Сопловой насадок для гидрокавитационной очистки, преимущественно трубопроводов от нежелательных отложений

 

Сопловой насадок предназначен для удаления различного рода загрязнений из трубопроводов и содержит корпус с сопловым каналом для прохода рабочей жидкости, установленный на выходе из канала дисковый дефлектор с острой кромкой на периферии торца для возбуждения процесса кавитации. Сопловой канал выполнен в виде конфузорной кольцевой щели, образованной цилиндрической наружной и конической внутренней поверхностями, при этом на периферии торца корпуса со стороны дискового дефлектора выполнена вторая острая кромка для усиления процесса кавитации, обе кромки образованы вершинами соосных кольцевых выступов, причем дисковый дефлектор прикреплен к торцу корпуса посредством разъемного соединения. Изобретение уменьшает габариты устройства за счет высокого гидрокавитационного воздействия, 4 з.п. ф-лы, 1 ил. /п

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении механизмов для очистки трубопроводов от нежелательных отложений и накипи, преимущественно в теплообменной аппаратуре химической, нефтеперерабатывающей и теплоэнергетической промышленности.

Известен гидродинамический насадок для очистки трубопроводов от нежелательных отложений, содержащий корпус с сопловыми каналами для прохода рабочей жидкости (Европейский патент, 0124107, кл. B 08 B 9/02, 1984).

Гидродинамические насадки позволяют очистить от всех видов нежелательных отложений, но требуют источников высокого давления - от 40 до 100 МПа и выше, в зависимости от твердости отложений, что делает процесс очистки энергоемким.

Известен сопловой насадок для гидрокавитационной очистки, содержащий корпус с сопловым каналом для прохода рабочей жидкости и установленный на выходе из канала дисковый дефлектор с острой кромкой на периферии торца для возбуждения процесса кавитации (Европейский патент, 0108666, B1, кл. B 08 B 3/02, 1986).

Гидрокавитационные насадки очищают от всех видов отложений и накипи с большой производительностью и работают при давлениях ниже тех, которые требуют гидродинамические насадки для аналогичных видов отложений.

Однако существующие конструкции гидрокавитационных насадок для очистки труб имеют сложную конструкцию, значительные габариты и могут быть использованы для очистки труб больших диаметров. В то же время основная масса теплообменников на современных ТЭЦ, бойлерных и нефтеперерабатывающих заводах содержит трубки с внутренним диаметром от 14 до 21 мм.

Задачей изобретения является создание соплового насадка для гидрокавитационной очистки, преимущественно трубопроводов от нежелательных отложений, с уменьшенными габаритами, простого по конструкции и обладающего высоким гидрокавитационным воздействием.

Указанный технический результат достигается за счет того, что сопловой насадок для гидрокавитационной очистки, преимущественно трубопроводов от нежелательных отложений, содержит корпус с сопловым каналом для прохода рабочей жидкости и установленный на выходе из канала дисковый дефлектор с острой кромкой на периферии торца для возбуждения процесса кавитации. Отличие заключается в том, что сопловой канал выполнен в виде конфузорной кольцевой щели, образованной цилиндрической наружной и конической внутренней поверхностями, при этом на периферии торца корпуса со стороны дискового дефлектора выполнена вторая острая кромка для усиления процесса кавитации, обе кромки образованы вершинами соосных кольцевых выступов, причем дисковый дефлектор прикреплен к торцу посредством разъемного соединения.

Наружный диаметр дискового дефлектора составляет от 1,1 до 1,2 диаметра цилиндрической поверхности щели, расстояние между торцами дискового дефлектора и корпуса выполнено от 0,1 до 1,5 мм, а высота кольцевых выступов - от 0,1 до 0,5 мм.

Кольцевые выступы выполнены в поперечном сечении треугольной формы, например в виде прямоугольного треугольника, катет которого расположен на уровне наружной поверхности дискового дефлектора у одного выступа и на уровне наружной поверхности корпуса у второго выступа.

Кольцевые выступы могут быть выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольного треугольника, катет которого расположен на уровне наружной поверхности дискового дефлектора у одного выступа и на уровне наружной поверхности корпуса у второго выступа, а концы катетов плавно соединены между собой вогнутой дугой.

На чертеже представлен продольный разрез соплового насадка.

Сопловой насадок для гидрокавитационной очистки, преимущественно трубопроводов от нежелательных отложений, содержит корпус 1 с сопловым каналом 2 для прохода рабочей жидкости и установленный на выходе из канала дисковый дефлектор 3 с острой кромкой 4 на периферии торца для возбуждения процесса кавитации. Сопловой канал 2 выполнен в виде конфузорной кольцевой щели, образованной цилиндрической наружной и конической внутренней поверхностями, при этом на периферии торца корпуса 1 со стороны дискового дефлектора выполнена вторая острая кромка 5 для усиления процесса кавитации, обе кромки 4 и 5 образованы вершинами соосных кольцевых выступов, причем дисковый дефлектор 3 прикреплен к торцу корпуса посредством разъемного соединения, например, при помощи винта.

Наружный диаметр D дискового дефлектора 3 составляет от 1,1 до 1,2 диаметра D₁ цилиндрической поверхности щели, расстояние L между торцами дискового дефлектора и корпуса выполнено от 0,1 до 1,5 мм, а высота h кольцевых выступов - от 0,1 до 0,5 мм.

Кольцевые выступы выполнены в поперечном сечении треугольной формы.

Кольцевые выступы выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольного треугольника, катет которого расположен на уровне наружной поверхности дискового дефлектора 3 у одного выступа и на уровне наружной поверхности корпуса 1 у второго выступа.

Кольцевые выступы могут быть выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольного треугольника, катет которого расположен на уровне наружной поверхности дискового дефлектора у одного выступа и на уровне наружной поверхности корпуса у второго выступа, а концы катетов плавно соединены между собой вогнутой дугой.

Сопловой насадок работает следующим образом.

Вода под давлением 20,0 - 40,0 МПа подается в корпус 1 насадка и, разгоняясь в сопловом канале 2, ударяется в дисковый дефлектор 3 и острую кромку 4, закручивается в сторону торцевой поверхности корпуса 1, где делает еще один поворот и срывается с вихреобразующей острой кромки 5 корпуса 1.

При этом возникает сложная система вихрей тороидальной формы, в которых происходит падение давления до давления насыщенных паров воды с возникновением развитого кавитационного течения.

Образовавшиеся пузырьки схлопываются на очищаемой поверхности и разрушают отложения.

Процесс сопровождается колебаниями всей системы в широком спектре частот в результате удара струи о дисковый дефлектор 3.

Это приводит к интенсификации процесса кавитации и разрушению отложений.

Размеры вихрей и величину зоны обработки можно регулировать, изменяя диаметр D дискового дефлектора 3, расстояние L между торцами дискового дефлектора 3 и корпуса 1 и размеры h кольцевых выступов острых кромок 4 и 5.

Проведенные эксперименты показали, что оптимальные значения указанных величин лежат в диапазонах: D=1,1 - 1,2 D₁; L=0,1 - 1,5 мм; h=0,1 - 0,5 мм.

Формула изобретения

1. Сопловой насадок для гидрокавитационной очистки, преимущественно трубопроводов от нежелательных отложений, содержащий корпус с сопловым каналом для прохода рабочей жидкости и установленный на выходе из канала дисковый дефлектор с острой кромкой на периферии торца для возбуждения процесса кавитации, отличающийся тем, что сопловой канал выполнен в виде конфузорной кольцевой щели, образованной цилиндрической наружной и конической внутренней поверхностями, при этом на периферии торца корпуса со стороны дискового дефлектора выполнена вторая очистка кромки для усиления процесса кавитации, обе кромки образованы вершинами соосных кольцевых выступов, причем дисковый дефлектор прикреплен к торцу корпуса посредством разъемного соединения.

2. Сопловой насадок по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр дискового дефлектора составляет 1,1 - 1,2 диаметра цилиндрической поверхности щели, расстояние между торцами дефлектора и корпуса выполнено равным 0,1 - 1,5 мм, а высота кольцевых выступов 0,1 - 0,5 мм.

3. Сопловой насадок по пп.1 и 2, отличающийся тем, что кольцевые выступы выполнены в поперечном сечении треугольной формы.

4. Сопловой насадок по пп.1 - 3, отличающийся тем, что кольцевые выступы выполнены в поперечном сечении на уровне наружной поверхности дискового дефлектора у одного выступа и на уровне наружной поверхности корпуса у второго выступа.

5. Сопловой насадок по пп.1 - 3, отличающийся тем, что кольцевые выступы выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольного треугольника, катет которого расположен на уровне наружной поверхности дискового дефлектора у одного выступа и на уровне наружной поверхности корпуса у второго выступа, а концы катетов плавно соединены между собой вогнутой дугой.

РИСУНКИ

Рисунок 1