Оголовок всмоктувальної труби насоса

Реферат: Оголовок всмоктувальної труби насоса включає всмоктувальний трубопровід, до нижньої сторони якого жорстко прикріплено лійку у вигляді зрізаного конуса, розширеного донизу. На бічній поверхні лійки зі сторони більшої основи виконано трикутні вирізи і передбачені пластини-розсікачі, які жорстко прикріплені, наприклад, приварюванням, ззовні бічної поверхні за твірною зрізаного конуса лійки відносно вершин трикутних вирізів. UA 75160 U (12) UA 75160 U UA 75160 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гідротехніки, зокрема до всмоктувальних трубопроводів насосів, які забирають рідину з джерела з великим коливанням рівня рідини. Відома водозабірна система [1], що включає водоприймальний оголовок, трубопроводи та занурений насос, змонтований з можливістю осьового переміщення при великих коливаннях рівня води через збільшення висоти всмоктування. Відомий водозабірний пристрій [2], який складається з водоприймального оголовка, зануреного насоса, а також осьового вертикального моноблочного насоса та трубопроводу. Причому водоприймальний оголовок влаштовано на понтоні, для занурення його під змінний рівень води, що включає дифузор, на внутрішній поверхні якого встановлені спіральні напрямні, камеру змішування, з'єднану з атмосферою еластичною трубкою з насадком, на внутрішній поверхні якої передбачені криволінійні гвинтоподібні канавки. На вході води встановлено перфоровану вставку з хвилеподібними отворами, котрі розширяються за рухом води, та рибозахисний пристрій, розташований на дні. Недоліком цього пристрою є мала надійність роботи насосів, тому що за рахунок селективних властивостей елементів пристрою використовується ефект ерліфта й утворюється емульгована водоповітряна суміш, яка веде до виникнення кавітації. Найбільш близьким є пристрій [3], який вибрано як прототип. Цей пристрій включає занурений у рідину, що перекачується, осьовий насосний агрегат, вертикальний всмоктувальний і нагнітальний патрубки. Причому для зменшення утворення повітряної лійки всмоктувальний патрубок наділений вертикальними направляючими і оточений кільцевим щитом з отворами і порожниною в ньому. Крім того, всмоктувальний патрубок обладнано поплавками, встановленими з можливістю вертикального переміщення кільцевого щита і поплавків, при цьому порожнина з'єднана з нагнітальним патрубком і всмоктувальним трубопроводом. Недоліком прототипу є складність конструкції та недостатня надійність роботи системи через перекоси щита при рухові за напрямними. Задачею корисної моделі є зменшення можливості утворення повітряної лійки поблизу оголовка всмоктувального трубопроводу і як результат, забезпечення засмоктування чистої (без повітряних бульбашок) рідини, при спрощенні конструкції оголовка. Задача вирішується тим, що оголовок всмоктувального трубопроводу виконано у вигляді зрізаного конуса, приєднаного меншою основою до всмоктувального трубопроводу, а зі сторони більшої основи на всмоктувальній лійці створено трикутні вирізи, а між вирізами ззовні на бічній поверхні лійки прикріплені розсікачі у вигляді плоских пластин. Для доказу ефективності запропонованих доробок розглянемо спочатку суть дії повітряної вихрової воронки. Перш за все, як показав відомий науковець Я.Л. Перельман [4], обертання вихрової воронки не залежить від обертання Землі і не пов'язане з дією сили Коріоліса, а лише визначається умовами входу рідини в отвір. По-друге, згідно з аналізом відомого гідравліка А. Альтшуля [5], повітряна воронка виникає точно за віссю всмоктувального отвору й на великих відстанях від осі симетрії вихрової воронки швидкість обертання частинок рідини невелика, але з наближенням цієї поверхні воронки до осі, швидкість різко зростає. Цей характер зміни швидкості обертання частинок відносно осі може бути записаний у вигляді простої формули  • r - const (де  - швидкість обертання частинок рідини, що знаходяться на відстані, рівної радіусу r, від осі симетрії обертання повітряної воронки). Отже, згідно з наведеною формулою, при наближенні частинок до осі суттєво збільшуються швидкості обертання частинок рідини на поверхні воронки навіть до нескінченності при r = 0. Оскільки такої швидкості не може бути, то при наближенні цих частинок до осі обертання вихору, рідина розривається, утворюючи повітряну порожнину у вигляді вихрового шнура. Якщо відцентрові сили малі, при малому обертанні рідина змикається, і ядро повітряної воронки не досягає всмоктувального отвору. Тоді випливає висновок - необхідно штучно зменшити швидкість обертання частинок рідини при наближенні до отвору оголовка всмоктувального трубопроводу насосу. Для цього й запропоновані трикутні вирізи зі сторони більшої основи конусного оголовка та прикріплені пластини-розсікачі між цими вирізами, що утворюють вертикально спрямовані потоки, за допомогою яких розрізається вихровий рух рідини. Потік рідини при підході до всмоктувального отвору трубопроводу випрямляється і надходить у всмоктувальну трубу у вигляді спрямованих струменів, що рухаються поступально за напрямком вісі всмоктувального трубопроводу. Порівняно з відомими пристроями, завдяки запропонованому технічному рішенню, спрощується процес уникнення затягування повітря разом із водяним потоком до 1 UA 75160 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 всмоктувальної лійки, чим підвищується надійність забору чистої води насосом і ефективність його роботи в безкавітаційному режимі. Крім того, шляхом зменшення закручення потоку спрямовується поступальний рух води паралельно вісі трубопроводу і в результаті зменшується дисипація енергії на утворення колового руху потоку в цьому трубопроводі, а разом із цим підвищується ефективність передачі енергії привода до перекачувальної рідини, тобто збільшується подача насоса і взагалі підвищується ефективність його роботи. Запропонована корисна модель оголовка всмоктувального трубопроводу пояснюється кресленнями: на фіг. 1 показана загальна конструкція оголовка, фіг. 2 - розріз трубопроводу А-А з видом на лійку, фіг 3. - розріз Б-Б (конструктивне влаштування пластинчатих розсікачів на бічній поверхні лійки). Згідно з наведеними кресленнями оголовок включає всмоктувальний трубопровід 1, до якого жорстко прикріплена всмоктувальна лійка 2 у вигляді зрізаного конуса 3, розширеного донизу. На бічній поверхні конуса 3 зі сторони більшої основи виконані трикутні вирізи 4, перетворюючи, таким чином, нижню рівну частину лійки на зубчасту короноподібної форми з виступами 5. Крім того, на бічній поверхні лійки ззовні, між суміжними виступами 5, над вершиною кожного трикутного вирізу 4, жорстко, за допомогою зварного шва 6, прикріплені пластини-розсікачі 7. При великих подачах рідини насосом здебільшого утворюється закручений коловий потік рідини у вигляді вихрової лійки 8, яка звужується при підході потоку до вхідного отвору всмоктувальної лійки 2, що сприяє засмоктуванню повітря у вигляді бульбашок змішаних із рідиною. У подальшому рухові такі повітряні бульбашки в зоні підвищеного тиску схлоплюються на поверхні деталей протічної частини насосу (лопатках робочого колеса, вхідної частини корпуса насоса тощо). В зоні, де інтенсивно проходить процес схлоплювання, виникає кавітаційна ерозія (руйнування цієї поверхні). Такий кавітаційний процес призводить також до негативних змін робочих параметрів насоса (зменшення подачі і напору, перевитрат електроенергії [6]). Завдяки запропонованим доробкам на оголовку, при підході вихрового закрученого потоку до всмоктувальної лійки 2, закручений коловий потік 8 розрізається пластинами-розсікачами 7, зубчастими виступами 5 та трикутними вирізами 4 на низку струменевих потоків 9. Рух таких струменевих потоків спрямований у напрямку осі всмоктувальної лійки 2 і вздовж трубопроводу 1. Водний потік у вигляді струменів 9 притискується до зовнішньої бічної поверхні лійки 2, не допускаючи засмоктуватись повітрю до вхідного отвору цієї лійки 2. Таким чином, зменшуються витрати електроенергії на колові рухи вихрового потоку. Підведена електроенергія витрачається в більшості на проштовхування рідини вздовж трубопроводу 1. Вже на підході до всмоктувального оголовка повітряна воронка перестає утворюватись і, завдяки цьому, повітря не надходить разом із потоком рідини до всмоктувального трубопроводу 1. Такий спрямований потік рідини призводить до збільшення подачі насоса, зменшення витрат електроенергії на другорядні вихрові, колові та поперечні рухи рідини. При цьому значно збільшується частина корисної енергії, котра направлена на затягування чистої рідини та проштовхування її по всмоктувальному трубопроводу 1. При цьому збільшується подача чистої рідини до споживача, що в результаті веде до збільшення коефіцієнта корисної дії нагнітача в цілому. Джерела інформації 1. А. с. 325316, МКИ Ε03В 3/04. Водозаборное сооружение / Μ.А. Казанский, Μ.Α. Лазовский. - № 1459028/29-14; заявл. 10.07.70; опубл. 07.01.72, Бюл. № 3. 2. Пат. 2166030 Российская Федерация, МПК Ε03В 3/04. Водозаборное устройство/ Г.В. Викторов, Н.С. Кобелев; заявитель и патентообладатель Курский государственный технический университет. - № 99120197/03; заявл. 22.09.99; опубл. 27.04.01, Бюл. №18. 3. А.с. 1413276 СССР, МКИ F04D 3/00. Осевой насосный агрегат /B.П. Унукович, Е.Б. Косинская, Е.В. Колесникова, И.М. Шаталов. - № 4219778/25-06; заявл. 12.01.87; опубл. 30.07.88, Бюл. № 28. 4. Перельман Я.И. Знаете ли Вы физику? / Я.И. Перельман. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1992. - 272 с. -(б-ка "Квант", вып. 82). 5. Альтшуль А.А. Вихревые воронки / А. А. Альтшуль // Наука и жизнь. - 1968. - № 7. - С. 7680. 6. Срібнюк С.М. Гідравлічні та аеродинамічні машини / C.Μ. Срібнюк. - К.: ЦНЛ, 2004. - 328 с. 2 UA 75160 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Оголовок всмоктувальної труби насоса, що включає всмоктувальний трубопровід, до нижньої сторони якого жорстко прикріплено лійку у вигляді зрізаного конуса розширеного донизу, який відрізняється тим, що на бічній поверхні лійки зі сторони більшої основи виконано трикутні вирізи і передбачені пластини-розсікачі, які жорстко прикріплені, наприклад, приварюванням, ззовні бічної поверхні за твірною зрізаного конуса лійки відносно вершин трикутних вирізів. 3 UA 75160 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4