Гідравлічний клапан зриву вакууму сифонного водовипуску

Реферат: UA 98954 U UA 98954 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гідротехнічних споруд, а саме до гідравлічних клапанів зриву вакууму, які призначені для розділення потоків в сифонних водовипусках насосних станцій у випадку планової або аварійної зупинки насосів. Сифонний водовипуск насосної станції (Авторське свідоцтво СРСР № 1296676, МПК Е02В 7/18, 1983 р.) з клапаном зриву вакууму складається зі стакана на висхідній гілці сифона, в який занурена повітряна трубка з підтопленням, що визначається за наведеною формулою. Недолік водовипуску в тому, що його ефективна робота можлива лише при постійному рівні води в напірному басейні. Гідравлічний клапан зриву вакууму в сифонних водовипусках насосних станцій (Авторське свідоцтво СРСР, SU 1109492, МПК Е02В 7/18, 1983 р.) включає стакан, в нижній частині з'єднаний з напірною частиною насоса, повітряну трубку, занурену в стакан і сполучену з капором сифона, додатковий стояк, який розташований на висхідній гілці сифона, і додаткову повітряну трубку, занурену в нього. Недоліком пристрою є велика довжина повітряної і напірної трубок, які перевищують довжину напірного трубопроводу. Ця обставина уповільнює спрацювання клапана при різних перехідних процесах. Сифонний водовипуск насосної станції (Авторське свідоцтво СРСР, SU 1617084, МПК Е02В 7/18, 1983 р.), облаштований гідравлічним клапаном зриву вакууму, який складається з стакана і стояка на висхідній гілці сифона з повітряними трубками, приєднаними до капора сифона, крім того стакан в нижній точці з'єднаний імпульсною трубкою з висхідною гілкою сифона, і зарядною трубкою - з горловиною сифона. Недоліком пристрою необхідно визнати невдале розташування зарядної трубки за межами сифона, що ускладнює її технічну експлуатацію (наприклад, періодичне фарбування), і це може прискорити корозійні процеси і порушити герметизацію сифона. Клапан зриву вакууму сифонного водовипуску (прототип) [Петрик А.Д., Подласов А.В., Евреенко Ю.П. Насосы и мелиоративные насосные станции. - Львов: Из-во Львов, ун-та, 1987. 165 с., рис. 6,5.] включає стояк, врізаний в висхідну гілку сифона, і стакан, низ якого з'єднаний зі стояком імпульсною трубкою для забезпечення уповільненого заповнення і спорожнення стакана. В стакан і стояк занурені повітряні трубки, які підняті над гребенем сифона і врізані в його капор. Недоліком в роботі цього клапана є утруднення, які спостерігаються при запиранні повітряної трубки стакана в кінці пускового періоду через наявність барботажного режиму і, як результат цього, транспортування води, що надходить в стакан імпульсною трубкою, в капор сифона. Тривалість запирання повітряної трубки стакана зростає і перевищує 5 с, що порушує умови надійної роботи сифонного водовипуску. Задачею запропонованої корисної моделі є забезпечення запирання повітряної трубки стакана протягом не більше 5 с з моменту встановлення критичної глибини на гребені сифона, що підвищує ефективність і надійність роботи сифонного водовипуску. Поставлена задача вирішується тим, що гідравлічний клапан зриву вакууму сифонного водовипуску містить стакан, сполучений тонкою з'єднувальною трубкою зі стояком, розміщеним на висхідній гілці сифона, з повітряними трубками, об'єднаними у загальну трубку, врізану в капор сифона, і стакан на рівні гребеня сифона з'єднаний зі стояком патрубком, діаметр якого дорівнює діаметру стакана. Зазначене запирання досягається за рахунок швидкого заповнення стакана в потрібний момент водою, яка в процесі пуску насоса одночасно заповнює висхідну гілку сифона і стояк, і через патрубок, який з'єднує стояк і стакан на рівні горловини сифона, переливається в стакан. Насосна установка (кресл.) складається з насоса 1 і напірного трубопроводу 2 з сифонним водовипуском. На висхідній гілці сифона розміщений гідравлічний клапан зриву вакууму, який включає з'єднувальну трубку 3, стакан 4, повітряну трубку стакана 5, стояк 6, повітряну трубку стояка 7, загальну повітряну трубку 8, яка піднята над сифоном і врізана в капор сифона 9. Стакан і стояк на рівні горловини сифона з'єднані патрубком 10, діаметр якого дорівнює діаметру стакана. Пристрій працює наступним чином. В режимі пуску насоса 1 заповнюється водою трубопровід 2, з'єднувальна трубка 3, та стояк 6. Малий переріз з'єднувальної трубки 3 обумовлює повільне заповнення водою стакана 4, що забезпечує вільне проходження повітря в атмосферу із сифона 9 через повітряну трубку стакана 5. Втрати напору в трубках 8 і 5 при витисканні повітря із сифона обумовлюють підняття п'єзометричного рівня води в стояку 6 вище гребеня сифона. Тому верхню частину стакана 4 і стояка 6 розміщують вище капора сифона 9. З моменту встановлення на гребені сифона критичної глибини необхідно забезпечити режим запирання повітряної трубки стакана 5 на протязі не більше 5 с. Якщо патрубок 10 відсутній (прототип), то режим запирання починається тільки після того, як стакан 4 заповнюється водою через з'єднувальну трубку 3 до нижньої крайки трубки. При наявності вакууму в сифоні повітря через маленький зазор починає прориватися в повітряну трубку 1 UA 98954 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 стакана 5, захоплюючи частину води, і в трубці встановлюється барботажний режим. З часом при підвищенні вакууму цей режим роботи може перейти у снарядний, коли повітря проходить періодично окремими об'ємами, які зверху мають форму півкулі, а знизу - практично горизонтальну поверхню. Цей режим течії водоповітряної суміші може розповсюдитися в загальну горизонтальну трубку 8 і транспортувати воду, що заходить в стакан з'єднувальною трубкою 3, під капор сифона. Цей процес міг би спостерігатися невизначено довго і перешкоджав би зарядці сифона. Зовсім інший процес запирання повітряної трубки стакана 5 буде при розташування патрубка 10 на рівні гребеня сифона. Як тільки почнеться переливання води через гребінь сифона, то одночасно почнеться перелив води патрубком 10 із стояка 6 до стакана 4, рівень води в стакані різко підніметься до відмітки переливання води і повітряна трубка стакана 5 надійно запирається гідравлічним замком. Цей процес не повинен перевищувати 5 с. Після запирання повітряної трубки стакана 5, починається процес зарядки сифона, при якому залишкове повітря з капора сифона 9 виноситься аерованим потоком низхідною гілкою сифона. Процес аерації потоку забезпечується гідравлічним стрибком, який утворюється в низхідній гілці сифона. Після виносу всього повітря з капора сифона 9, процес зарядки сифона закінчується і він починає працювати повним перерізом, причому під капором сифона спостерігається відповідний вакуум і насос подає воду не на рівень переливу води, а на рівень води в напірному басейні, тобто з наявним статичним напором. Цей режим відповідає робочому режиму насоса. В стакані 4 і стояку 6 рівні води встановлюються на рівні п'єзометричної лінії, тобто на величину гідравлічних втрат в сифоні вище, ніж рівень води в напірному басейні. При плановій або аварійній зупинці насоса 1 частота обертання насоса уповільнюється і подача насоса падає, п'єзометрична лінія і рівень води в стояку 6 знижується. В момент нульової подачі насоса рівень води в стояку 6 дорівнює рівню води в напірному басейні. Після появи зворотної витрати води через насос, який ще обертається в прямому напрямі, п'єзометрична лінія і відповідний рівень води в стояку 6 знижується пропорційно зворотній витраті води через насос. Як тільки рівень води в стояку 6 опуститься нижче нижнього зрізу повітряної трубки стояка 7, почнеться часткове захоплення повітря і частковий зрив вакууму при барботажному режимі роботи повітряної трубки. Але, як показали експериментальні дослідження, при подальшому пониженні рівня води в стояку 6, повітряна трубка стояка 7 звільняється від води і повітря вільно заходить під капор сифона 9, зриваючи вакуум у сифоні. Через деякий період часу стакан 4 спорожнюється від води через з'єднувальну трубку 3 і гідравлічний клапан стає підготовленим для наступного пуску насоса. Затримання запирання повітряної трубки стакана призводить до тривалої роботи насоса в не розрахунковому режимі при завищеному станичному напорі і перевитраті електричної енергії на подачу води. Своєчасне і швидке запирання повітряної трубки стакана забезпечує своєчасний початок зарядження сифона і перехід його в робочий режим роботи з дійсним статичним напором і економічно виправданою витратою електроенергії на подачу води. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Гідравлічний клапан зриву вакууму сифонного водовипуску, що містить стакан, сполучений тонкою з'єднувальною трубкою зі стояком, розміщеним на висхідній гілці сифона, з повітряними трубками, об'єднаними у загальну трубку, врізану в капор сифона, який відрізняється тим, що стакан на рівні гребеня сифона з'єднаний зі стояком патрубком, діаметр якого дорівнює діаметру стакана. 2 UA 98954 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3