связано с углом α формулой b/d=0,5ctgα/2. При этом при различных диаметрах цилиндрических отверстий сопел d, d, d отношения b/d=b/d=b/d, что следует из подобия треугольников АВС, ABC и АВС, у которых высота равна длине цилиндрического отверстия, а основание его диаметру.
Кромка перехода конической части в цилиндрическую часть скруглена радиусом r≥0,2d.
На каналопромывочном насадке (фиг.4) показаны сопла по изобретению: переднее 4, ввернутое в передний корпус насадка 5, и задние 6, выполненные непосредственно в заднем корпусе насадка 7.
Сопло работает следующим образом. При подаче воды под рабочим давлением внутрь каналопромывочного насадка вода устремляется в проточную часть сопел, проходит конический входной участок и безотрывно входит в цилиндрический выходной участок. Сформированная на этом участке струя выбрасывается из выходного отверстия, выполняя полезную работу - размывает загрязнения и реактивными силами перемещает насадок вдоль обрабатываемой поверхности.
Наиболее эффективные в энергетическом и функциональном плане струи образуются при оптимальном соотношении длины и диаметра цилиндрического выходного участка сопла. Причем для различных давлений и расходов воды требуются сопла с различными диаметрами отверстий и соответствующими им длинами этих отверстий. Оптимальное соотношение длин b и диаметров d сопловых отверстий обеспечивает постоянный угол конической входной поверхности α, связанный с отношением b/d формулой b/d=0,5ctgα/2 для различных диаметров сопел d.
При этом для изготовления сопел с различными диаметрами соплового отверстия не требуется изменять угол конической поверхности, что снижает затраты на их изготовление.
Источники информации
1. Богомолов А.И., Михайлов К.А. Гидравлика. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп., М.: Стройиздат, 1972.
2. «Dusen fur die Rohr- und Kanalreinigung» - каталог фирмы «Dietrich Baas GmbH», www.baas-duesen.de.