узел трубопровода с ответвлением
Классы МПК: | F16L41/02 ответвления, например изготовленные из одного куска, сварные, клепаные |
Автор(ы): | Ситченко Л.С., Савелов С.В., Токарев Д.В. |
Патентообладатель(и): | Ситченко Леонид Степанович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-03-03 публикация патента:
27.04.1997 |
Использование: в области машиностроения, в частности в конструкциях неразъемного соединения трубы с отводом или в конструкциях тройников. Сущность: поперечные сечения узла трубопровода с ответвлением на участках изогнутости имеют форму эллипсов с постоянным значением величины малой оси эллипса, равной начальному диаметру трубопровода, изменяемой в диапазоне текущей угловой координаты от 0o до 90o большой осью, расположенной вдоль направления радиуса гиба, с образованием карманов по направлению потока. 6 ил. 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Формула изобретения
Узел трубопровода с ответвлением, например в виде отвода или тройника, содержащий в зоне ответвления участки изогнутости, отличающийся тем, что поперечные сечения участков изогнутости имеют форму эллипса с постоянным значением величины малой оси эллипса, равной начальному диаметру трубопровода, изменяемой в диапазоне текущей угловой координаты от 0 до 90o большой осью, расположенной вдоль направления радиуса гиба, с образованием карманов по направлению потока.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машиностроения и касается конструкции неразъемного соединения трубы с отводом или тройника. Известен узел неразъемного соединения труб (авт. св. N 1638430, кл. F 161 L 41/00, опубл. в бюл. N 12 30.03.91), используемый в разветвленных трубопроводах, испытывающих воздействие вибрационных и изгибающих нагрузок. Но конструктивное использование его направлено не на снижение уровня вибрации, а на повышение вибропрочности конструкции путем повышения ее жесткости созданием участков овальности с определенной длиной этих участков и расположением. Наиболее близким конструктивным решением, влияющим на степень деформации потока и принятым за прототип, является узел трубопровода с ответвлением (авт. св. N 1337604, кл. F 16 L 41/02, опубл. в бюлл. N 34 за 1987 г). Ответвление выполнено по типу тройника с входным и двумя выходными сечениями. Осевые линии выполнены изогнутыми по внутреннему и внешнему радиусу, благодаря чему происходит снижение уровня шума и вибрации и коэффициента гидравлического сопротивления путем исключения вихреобразования. Однако конструкция этого трубопроводного элемента не является гидравлически оптимальной. Течение жидкости в этом узле будет сопровождаться образованием водоворотных зон, характеризоваться повышенной турбулентностью и, как следствие, достаточно высокой интенсивностью износа, повышенными уровнями виброакустических характеристик и гидравлического сопротивления. В то же время на прямых участках трубопроводов, где поток стабилен и водоворотные зоны отсутствуют, все указанные характеристики на порядки ниже. Задачей изобретения является повышение долговечности трубопроводных элементов (отводов, тройников), снижение их виброакустических характеристик и гидравлического сопротивления. Поставленная задача достигается за счет того, что в известном узле трубопровода с ответвлением, например в виде отвода или тройника, содержащем в зоне ответвления участки изогнутости, новой является совокупность выполнения поперечных сечений участков изогнутости в форме эллипса с постоянным значением величины малой оси эллипса, равной начальному диаметру трубопровода, и изменяемой в диапазоне текущей угловой координаты от 0 до 90o большой осью, расположенной вдоль направления радиуса гиба, с образованием карманов по направлению потока. Заявляемое конструктивное исполнение элементов трубопровода является оптимальной формой проточной части трубопроводных элементов, обеспечивающей плавный безотрывный поток при различных схемах течения (отвод, тройник). Это приводит к существенному понижению интенсивности износа трубопроводов, уменьшению их вибрации, воздушного шума и гидравлического сопротивления. На фиг. 1, 3 6 схематично представлен узел трубопровода для различных вариантов течения жидкости, на фиг. 2 формы сечения поверхности канала в зоне ответвления. Узел трубопровода представляет собой основную трубу 1 (фиг. 1) с ответвлением 2 под углом 90o. В районе неразъемного соединения имеется участок изогнутости 3 с образованием карманов 4, 5, втянутых и выступающих соответственно. Поперечное сечение участка изогнутости 3 имеет форму эллипса (фиг. 2) с постоянным значением малой оси 6, равной начальному диаметру трубопровода d и изменяемой большой осью 7, расположенной по направлению радиуса гиба r2. Изменение требуемых значений наружного и внутреннего радиусов rнт и rвт происходит неравномерно и зависит от угла погиба![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078213/920.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078213/920.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078204/981.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078213/920.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078145/176.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078277/2078277-2t.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078277/2078277-3t.gif)
(На чертеже угол погиба
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078213/920.gif)
E rг r2 (rнт rвт rн + rв)/2,
где rв и rн соответственно внутренний и наружный радиусы стандартного канала;
rгт требуемый радиус гиба. Трубопровод может иметь ответвление 2 типа тройник. На чертежах фиг. 3 - 6 представлены тройники с различными вариантами течения жидкости (a,
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/946.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078043/947.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/946.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/945.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/946.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078043/947.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078043/947.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/945.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/946.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078213/920.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/945.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/946.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078043/947.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078043/947.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/945.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078008/946.gif)
![узел трубопровода с ответвлением, патент № 2078277](/images/patents/394/2078204/981.gif)
Поперечные сечения патрубков в районе присоединения отростка (в зоне изогнутости) будут иметь форму эллипса с изменяемой большой осью и постоянным значением малой оси, равной начальному диаметру трубопровода. Предлагаемая форма проточной части позволяет минимизировать вихреобразование, а также уровни турбулентности в потоке, протекающем через тройник. Примеры конкретного выполнения участков изогнутости (их размеров) приведены в таблице. Технико-экономическая эффективность заявляемого решения заключается в уменьшении интенсивности износа трубопроводов, снижении уровней шума и вибрации, гидравлического сопротивления их. Использование в трубопроводах элементов с улучшенными эксплуатационными характеристиками позволит повысить долговечность трубопроводов, уменьшить объем, сроки и стоимость их ремонтов, обеспечить более высокий уровень обитаемости помещений, в которых размещены трубопроводы. Возможно применение таких трубопроводных элементов в машиностроении, судостроении, в трубопроводах тепловых, гидравлических атомных электростанций, нефтяной, газовой, нефтехимической промышленности и т.д. Предлагаемые элементы трубопроводов изготавливаются литьем или штамповкой без соединительных элементов.
Класс F16L41/02 ответвления, например изготовленные из одного куска, сварные, клепаные