Способ подсоединения плазмохимического оборудования к фабричной водопроводной сети и устройство для его осуществления

 

Использование: в текстильной промышленности, а именно в внутрифабричных коммуникациях оборудования для плазмохимической обработки текстильных материалов. Сущность изобретения: способ включает отвод из магистрального трубопровода сети части потока и проведение ее через водопотребляющие системы плазмохимического оборудования. После отвода части потока оставшуюся часть разделяют поперек, исключая встречные потоки, отведенную часть сжимают и стабилизируют по расходу, а после проведения через плазмохимическое оборудование возвращают в общий поток магистрального тубопровода после места разделения. Устройство содержит трубопровод, соединяющий плазмохимическое оборудование с фабричным магистральным трубопроводом. По ходу потока в фабричный магистральный трубопровод установлены обратный клапан и эжекторное сопло, расположенные после места установки подающего воду к плазмохимическому оборудованию трубопровода, на котором смонтирован насос. Выходной патрубок отвода отработавшей воды из плазмохимического оборудования соединен с эжекторным соплом в магистральном трубопроводе посредством патрубка, на котором смонтирован предохранительный клапан. 2 с., 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к внутрифабричным коммуникациям оборудования для плазмохимической обработки текстильных материалов.

Традиционное текстильное отделочное оборудование и плазмохимическое оборудование потребляет воду. До сих пор плазмохимическое оборудование подсоединялось к фабричной водопроводной сети точно так же, как и традиционное: из любого магистрального трубопровода фабричной сети, способного пропустить через себя сумму расходов - того, что был, и того, что требует плазмохимическое оборудование, - отводят часть потока, пропускают ее через плазмохимическое оборудование, затем сливают в канализацию.

Плазмохимическое оборудование (ПХО) имеет присущие только ему одному особенности в использовании воды. Вода тратится только на охлаждение, причем контактирует исключительно с высокочистыми поверхностями: электродами плазмоинициирующей системы, приборами генератора, теплообменниками вакуумных насосов. Отработавшая вода не претерпевает никаких изменений, а лишь повышает температуру. С отработавшей водой, чистой и прозрачной, уходит порядка 100 кВт тепловой мощности. Второй исключительной особенностью ПХО является чрезвычайная его чувствительность к величине расхода через него.

Поскольку иных способов подсоединения ПХО нежели вышеописанный нет, приведем лишь один, взяв его за прототип.

Известен способ подсоединения плазмохимического оборудования к фабричной водопроводной сети и устройство для его осуществления. Способ включает отвод из магистрального трубопровода сети части потока и проведение ее через водопотребляющие системы ПХО. Уcтройcтво cодержит турбопровод, cоединяющий ПХО c фабричным магиcтральным трубопроводом.

Недостатком известного изобретения является низкая экономичность: 8 м3/ч чистой воды с содержанием в ней примерно 100 кВт тепловой мощности утекают в канализацию.

Можно применять баки-накопители, т.е. делать вторую водопроводную систему, но это дорого. Идеальным было бы возвратить воду в водопровод, но этому препятствует то, что вода нагрета и может закольцеваться через водопровод и ПХО, приводя к нарушению работы последнего.

Целью изобретения является повышение экономичности.

Для этого в способе подсоединения плазмохимического оборудования к фабричной водопроводной сети, включающем отвод из магиcтрального трубопровода сети части потока и проведение ее через водопотребляющие системы плазмохимического оборудования, для отвода части потока на плазмохимическое оборудование выбирают из фабричной водопроводной сети тот магистральный трубопровод, в котором минимум мгновенного расхода воды превышает расход, необходимый для работы плазмохимического оборудования, после отвода части потока оставшуюся часть разделяют поперек, исключая встречные потоки, отведенную часть сжимают и стабилизируют по расходу, а после проведения через плазмохимическое оборудование возвращают в общий поток магистрального трубопровода после места разделения.

В устройстве для осуществления способа, содержащем трубопровод, соединяющий плазмохимическое оборудование с фабричным магистральным трубопроводом, по ходу потока в фабричный магистральный трубопровод врезаны обратный клапан и эжекторное сопло, расположенные после места врезки подающего воду к плазмохимичеcкому оборудованию трубопровода, на котором cмонтирован наcоc, выходной патрубок отвода отработавшей воды из плазмохимического оборудования соединен с эжекторным соплом в магистральном трубопроводе посредством патрубка, на котором смонтирован предохранительный клапан. На подающем воду к плазмохимическому оборудованию трубопроводе после насоса установлен клапан стабилизации расхода. На патрубке, отводящем отработавшую воду в эжекторное сопло, установлен дополнительный насос.

Отличительные признаки способа и устройства обладают существенностью отличий. К известному признаку "магистральный трубопровод" предъявлены ограничения по проходящему через него до подсоединения ПХО расходу воды, предлагается также новая последовательность известных операций с потоком воды, протекающим по этому трубопроводу после подсоединения ПХО: отвод от него части потока, оставшийся поток разделяется так, чтобы мог течь только вперед. Затем после операций с отведенной частью она возвращается в разделенную часть потока. Все признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи: возвращение отработавшей в ПХО воды назад в фабричный водопровод вместе с находящейся в ней энергией так, чтобы после ПХО в магистрали фабрики воды осталось столько же, сколько и до ПХО, но вода имела бы температуру не 10, а, например, 25^о, что благоприятно сказывается на промывных операциях фабрики и т.п.

Например, если выбрать магистральный трубопровод, у которого минимум мгновенного расхода воды до врезки в него ПХО окажется меньшим, чем расход ПХО, то при возврате воды из ПХО возникнет неконтролируемый рост давления и теплую чистую воду придется сбрасывать через предохранительный клапан. Если убрать разделение оставшейся части потока, при возврате воды от ПХО она закольцуется и выведет из строя ПХО. Если отведенную на ПХО часть потока воды не повысить в давлении, его нельзя вернуть в трубопровод с тем же давлением. Если удалить стабилизацию расхода, то может возникнуть неравномерность температуры на выходе и в трубопроводе фабрики, что плохо для последующего использования такой воды в технологическом процессе "холодной" промывки.

Из известных элементов промышленной трубопроводной арматуры составлена новая совокупность признаков, позволяющая получить новый технический эффект, - не меняя ничего в фабричном трубопроводе, лишь подогреть в нем воду, причем до недиссипативного состояния, т.е. до температуры, примерно равной температуре воздуха в цехе.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед подсоединением ПХО иccледуют вcю cеть близлежащих магистральных трубопроводов фабричной сети холодной воды и выбирают такой трубопровод, по которому происходит самый малый из возможных мгновенных расходов воды, т.е. то количество воды, проходящей за единицу времени, которое возможно как минимум при неаварийной ситуации, - больше, чем расход воды на ПХО. Выбранный трубопровод разделяют полупроницаемой преградой на пути его потока. Преграда пропускает поток только в направлении его традиционного течения, т.е. никак не воздействует на работу трубопровода при действующем режиме его эксплуатации. Далее часть потока из этого трубопровода до преграды разделения отводят, сжимают насосом и стабилизируют по давлению, пропускают через ПХО и возвращают в трубопровод, но уже после преграды разделения.

Физические процессы при этом следующие.

Отведенная часть потока с постоянным расходом и давлением, более высоким, чем в трубопроводе, проходя через ПХО, нагревается до постоянной температуры, поскольку температура исходной холодной воды в трубопроводе, если и меняется, то сезонно и в небольших пределах, а тепловыделения ПХО в воду с постоянным расходом постоянны. После выхода из ПХО вода возвращается в общий поток, но уже после преграды. Это заставляет возвращенную часть потока двигаться в том же направлении, что весь остальной поток трубопровода, и именно двигаться, поскольку давление возвращаемой части потока выше. В результате после вcех операций поток в трубопроводе остается таким же, как и был до подсоединения ПХО, лишь повышается его температура. Поскольку расход трубопровода после ПХО выше, чем у самого ПХО, то давление в трубопроводе после ПХО не растет, вся вода потребляется без остатка. В противоположном случае было бы нарастание давления после точки возврата, уменьшение расхода воды в ПХО и как следствие перегрев систем ПХО и авария.

Осуществление способа иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Подсоединяется плазмоджиггер КПР-180 к цеховой водопроводной сети, содержащей четыре магистрали с минимальным расходом соответственно 3, 7, 16 и 100 м³/ч. Расход воды, требующийся для КПР-180, по паспорту 8 м³/ч. Условию способа удовлетворяют две последние магистрали, но магистраль на 16 м³/ч предпочтительнее, поскольку образующаяся в результате применения настоящего способа вода здесь имеет более высокую температуру, нежели в трубопроводе на 100 м³/ч, где 8 м³/ч растворяется без заметного теплового эффекта. Магистраль 16 м³/ч перерезается и в нее монтируется разделитель, предотвращающий обратные потоки. До разделения отбирают часть потока с расходом 8 м³/ч, сжимают ее до давления, которое определяется расчетом по давлению в магистрали и величине сопротивления водопотребляющих систем КПР-180. При давлении в магистрали 0,1 это 0,13 МПа. Расход стабилизируют и отведенную часть потока воды проводят через КПР-180. В результате выделения мощности ≈ 100 вКт вода нагревается до 21^оС при исходной температуре в водопроводе 10^оС. Далее нагретую воду возвращают в оставшийся поток магистрали после разделения. Вода с расходом 16 - 8 = 8 м³/ч и температурой 10^оС смешивается с 8 м³/ч 21-градусной воды. Образовавшаяся смесь 16 м³/ч имеет температуру =15,5°C.

Такая вода, работая в промывных линиях фабрики, позволяет поднять производительность промывных линий в сравнении с 10-градусной на 20%. Таким образом, и вода, и "лишняя" энергия силовых полей плазмоджиггера идут на полезное потребление фабрики.

П р и м е р 2. Линия для плазмохимической обработки тканей ЛПХ-180-Ш, требующая для своей работы 9,1 м³/ч холодной воды и выделяющая в нее 96 кВт мощности, подсоединяется к фабричному водопроводу. Рядом проходят три магистрали с минимальным мгновенным расходом 6,3; 10,6 и 22 м³/ч. Температура воды в водопроводе 8^оС. Сопротивление систем ЛПХ-180-Ш в среднем 0,05 МПа.

Проведя все операции, описанные в примере 1, получаем в магистрали 10,6 м³/ч воду с температурой = 16,2°C .

Таким образом, достигается экономия воды и энергии при минимальных капитальных затратах.

Особое внимание следует обратить на недиссипативность возвращаемой фабрике энергии. Дело в том, что получаемая температура воды в магистральном трубопроводе в результате применения предлагаемого способа ниже температуры воздуха в цехе. Если в цехе 25^оС, то вода в трубопроводе имеет 15-20^оС. Такая вода, во-первых, не отдает свое тепло окружающему воздуху, а во-вторых, практически не отнимает его у воздуха, нагружая системы отопления фабрики. Фабрика имеет возможность использовать возвращенное тепло полностью, без потерь даже при очень длинных трубопроводах от ПХО до промывных линий.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Стабилизация расхода может быть достигнута тремя путями: использование насоса с мягкой характеристикой; использование насоса с жесткой характеристикой в сочетании с дополнительным стабилизирующим клапаном после насоса; использование двух насосов с любой характеристикой: один до ПХО, другой после, Устройство содержит трубопровод 1, соединяющий плазмохимическое оборудование 2 с фабричным магистральным трубопроводом 3. В трубопровод 3 врезаны обратный клапан 4 и эжекторное сопло 5. Они расположены последовательно по ходу потока 6 после врезки подающего воду к ПХО трубопровода 1, на котором последовательно смонтированы насос 7 и клапан 8, стабилизирующий расход. Выходной патрубок отвода отработавшей воды ПХО соединен с эжекторным соплом 5 в магистральном трубопроводе 3 посредством патрубка 9, на котором установлен предохранительный клапан 10 с отводом 11 в канализацию.

Дополнительно на чертеже показаны отводимая часть 12 потока воды, оставшаяся после отведения часть 13 и вновь объединенный поток 14, равный по расходу потоку 6, но с большей температурой, водопотребляющие системы 15 ПХО, дополнительный насос 16.

Устройство работает следующим образом.

По магистральному трубопроводу 3 течет все тот же по величине поток 6, что тек и раньше, до подсоединения ПХО 2. Часть 12 этого потока до клапана 4 через трубопровод 1 забирается насосом 7, после насоса 7 давление воды в потоке 12 повышается. Далее надо стабилизировать часть 12 по расходу, чтобы ПХО отдавало всегда одинаковое количество тепла и не выходило из строя или не расходовало лишнюю воду. Стабилизация по расходу может в данном устройстве быть осуществлена тремя путями. Если насос 7 имеет мягкую зависимость производительности от входного и выходного давлений, т.е. первая почти не зависит от второго, то он один справляется с задачей. Если это не так, то работу выполняет клапан 8 или дополнительный насос 16, поддерживающий скорость потока через системы 15 независимо от давления в части 13. Таким образом тем или иным из этих трех путей часть 12 потока стабилизируется по расходу. Пройдя системы 15 и нагревшись там, часть 12 потока 6 через патрубок 9 проходит в эжекторное сопло 5, установленное в магистрали 3 после клапан 4. Вода, вырываясь из сопла 5, создает за собой разрежение, которое подсасывает холодную воду через клапана 4. Клапан 4 в прямом напряжении - проницаем, но ввиду неразрывности потока 6 образующийся после эжектора поток 14 будет равен по расходу потоку 6.

При возможной аварийной ситуации на магистрали 3, которая может быть вызвана чрезмерным падением расхода воды из магистрали, например, при аварийном отключении потребителя в потоке 14 возможно резкое нарастание давления. Если бы не было клапана 4, это могло бы привести к закольцованию части 12 потока на системы 15, их перегреву и выходу из строя, но клапан 4 обратных потоков не пропускает. Поэтому при аварийной ситуации нарастание давления в потоке 14 вызывает повышение давления в патрубке 9. Предохранительный клапан 10 настроен на давление, незначительно большее нормального при устойчивой работе. В то же время клапан 8 стремится в этих условиях поддержать расход, в результате давление в патрубке 9 еще резче увеличится. Клапан 10 сработает и вода частично выходит в канализацию, а для ПХО изменений расхода не произойдет, т.к. клапан 8 отработает назад и установит расчетный расход. После восстановления вышедшего из строя водоприемника и соответственно расхода потока 14 магистрали клапан 10 закрывается и потери воды в канализацию устраняются. Таким образом клапаны 8 и 10 предохраняют от выхода из строя ПХО при внезапном отключении водоприемников на магистрали после ПХО.

Формула изобретения

1. Способ подсоединения плазмохимического оборудования к фабричной водопроводной сети, заключающийся в том, что из магистрального трубопровода сети отводят часть потока и проводят ее через водопотребляющие системы плазмохимического оборудования, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, для отвода части потока на плазмохимическое оборудование выбирают из фабричной водопроводной сети тот магистральный трубопровод, в котором минимум мгновенного расхода воды превышает расход, необходимый для работы плазмохимического оборудования, после отвода части потока оставшуюся часть разделяют поперек, исключая встречные потоки, отведенную часть сжимают и стабилизируют по расходу, а после проведения через плазмохимическое оборудование возвращают в общий поток магистрального трубопровода после места разделения.

2. Устройство для подсоединения плазмохимического оборудования к фабричной водопроводной сети, содержащее трубопровод, соединяющий плазмохимическое оборудование с фабричным магистральным трубопроводом для отвода из него части потока и выходной патрубок отвода отработавшей воды из плазмохимического оборудования, отличающееся тем, что по ходу потока воды в фабричный магистральный трубопровод установлены обратный клапан и эжекторное сопло, расположенные после места установки подающего воду к плазмохимическому оборудованию трубопровода, на котором смонтирован насос, а выходной патрубок отвода отработавшей воды из плазмохимического оборудования соединен с эжекторным соплом в магистральном трубопроводе посредством патрубка, на котором смонтирован предохранительный клапан.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на подающем воду к плазмохимическому оборудованию трубопроводе после насоса установлен клапан стабилизации расхода.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на патрубке, отводящем отработавшую воду в эжекторное сопло, установлен дополнительный насос.

РИСУНКИ

Рисунок 1