сопло устройства для струйной очистки и способ его изготовления

Формула изобретения

1. Способ изготовления сопла устройства для струйной очистки, заключающийся в том, что

а) изготавливают цилиндрический корпус сопла,

б) выполняют в корпусе осевое цилиндрическое выходное отверстие длиной b и диаметром d,

в) выполняют в корпусе осевое коническое входное отверстие с углом входа ,

отличающийся тем, что угол конического входного отверстия изготавливают в зависимости от соотношения длины b и диаметра d цилиндрического выходного отверстия, которое определяется по формуле b/d=0,5ctg /2.

2. Способ изготовления сопла устройства для струйной очистки по п.1, отличающийся тем, что в соплах выполняют различные диаметры d, d₁, d₂, d_n и длины b, b₁, b₂ b_n цилиндрических отверстий, причем отношения b/d=b₁/d₁=b₂/d₂ =b_n/d_n и находятся в интервале значений 1,5 1,7.

3. Способ изготовления сопла устройства для струйной очистки по п.1, отличающийся тем, что угол конического входного отверстия остается неизменным.

4. Способ изготовления сопла устройства для струйной очистки по п.1, отличающийся тем, что внутреннее сопряжение конического входного отверстия и цилиндрического выходного отверстия скругляют радиусом r, причем r 0,2d.

5. Сопло устройства для струйной чистки, содержащее корпус с коническим входным отверстием с углом входа и цилиндрическим выходным отверстием длиной b и диаметром d, изготовленное способом по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно обеспечивает минимальные гидравлические потери и максимальную реактивную силу струи при интервале рабочего давления 10-20 МПа.

6. Сопло устройства для струйной чистки по п.5, отличающееся тем, что внутреннее сопряжение, скругленное радиусом г, обеспечивает безотрывный вход жидкости из конического входного в цилиндрическое выходное отверстие.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области устройств для чистки различных поверхностей с помощью высоконапорных струй жидкости и способа изготовления этих устройств. Оно может быть использовано в коммунальном хозяйстве для гидродинамической мойки трубопроводов, например канализационных.

Известны сопла и способы изготовления сопел устройств для чистки поверхностей с помощью высоконапорных струй жидкости, согласно которым сначала изготавливают корпус сопла, а затем изготавливают отверстие коноидальной формы в осевом сечении [1]. Такие сопла имеют минимальные потери энергии струи на входе в сопло, но способ изготовления подобных сопел требует наличие специального инструмента из-за сложной формы двоякой кривизны. Изготовление серий подобных сопел с различными диаметрами выходного отверстия, соответствующими требуемым расходам жидкости, очень трудоемко и существенно увеличивает их стоимость.

Менее трудоемки способы изготовления сопла, согласно которым после изготовления корпуса изготавливают коническую входную поверхность и цилиндрическую выходную, плавно сопряженные друг с другом [2]. Такие сопла с оптимальным соотношением длины и диаметра цилиндрической поверхности незначительно уступают коноидальным соплам по потерям энергии в проточной части, но имеют более простую форму и могут серийно изготавливаться универсальным инструментом. Однако при изготовлении серий подобных сопел с различными диаметрами, соответствующими требуемым расходам жидкости, необходимо каждый раз перенастраивать инструмент для обеспечения оптимального соотношения длины и диаметра цилиндрического участка, изменяя диаметр выходного отверстия и соответствующий угол конической входной поверхности.

Такое устройство и способ его изготовления наиболее близко к заявленному изобретению по технической сущности и числу общих признаков, в силу чего принято в качестве прототипа.

Технической задачей изобретения является снижение затрат на изготовление сопел с различными диаметрами выходных отверстий, а также создание сопла устройства для чистки различных поверхностей с помощью высоконапорных струй жидкости, обеспечивающего минимальные гидравлические потери и максимальную реактивную силу струи, за счет оптимального соотношения длины и диаметра цилиндрической части и безотрывного течения струи внутри сопла.

Техническим результатом использования изобретения является уменьшение набора необходимого инструмента и соответственно снижение затрат на изготовление сопел с оптимальным соотношением длины и диаметра цилиндрической части для различных диаметров выходных отверстий.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления сопла устройства для струйной очистки изготавливают цилиндрический корпус, выполняют в корпусе осевое цилиндрическое выходное отверстие длиной b и диаметром d, выполняют в корпусе осевое коническое входное отверстие с углом входа , угол конической входной поверхности изготавливается в зависимости от оптимального соотношения длины b и диаметра d цилиндрического выходного отверстия, которая определяется формулой:

b/d=0,5ctg /2.

При изготовлении сопел с различными диаметрами цилиндрических отверстий d, d₁, d₂ d_n отношения b/d=b₁/d₁ =b₂/d₂ =b_n/d_n постоянны и находятся в интервале значений 1,5 1,7, а угол остается неизменным, то есть оптимальному соотношению величин b/d соответствует один угол конической входной поверхности . Такой неизменный угол при сверлении сопловых отверстий различных диаметров обеспечивает минимальный набор требуемого инструмента для изготовления конической поверхности и сокращает расходы на изготовление сопел.

Для сопел каналопромывочных насадков каналоочистительных машин, работающих при давлениях 10-20 МПа, оптимальное отношение длины и диаметра цилиндрической части сопла, обеспечивающее минимальные гидравлические потери в сопле и максимальную реактивную силу струи, составляет b/d=1,5-1,7.

Безотрывное течение струи из конической входной части в цилиндрическую минимизирует потери давления в сопле. Для этого кромку перехода конической в цилиндрическую поверхность необходимо скруглить радиусом r 0,2d по аналогии с формой входного коллектора, обеспечивающего безотрывный вход жидкости в цилиндрический водовод.

Заявляемые устройство и способ его получения связаны единым изобретательским замыслом, так как направлены на решение единой технической задачи - снижение затрат на создание оптимальных устройств для струйной чистки, обеспечивающих минимальные гидравлические потери и максимальную реактивную силу струи.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

фиг.1 - сопло коноидальной формы из [1];

фиг.2 - сопло фирмы «Dietrich Boas» Gmbh из [2];

фиг.3 - разрез сопла, изготовленного заявленным способом;

фиг.4 - разрез каналопромывочного насадка с соплами по изобретению.

Сопло (фиг.3) состоит из корпуса 1, конической входной части 2 с углом входа и цилиндрическим выходным отверстием 3 длиной b и диаметром d. Причем отношение b/d связано с углом формулой b/d=0,5ctg /2. При этом при различных диаметрах цилиндрических отверстий сопел d, d₁, d₂ отношения b/d=b₁ /d₁=b₂/d₂, что следует из подобия треугольников АВС, A₁B₁C и А₂ В₂С, у которых высота равна длине цилиндрического отверстия, а основание его диаметру.

Кромка перехода конической части в цилиндрическую часть скруглена радиусом r 0,2d.

На каналопромывочном насадке (фиг.4) показаны сопла по изобретению: переднее 4, ввернутое в передний корпус насадка 5, и задние 6, выполненные непосредственно в заднем корпусе насадка 7.

Сопло работает следующим образом. При подаче воды под рабочим давлением внутрь каналопромывочного насадка вода устремляется в проточную часть сопел, проходит конический входной участок и безотрывно входит в цилиндрический выходной участок. Сформированная на этом участке струя выбрасывается из выходного отверстия, выполняя полезную работу - размывает загрязнения и реактивными силами перемещает насадок вдоль обрабатываемой поверхности.

Наиболее эффективные в энергетическом и функциональном плане струи образуются при оптимальном соотношении длины и диаметра цилиндрического выходного участка сопла. Причем для различных давлений и расходов воды требуются сопла с различными диаметрами отверстий и соответствующими им длинами этих отверстий. Оптимальное соотношение длин b и диаметров d сопловых отверстий обеспечивает постоянный угол конической входной поверхности , связанный с отношением b/d формулой b/d=0,5ctg /2 для различных диаметров сопел d.

При этом для изготовления сопел с различными диаметрами соплового отверстия не требуется изменять угол конической поверхности, что снижает затраты на их изготовление.

Источники информации

1. Богомолов А.И., Михайлов К.А. Гидравлика. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп., М.: Стройиздат, 1972.

2. «Dusen fur die Rohr- und Kanalreinigung» - каталог фирмы «Dietrich Baas GmbH», www.baas-duesen.de.