Спрейер

 

Сущность изобретения: спрейер выполнен в виде полого конуса с наружной поверхностью , выполненной ступенчатой из участков, диаметр которых уменьшается з сторону, обратную подводу охлаждающей среды; в зонах перехода от одной ступени к другой выполнено ni количество сопл диаметром di , длина I каналов которых постоянная за счет соответствующего угла О) их наклона к проодольной оси спрейера,В полости спрейера по его оси расположена ко ническая вставка. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я С 21 0 1/62

ОСУДАРСТВЕННЭЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР (ОСПАТЕНТ СССР) )П ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1) 4949662/02 (2) 25.06.91 (6) 30.08.93. Бюл. N. 32 (1) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт т убной промышленности (2) 3.И.Ланге, В.П.Козинец, Г.Н.Хейфец, В.M.Ñòàòíèêoâ, В.М.Янковский, Е.Л,Васильев; Е.А.Соломадина, Ф.Д.Гамидов, А1 И,Рамазанов, Д.А.Ахмедова и Ю.Г.Губин (6) Авторское свидетельство СССР

346352, кл, С 21 D 1/62, 1969. (4) СПРЕЙЕР

Изобретение относится к термической о работке и может быть использовано для э калки труб со специального нагрева, Целью изобретения является повышен 1е качества труб за счет улучшения условий их охлаждения.

Для достижения поставленной цели во внутреннем спрейере с соплами, располож нными на его наружной поверхности, пос едняя выполнена ступенчатой, а сопла в ведены в зону перехода от одной ступени к 1другой, причем за каждой последующей ступенью от торца спрейера уменьшаются н ружный диаметр D1 ступени, подчиняясь соотношению ((1,05 нвр) — 01 ); (D1 — Ог ):...:

:(Dn-1 — О ) = n, d; пгог: ... . nndn угрл а наклона каналов сопл каждого ряда, п дчиняясь соотношению:

sIna1 .sin аг:....sIn а, =(01 — 0«.): г

:(Ог Овн.): "":(D Овн).

„, Я „„1837078 Al (57) Сущность изобретения: спрейер выполнен в виде полого конуса с наружной поверхностью, выполненной ступенчатой из участков, диаметр которых уменьшается в сторону, обратную подводу охлаждающей среды; в зонах перехода от одной ступени к другой выполнено п количество сопл диаметром dl, длина I каналов которых постоянная за счет соответствующего угла а их наклона к проодольной оси спрейера. В полости спрейера по его оси расположена ко ническая вставка. 1 ил, где Disap — максимальный наружный диаметр ступени спрейера, мм;

Овн — внутренний диаметр спрейера, мм;

ni — количество сопл в зоне перехода от одной ступени к другой;

di — диаметр каждого сопла в той же зоне, мм.

На чертеже изображен внутренний спрейер, продольный разрез;

Внутренний спрейер включает наружную поверхность, выполненную из ступенчатых участков 1, диаметр 0 которых уменьшается в сторону, обратную подводу охлаждающей среды, в зонах перехода от одной ступени к другой выведено и. количество сопл 2 диаметром di, длина 1ь каналов которых постоянная за счет соответствующего угла их наклона к продольной оси спрейера. В полости спрейера по его оси расположена коническая вставка 3.

Спрейер работает следующим образом.

1837078

4 вн л р бы

D . 229

1,05 1 05

Расход воды через первый ряд сопл (зона перехода от ступени диаметром Disap к ступени диаметром 01) — Y> = 100 м /ч.

Диаметр сопла первого ряда-dl = 5 мм. 40

Площадь выходного сечения сопла F1 =

=1,96 10

Скорость истечения воды иэ сопла в затопленное пространство в зазоре между спрейером и трубой— 45

- 4;-= â4 5зГю- г

Расход воды через одно сопло первого ряда

50 — Рс - 25 1,96 10 3600

У> W1 -5 и п1

1,8м /ч.

Количество сопл в первом ряду— п1= = 55 шт.

1,8

Угол наклона каналов сопл первого ряда к продольной оси спрейера а1-45 град.

Длинномерное полое изделие 4, вращаясь и перемещаясь в продольном направлении, подвергается изнутри принудительному охлаждению спрейером.

Охлаждающая среда подается насосом через систему подвода в полость спрейера и далее через сопла 2 на внутреннюю поверхность изделия 4. Благодаря тому, что конструктивные размеры внутреннего спрейера взяты в определенном соотноше- "0 нии, по всей его длине поддерживается практически постоянный статический напор охладителя в полости перед соплами и подпор на выходе из сопл в зазоре между изделием и ступенчатыми участками спрейера. 15

Были проведены сравнительные гидравлические испытания предлагаемого и известного устройств. При этом конструктивные размеры внутреннего спрейера с использованием приведенных 20 зависимостей, а также расчетных гидравлических параметров приведены на конкретном примере.

Параметры, являющиеся одинаковыми для предлагаемого и известного устройств, 25 следующие: размер трубы 245х8 мм; расход воды 200 м /ч; давление воды перед спрейером 5 атм {эа вычетом противодавления).

Расчет внутреннего спрейера предлагаемой конструкции. 30

Максимальный наружный диаметр ступени спрейера

Диаметр первой ступени 01 зависит от гидравлических параметров: скорости движения воды в зазоре между внутренней поверхностью трубы и первой ступенью спрейера, которая иэ соображений скорости парообразования не должна быть менее

4 м/с. Это обстоятельство, а также расход воды в начале очага охлаждения и определяют интенсивность охлаждения трубы при закалке.

Следовательно, при расходе воды через первый ряд сопл V1 = 100 м /ч и скорости ее движения в упомянутом зазоре W< = 4 м/с площадь поперечного сечения в нем в районе первой ступени будет равна F i =Ч 1ОО г

3600 И/ р@о д (Г 0,0069 м .

Диаметр первой ступени 01 определяется из зависимости

01—

0,785 1,05 0,218 — 0,0069 0

0,785 или 207 мм.

Расход воды через второй ряд сопл того же диаметра бг = 5 мм принимаем Чг = 60 м /ч при той же скорости движения воды в з зазоре между внутренней поверхностью трубы и второй ступенью. При этом пг =

Чг 60

= — ==33 шт.

V—

1 1,8 пг

Иэ приведенного в формуле изобретения соотношения определяем диаметр второй ступени

Ог—

1,7

= 0,194 м или 194 мм.

Угол наклона аг каналов сопл второго ряда к продольной оси спрейера, определенный иэ соотношения, приведенного в формуле изобретения, составляет

sin а— о

0,707 34 0 51

207 — 160 47

a2= 30 где Ооя — 160 мм иэ конструктивных соображений и создания соответствующего подпора по всему водя ному т ра кту.

1837078

Расход воды через третий ряд сопл того ж диаметра d 5= 5 мм принимаем Уз=40 м1/ч при той же скорости движения воды в заэоре между внутренней поверхностью трубы и третьей ступенью. При этом пзl

= 22 шт. Из того же соотноше.,:; Чз 40

1 1,8 н я определяем диаметр третьей ступени — D) — D) + Df

Оз = пг пз

- 0,185 м или 185 мм.

Угол наклона аэ каналов сопел третьего р да к продольной оси спрейера, определ нный из того же соотношения, составляет

0,51 25

sin аз—

-0,375, аз=22 .

Результаты испытаний показали, что по м ре продвижения трубы и постепенного и лного перекрытия сопл внутреннего с рейера предлагаемой конструкции выб ос воды в сторону, обратную ее движению в зазоре, не наблюдался.

Что же касается внутреннего спрейера и вестной конструкции, то по мере продвижения трубы и постепенного перекрытия сопл этого спрейера наблюдался неорганизованный выброс воды через задний торец трубы, т.е. в сторону, обратную движению основного водяного потока. Это вызвано противодавлением в зазоре, образованном

5 трубой и спрейером, увеличивающимся и достигшим максимума при полном перекрытии всех сопл по длине спрейера, Таким образом, использование предлагаемого внутреннего спрейера обеспечива10 ет повышение качества термообработанных труб.

Формула изобретения

Спрейер, преимущественно для внутреннего охлаждения полых изделий, выпол15 ненный в виде полого конуса с соплами на наружной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения качества охлаждаемых изделий за счет улучшения условий охлаждения, наружная поверхность

20 спрейера выполнена ступенчатой, а сопла размещены в зонах перехода от одной ступени к другой, причем в каждой последующей ступени от торца спрейера выполнены уменьшающимися:

25 — наружный диаметр Dступени,,подчиняясь соотношению: ((1,050н р) 01 ): (D1 — 02 ): ...:

:(Dn-1 Оп ) = п1с11 n2d2 "nndn, и угол а1 наклона каналов сопл каждого ряда, 30 подчиняясь соотношению

sin а1: sin аг: sin аз : ...: sin а„ = (01 09 ) ° (Эз 0 .)

: ...: (D — Овп.); где Онар — максимальный наружный диаметр

35 ступени спрейера;

Он — внутренний диаметр спрейера;

ni — количество сопел в зоне перехода от одной ступени к другой;

d1 — диаметр каждого сопла в той же

40 зоне.

1837078

Составитель Н.Асеева

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор И.Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2855 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5