Реферат
Оверко В. М., Кузавка А. В. Гибридный гидравлический диод с винтовым подводом Изобретение относится к машиностроению и может быть использована для защиты от гидравлических ударов в водоотливных установках угольной промышленности при остановке насоса. Струйный диод, содержащий подводящий и отводящий патрубки, которые связаны с вихревой камерой, подвод к вихревой камеры выполнен в форме спиральной нарезки на стержне, расположенном в цилиндре. Технический результат – увеличение обратного гидравлического сопротивления.
Общие определения
В системах струйной автоматики находят применение струйные диоды. Струйные диоды – это проточные элементы, не содержащие подвижных механических частей и отличающиеся тем, что при различных направлениях течения через них жидкости ее расход при одинаковой потере напора оказывается существенно различным. Направление течения, для которого расход через диод получается большим, называют прямым, а противоположное направление – обратным.
Известные в настоящее время струйные диоды различаются по способу уменьшения обратного расхода.
Анализ диода и его работа
Известный струйный гидравлический диод (см. US Patent Application Publication 2007 / 7160024 B2, кл. B01D 45/12, опубл. 01.09.2007), который состоит из подводного патрубка расположенного аксиально к цилиндрической камеры со стержнем с винтов канавкой по которой жидкость может протекать в двух направлениях: в прямом направлении сопротивление потока минимальный, при обратном – максимальный. Также диод имеет отводящий патрубок. При обратном направлении, поток через отводной патрубок поступает в цилиндрической камеры со стержнем с винтов канавкой, где закручивается и выходит через дно с центральным отверстием, при этом обратное сопротивление значительно больше прямого.
Аналог не позволяет обеспечить достаточный уровень гидравлического сопротивления при обратному потоке жидкости. Диодность подобных установок не превышает 40.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является струйный диод (патент Украины 75770, кл. F16L 55 / 04, F15B 15 / 00, B01D 45 / 12, опубл. 12.06.2012, Бюл. № 23.), который состоит из подводящего патрубка, конического подвода, вихревой камеры, и винтового отводящего патрубка, установленного на торцевой части вихревой камеры. При прямом течения, конусный подвод позволяет значительно снизить прямой гидравлическое сопротивление и поднять тем самым, диодность оборудования. В целом это позволяет получить высокий коэффициент диодности.
Наиболее близкий аналог не позволяет получить достаточный уровень обратной гидравлического сопротивления. Диодность не превышает 50–60. Увеличение обратного гидравлического сопротивления за счет снижения рабочих связей невозможно потому, что при этом будет иметь место одновременное увеличение прямого сопротивления, приведет к потерям энергии на транспорт жидкости.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования струйной диода, за счет того, что подвод к вихревой камере выполнен в форме спиральной нарезки на стержне, расположенном в цилиндре, позволяет достичь технический результат – увеличение обратного гидравлического сопротивления.
Поставленная задача решается тем, что струйный диод, содержащий подводящий и отводящий патрубки, которые связаны с вихревой камерой, согласно полезной модели, подвод к вихревой камере выполнен в форме спиральной нарезки на стержне, расположенном в цилиндре.
Указанные признаки составляют суть полезной модели, потому что они необходимы и достаточны для достижения технического результата.
Сущность полезной модели объясняется чертежом, где на рисунке 1 показан общий вид при обратном потоке жидкости, а на рисунке 2 – при прямом.
Струйный диод содержит корпус 1, который соединен с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками. Диод устанавливается в трубопроводе с помощью фланцев 4,5, которые приварены к патрубкам 2 и 3. Внутри корпуса 1 установлены ребра 6, которые фиксируют стержень 7 на котором выполнена спиральная нарезка 8. Плавный переход необходим для уменьшения прямого сопротивления . Цилиндр 9 вместе с дном 10 образуют вихревую камеру 11.
Работает струйный вихревой диод следующим образом. При движении жидкости в прямом направлении поток движется по подводящему патрубку 2, который соединен с трубопроводом с помощью фланца 5, поднимает дно 10, подходит к конической части корпуса 1, обходит снаружи цилиндр 9, в котором расположен стержень 7 на котором выполнена спиральная нарезка 8 и вихрова камера 11 и далее жидкость проходит мимо ребер 6, и затем переходит в отводящий патрубок 3, который соединен с трубопроводом с помощью фланца 4, и далее по трубопроводу. При этом гидравлическое сопротивление потока минимально.
При обратном движении под действием гравитационных сил цилиндр 9 с дном 10 занимают нижнее положение. Поток жидкости движется по отводящему патрубку 3, который соединен с трубопроводом с помощью фланца 4, подходит к конической части корпуса 1, затем жидкость движется мимо ребер 6, далее входит в спиральную нарезку 8 стержня 7, потом в вихревой камере 11 в цилиндре 9 . В вихревой камере 11 формируется вихрь, пересекая дно 10 происходят наибольшие потери давления. Затем с максимальным гидравлическим сопротивлением небольшое количество жидкости проходит к подводящему патрубку 2, который соединен с трубопроводом с помощью фланца 5 и далее к трубопроводу.
Рисунок 1 – Схема вихревого гидравлического диода при обратном токе жидкости
Рисунок 2 – Схема вихревого гидравлического диода при прямом токе жидкости
Вывод
Диод, который предлагается, способен в десятки и сотни раз увеличить обратное гидравлическое сопротивление, что делает область его применения практически неограниченной.
Список использованной литературы
1. Лебедев, И. В. Элементы струйной автоматики / И. В. Лебедев, С. Л. Трескунов, В. С. Яковенко; под общ. ред. И. В. Лебедева. – М.: Машиностроение, 1973. – 360 с.
2. Центробежные насосы и трубопроводные сети в горной промышленности: Справочное пособие / Папаяни Ф. А., Трейнер Н. Б., Никитин В. И., Чернышев Ю. И., Оверко В. М. Под общ. ред. Ф. А. Папаяни и Н. Б. Трейнера. – Донецк: ООО «Східний видавничий дім», 2011. – 334 с.
3. Оверко В. М. Защита от гидравлических ударов водоотливных установок с погружными насосами / В. М. Оверко, В. П. Овсянников, А. Ф. Папаяни // Разработка рудных месторождений. Научно-технический сборник, вып. 1 (90). – Кривой рог, 2006. – С. 158–162.
4. Оверко В. М. Влияние количества гидравлических диодов в напорном трубопроводе на эффективность защиты водоотливных установок от гидравлических ударов/ В. М. Оверко, В. П. Овсянников // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Вип. 16 (142). Серія гірнично-електромеханічна. – Донецьк: ДонНТУ, 2008. – С. 210–215.