ВЫХЛОПНОЕ ГИДРОУДАРНОЕ ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО

1. Область техники.
Выхлопное гидроударное импульсное устройство (ВГУ ИУ) относится к области коммунального хозяйства, а именно:
A) применяется для прочистки внутри домовых и внутри квартальных труб канализации от засоров, грязи, мусора, шлама и других хозяйственных сточных загрязнений, для пробивки пробок и устранения непроходимости в трубах канализации;
Б) служит для промывки и прочистки трубопроводных систем отопления и теплоснабжения от грязи и шлама;
B) может быть использовано для подъема воды на высоту зданий и сооружений, расположенных выше обеспеченного напора от источника водоснабжения;
2. Уровень техники.
Наиболее близким аналогом выхлопного гидроударного импульсного устройства является кинетический гидравлический таран (КГТ).
Кинетический гидравлический таран запатентован в США. Патент США №1998902 кл. В08В 9/00, 1967 г.
При разработке выхлопного гидроударного импульсного устройства ставилась задача:
1. Создать аналог КГТ с улучшенными техническими характеристиками;
2. Увеличить скорость воздушного выхлопа, и тем самым повысить силу ударного импульса;
3. Разработать устройство производящее воздушные выхлопы в автоматическом режиме.
Указанная задача решена в выхлопном гидроударном импульсном устройстве, содержащем пневмоцилиндр с крышками, запорный клапан, поршень и два трубчатых штока - внутренний и внешний, один конец внешнего штока закреплен на поршне, к другому концу внешнего штока подсоединена опорная цилиндрическая деталь, через которую внешний шток и поршень прижаты к запорному клапану пружиной, запорный клапан прикреплен шпилькой к внутреннему штоку, внутренний шток расположен по центру поршня и внутри внешнего штока, с наружного конца внутреннего штока, на шпильке, выходящей из внутреннего штока, зафиксирована деталь автоматического открывания запорного клапана.
Кроме того, выхлопное гидроударное импульсное устройство дополнительно содержит тройник с обратным клапаном и манометр для нагнетания воздуха и контроля давления в пневмоцилиндре.
Кроме того, выхлопное гидроударное импульсное устройство дополнительно содержит защитный колпак, закрепленный к задней крышке пневмоцилиндра и крышку защитного колпака, которая выполнена в виде закручивающейся фигуры и служит упором для пружины.
Кроме того, выхлопное гидроударное импульсное устройство дополнительно содержит ручку с курком, закрепленную к крышке защитного колпака, а курок через тросик соединен со шпилькой, выходящей из крышки защитного колпака.Выхлопное гидроударное импульсное устройство выполняет функцию источника воздушного выхлопа и является самостоятельным механизмом, прибором, устройством для прочистки труб, а также может быть использовано в отраслях промышленности, в которых используется воздушный выхлоп.
Выхлопное гидроударное импульсное устройство возможно применять во всех способах, методах и в установках по промывке, прочистке труб канализации, трубопроводных систем отопления и водоснабжения, в которых используется в качестве источника гидроудара воздушный выхлоп.
3. Раскрытие сущности полезной модели.
Выхлопное гидроударное импульсное устройство разработано на известном принципе кратковременного гидравлического удара на столб воды, находящейся в трубе, с последующей передачей удара на засор. Сила удара зависит от скорости выхлопа воздуха и от количества (веса) воды, находящейся в трубе. Вода является упругой, относительно несжимаемой жидкостью и передача удара на засор в трубе происходит почти мгновенно.
Сила ударной волны передается вдоль трубы, и совсем незначительно воздействует на боковые поверхности трубы. Изгибы и повороты труб не мешают распространению ударной волны воды.
Силу удара можно регулировать и устанавливать в зависимости от загрязнений и вида прочистки.
А). Проблема засоров и пробок в канализационных трубах на значительных расстояниях от ревизий и прочисток с успехом решается с помощью гидравлического удара, вызванного воздушным выхлопом из ВГУ ИУ.
Б). При промывке системы отопления скорость движения воды увеличивается скоростью выхлопа воздуха из выхлопного гидроударного импульсного устройства, тем самым создает барботаж в воде, смывая с внутренних стенок труб отопления и радиаторов наслоения грязи и шлама.
В отличие от КГТ, в выхлопном гидроударном импульсном устройстве скорость выхлопа воздуха происходит значительно быстрее, тем самым увеличивает силу удара воды по засору. Это связано с тем, что в ВГУ ИУ выхлоп воздуха происходит не только из-за перепада давлений, но и за счет выталкивания поршня жесткой пружиной, а также за счет увеличенной площади выхлопного отверстия. В выхлопном гидроударном импульсном устройстве предусмотрено ручное и автоматическое открывание запорного клапана.
В кинетическом гидравлическом таране выхлоп воздуха происходит только за счет превышения давления воздуха, закаченного в емкость. Запорный клапан в КГТ открывается только ручным способом.
3.1. Описание сущности полезной модели.
Выхлопное гидроударное импульсное устройство является источником выхлопа для образования гидравлического удара.
Выхлопное гидроударное импульсное устройство выполнено в виде пневмоцилиндра (поз. 1, фиг. 1) с поршнем и проходным штоком, поршень подперт пружиной, пружина закрыта защитным колпаком, к которому закреплена ручка с курком. Из центра передней крышки (поз. 3, фиг. 1) пневмоцилиндра наружу выходит сгон (поз. 5) с наружной резьбой % дюйма и внутренним отверстием условным диаметром 20 мм, который служит отверстием для выхлопа. В сгоне с противоположной стороны от резьбы предусмотрен фланец. Фланец прижимается через резиновую прокладку к внутренней стороне крышки пневмоцилиндра и затягивается контргайкой с наружной стороны крышки.
Изнутри пневмоцилиндра отверстие для выхлопа воздуха закрыто резиновым запорным клапаном (поз. 6). Резиновый запорный клапан закреплен на переднем конце внутреннего штока (поз. 7) через шайбу шпилькой (поз. 9) и гайкой. Шпилька проходит внутри штока. Внутренний шток выполнен в виде металлической трубы и снаружи покрыт хромом. Поршень (поз. 2) изготовлен с отверстием по центру, через которое проходит внутренний шток. Поршень движется по внутреннему штоку. Поршень изготовлен из алюминия.
Выхлоп воздуха производится путем отвода внутреннего штока со шпилькой и запорным клапаном назад, открывая при этом отверстие для выхлопа. Поршень, в момент открытия запорного клапана, под воздействием накаченного в пневмоцилиндр воздуха, сжимая пружину, отодвинут от запорного клапана.
Давление воздуха в пневмоцилиндре воздействует не только на поршень, но и на запорный клапан, не давая поршню утащить за собой внутренний шток и открыть запорный клапан. Между резиновым запорным клапаном и внутренним штоком установлена металлическая шайба. Площадь поверхности шайбы (без учета площади сечения внутреннего штока) рассчитана из условия «не выдавливания запорного клапана» водой, находящейся с наружной стороны сгона в момент отхода поршня от запорного клапана.
2
Для расчета площади шайбы давление воды с наружной стороны запорного клапана принято в размере 6,0 кг/см. Сила, сжимающая пружину, которая давит на поршень и соответственно на запорный клапан (без подкачки воздуха) принята 20 кгс (0,196 кН). К задней стороне поршня закреплен внешний шток (поз. 8). Внешний шток выполнен в виде металлической трубы и снаружи покрыт хромом. Внешний шток выходит из задней крышки (поз. 4) пневмоцилиндра. Наружный конец внешнего штока прижат и «сидит» в обойме опорной цилиндрической детали (поз. 10). Опорная цилиндрическая деталь изготовлена из металла в виде двух коротких, лежащих на одной оси, цилиндров (обоймы) разного диаметра с перегородкой между ними и отверстием в центре перегородки (для прохода внутреннего штока). Пружина (поз. 12) с противоположной стороны перегородки опорной цилиндрической детали «сидит» также в обойме (в цилиндре) и прижимает внешний шток и поршень.
Другой конец пружины подпирается крышкой защитного колпака (поз. 14) и также расположен в цилиндрической обойме крышки защитного колпака. Внутренний шток выходит из внешнего штока, проходит через отверстие опорной цилиндрической детали до середины пружины.
Из внутреннего штока выходит шпилька и проходит через отверстие в крышке защитного колпака. На шпильку, расположенную внутри пружины, навернута деталь автоматического открывания запорного клапана (поз. 11), которая наружным концом выходит через отверстие крышки защитного колпака. Внутренний конец детали автоматического открывания запорного клапана выполнен в виде цилиндрического стакана и служит упором. Под действием сжатого воздуха, поршень, через внешний шток и опорную цилиндрическую деталь, сдвигает деталь автоматического открывания запорного клапана, шпильку с внутренним штоком и запорным клапаном, тем самым открывает отверстие для выхлопа.
К наружному концу детали автоматического открывания клапана, которая выполнена в виде муфты, приварена гайка (поз. 15). Регулировка момента открытия запорного клапана и степени сжатия пружины производится закручиванием-раскручиванием гайки. Пружина находится в защитном колпаке (поз. 13). Защитный колпак изготовлен в виде металлической трубы, с двух сторон закрыт крышками с отверстиями, и подсоединен к задней крышке пневмоцилиндра. Изнутри защитного колпака, со стороны задней крышки, предусмотрена резьба. Задняя крышка защитного колпака закручивается-раскручивается по резьбе, тем самым увеличивает-снижает первоначальную степень сжатия пружины.
Для ручного открывания запорного клапана, к защитному колпаку присоединена ручка с курком (поз. 16). Курок шарнирно соединен с ручкой, а шпилька через тросик (поз. 17) соединена с курком. При надавливании на курок, через тросик выдергивается шпилька с внутренним штоком и запорным клапаном, и открывается отверстие для выхлопа. Для нагнетания воздуха на боковой поверхности передней крышки пневмоцилиндра находится канал и муфта. В муфту через тройник (поз. 18) закручивается манометр (поз. 19) и обратный клапан. Нагнетаемое давление от 1 до 12 атм в зависимости от потребности.
В Комплект ВГУ ИУ входят резиновые конусные заглушки с отверстием посередине диаметром 26 мм. Заглушки служат для перекрытия труб канализации во время пневмогидроудара. В отверстие заглушки вставляется сгон, стягивается с двух сторон контргайками и через быстроразъемную муфту подсоединяется к Выхлопному ГидроУдарному Импульсному Устройству.
4. Краткое описание чертежей.
4.1. На фиг. 1 показано внутреннее устройство воздушного гидроударного импульсного устройства со спецификацией деталей;
4.2. На фиг. 2 показан способ прочистки труб канализации с использованием ВГУ ИУ при полном заполнении трубы водой; на фиг. 3 показан способ промывки и прочистки труб канализации при неполном заполнении трубы канализационными стоками, на фиг. 4 показан способ прочистки труб дворовой канализации в колодце, (описание осуществления работы даны в разделе 5 п. А.);
4.3. На фиг. 5 показан метод прочистки и промывки системы отопления с использованием ВГУ ИУ, (описание работы даны в разделе 5 п. Б);
4.4. На фиг. 6 схематично показан метод технологии подачи воды потребителям в высотных зданиях и сооружениях при недостаточном напоре воды в системе водоснабжения без устройства насосов повышения давления. Объем нагнетаемого воздуха в воздушное гидроударное импульсное устройство совсем незначительный и при небольшом потреблении воды возможно для закачки воздуха использовать совсем небольшой компрессор, вплоть до автомобильного, что конечно будет экономически выгоднее, чем установка насоса повышения давления и регуляторов давления
5. Осуществление полезной модели.
А). Результатом работы кинетической энергии воздушного выхлопа является пробивка пробок в трубопроводах системы канализации, а также профилактическая и эксплуатационная прочистка труб канализации, водопровода и отопления от грязи, шлама и механических взвесей.
Для устранения не пропускной способности труб в результате образования в них пробок, в имеющиеся в канализационных трубопроводах отверстия прочисток или ревизий, вставляется и прижимается резиновая конусная заглушка со сгоном посередине. Выхлопное гидроударное импульсное устройство через быстроразъемную муфту подсоединяется к сгону заглушки. Если сточная вода из трубы вплотную подходит к заглушке (важным условием является то, чтобы между заглушкой и водой не оставалось воздушных пробок), то подключается компрессор и заполняется ВГУ ИУ воздухом. Под давлением нагнетаемого воздуха, поршень в выхлопном гидроударном импульсном устройстве сжимает пружину. За показаниями давления воздуха в ВГУ ИУ следят по манометру. Прижимая плотнее к трубе канализации резиновую конусную заглушку, производится выстрел нажатием на курок. (Фиг. 2).
В случае, если сточные воды немного выходит из трубы через засор, то дополнительно через тройник подключается водопроводная вода и труба заполняется водой.
После заполнения трубы канализации водой, а ВГУ ИУ воздухом, производится выстрел. (Фиг. 3; Фиг. 4).
В целях профилактической, эксплуатационной прочистки трубы канализации, отверстие с противоположного конца трубы закрывается заглушкой и аналогичным образом производится пневмогидравлический выхлоп.
Б). Ежегодно, после окончания отопительного периода, трубопроводы тепловых сетей и системы отопления подвергаются гидропневматической промывке и прочистке от грязи, шлама, илистых и жировых отложений. Промывка и прочистка труб, стояков и радиаторов осуществляется водопроводной водой и равномерным поступлением воздуха из компрессора. Гидропневматическая промывка водо-воздушной смесью, равномерно поступающей в трубы, не дает качественную промывку стояков отопления и нагревательных приборов.
Использование выхлопного гидроударного импульсного устройства для промывки и прочистки труб отопления, стояков и радиаторов существенно скажется на качестве очистки внутренних поверхностей труб и радиаторов, так как выхлоп воздуха в трубы будет происходить импульсами с ускорением и создавать при этом завихрения воды и барботаж в трубах и приборах отопления.
Осуществление промывки системы отопления с использованием выхлопного гидроударного импульсного устройства производится по следующей методике: (фиг. 5)
1. Устанавливаются заглушки между фланцами задвижек на вводе в здание тепловых сетей;
2. В подающий трубопровод системы отопления через тройник подсоединяется выхлопное гидроударное импульсное устройство;
3. К тройнику подключается водопровод, а к ВГУ ИУ через шланг подключается компрессор;
4. Система отопления здания через водопровод заполняется водой;
5. К обратному трубопроводу системы отопления подключается шланг и выводится в канализационную сеть;
6. Открывается кран на сброс и одновременно включается водопровод и компрессор для нагнетания воздуха в ВГУ ИУ. Выхлопное гидроударное импульсное устройство работает в автоматическом режиме.
В). В застройках городов наряду с 5-9-зтажными домами, встречаются высотные дома. Для обеспечения водой жителей этих высотных домов на источниках водоснабжения устанавливаются высоконапорные насосы с большой электрической мощностью, или в высотных домах устанавливают насосы повышения давления, которые также потребляют много электроэнергии, на стояках и вводах труб водопровода в квартиры устанавливают регуляторы давления (чтобы давление не превысило установленные нормами напор).
Для обеспечения водой жителей этажей, для которых вода «не доходит» из-за нехватки напора на источнике водоснабжения, возможно применения технологии подачи воды на эти этажи с использованием гидравлического удара (Фиг. 6).