RU2195535C2

RU2195535C2 - Facility for sediment trapping in pressure pipe-lines

Info

Publication number: RU2195535C2
Application number: RU2001108214A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Викторов
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: water supply systems, equipment cleaning water from mechanical inclusions and slurry sediment. SUBSTANCE: facility for sediment trapping in pressure pipe-lines includes hydrocyclone with inlet branch pipe, hydraulic elevator, diaphragm placed at angle with respect to axis of pressure pipe-line in which hole nose of hydraulic elevator is located, diffuser installed after diaphragm. Inlet branch pipe is joined to lower part of pipe-line, in point of diaphragm bordering. Discharge branch pipe of hydrocyclone is connected to chamber of reduced pressure of hydraulic elevator. In outer surface of diffuser there are cut curvilinear conduits formed from compressed cycloids and transforming to circular space in the form of dovetail to which inlet branch pipe of hydrocyclone is linked with the aid of additional pipe. Inner surface of lower part of hydrocyclone has curvilinear spiral-like guides transforming to ring chamber. EFFECT: enhanced operational reliability of facility for sediment trapping in pressure pipe-lines. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области водоснабжения, конкретно к устройствам для очистки воды от механических включений и грязевого осадка. The invention relates to the field of water supply, specifically to devices for purifying water from mechanical impurities and mud sediment.

Известно устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах (см. Информационный листок Казахского НИИ водного хозяйства. Алма-Ата - Ташкент, 1985, С. 11, Рис. 10), включающее гидроциклон с входным патрубком и гидроэлеватором. A device for collecting sludge in pressure pipelines is known (see the Information Leaflet of the Kazakh Scientific Research Institute of Water Resources. Alma-Ata - Tashkent, 1985, p. 11, Fig. 10), including a hydrocyclone with an inlet pipe and a hydraulic elevator.

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая эксплуатационная надежность из-за неполного извлечения абразивных включений из жидкости. The disadvantage of this device is the insufficiently high operational reliability due to incomplete extraction of abrasive inclusions from the liquid.

Известно устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах (см. а. с. СССР N 1491976, МКИ Е 03 В 7/07, Е 03 F 5/14, Бюл. 25, 1989), включающее гидроциклон с входным патрубком и гидроэлеватор, диафрагму, расположенную под углом к оси напорного трубопровода, в отверстии которой размещен насадок гидроэлеватора, диффузор, следующий за диафрагмой, причем в нижней части трубопровода в месте примыкания диафрагмы присоединен входной патрубок гидроциклона, а сливной патрубок гидроциклона соединен с камерой пониженного давления гидроэлеватора. A device for collecting sludge in pressure pipelines is known (see a. S. USSR N 1491976, MKI E 03 B 7/07, E 03 F 5/14, Bull. 25, 1989), including a hydrocyclone with an inlet pipe and a hydraulic elevator, a diaphragm located at an angle to the axis of the pressure pipe, in the opening of which the nozzles of the hydraulic elevator are placed, a diffuser next to the diaphragm, and the inlet pipe of the hydrocyclone is connected at the bottom of the pipe at the junction of the diaphragm, and the drain pipe of the hydrocyclone is connected to the low pressure chamber of the hydraulic elevator.

Недостатком данного устройства является возможность снижения эксплуатационной надежности из-за проскока абразивных частиц с малой гидравлической крупностью из камеры смешения гидроэлеватора. The disadvantage of this device is the possibility of reducing operational reliability due to the breakthrough of abrasive particles with small hydraulic fineness from the mixing chamber of the hydraulic elevator.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эксплуатационной надежности за счет предотвращения заиления и гидроабразивного износа устройства путем установки на наружной поверхности диффузора криволинейных кондукторов, образованных из сжатых циклоид, переходящих в кольцевую полость формой в виде "ласточкина хвоста", с которой соединен дополнительной трубой входной патрубок гидроэлеватора, а на внутренней поверхности нижней части гидроциклона предусмотрены криволинейные спиралевидные направляющие, переходящие в кольцевую камеру. The technical problem to which the invention is directed is to increase operational reliability by preventing siltation and hydroabrasive wear of the device by installing curved conductors on the outer surface of the diffuser formed of compressed cycloids that transform into an annular cavity in the form of a dovetail, with which the inlet pipe of the hydraulic elevator is connected by an additional pipe, and curved spirals are provided on the inner surface of the lower part of the hydrocyclone Ideal guides passing into the annular chamber.

Технический результат достигается тем, что устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах, включающее гидроциклон с входным патрубком и гидроэлеватор, диафрагму, расположенную под углом к оси напорного трубопровода, в отверстии которой размещен насадок гидроэлеватора, диффузор, следующий за диафрагмой, причем в нижней части трубопровода в месте примыкания диафрагмы присоединен входной патрубок гидроциклона, а сливной патрубок гидроциклона соединен с камерой пониженного давления гидроэлеватора, имеет на наружной поверхности диффузора криволинейные кондукторы, образованные из сжатых циклоид, переходящие в кольцевую полость формой в виде "ласточкина хвоста", с которой соединен дополнительной трубой входной патрубок гидроциклона, а на внутренней поверхности нижней части гидроциклона предусмотрены криволинейные спиралевидные направляющие, переходящие в кольцевую камеру. The technical result is achieved by the fact that the device for trapping sediment in pressure pipelines, including a hydrocyclone with an inlet pipe and a hydraulic elevator, a diaphragm located at an angle to the axis of the pressure pipeline, in the opening of which there are nozzles of a hydraulic elevator, a diffuser next to the diaphragm, and in the lower part of the pipeline at the junction of the diaphragm, the inlet of the hydrocyclone is connected, and the drain pipe of the hydrocyclone is connected to the low-pressure chamber of the hydraulic elevator and has an outer surface STI diffuser curvilinear conductors formed from compressed cycloids, passing into the annular cavity in the form of a "dove tail", which is connected to the additional tube the hydrocyclone inlet, and provided curved guides spiral, passing into an annular chamber on an inner surface of the bottom of the hydrocyclone.

На фиг. 1 изображена схема устройства для улавливания осадка в напорных трубопроводах, продольный разрез, на фиг. 2 - сечение А - А фиг. 1, на фиг. 3 - развертка внутренней поверхности нижней части гидроциклона с криволинейными спиралевидными направляющими, а на фиг. 4 - криволинейные кондукторы, образованные из сжатых циклоид, переходящие в кольцевую полость формой в виде "ласточкина хвоста". In FIG. 1 shows a diagram of a device for collecting sediment in pressure pipelines, a longitudinal section, in FIG. 2 - section A - A of FIG. 1, in FIG. 3 is a scan of the inner surface of the lower part of the hydrocyclone with curved spiral guides, and in FIG. 4 - curved conductors formed from compressed cycloids, turning into an annular cavity in the form of a dovetail.

Устройство состоит из диафрагмы 1 с эжектором 2, расположенной в напорном трубопроводе 3 под углом к его оси, которая с камерой 4 смешения, диффузором 5 и камерой 6 пониженного давления образует гидроэлеватор 7. К нижней части трубопровода 7 в месте примыкания диафрагмы 1 присоединен входной патрубок 8 гидроциклона 9, оборудованный задвижкой 10. Сливной патрубок 11 гидроциклона 9 соединен с камерой 6 пониженного давления гидроэлеватора 7. Для выноса сепарирующихся частиц и предотвращения образования воздушного шнура в гидроциклоне 9 предусмотрена водонапорная трубка 13 с задвижкой 14, установленной в пульповом патрубке 15 гидроциклона 9. Водонапорная трубка 13 соединена с напорным трубопроводом 3 перед диафрагмой 1. На наружной поверхности диффузора 5 установлены криволинейные кондукторы 16, образованные из сжатых циклоид 17, переходящие в кольцевую полость 18 формой в виде "ласточкина хвоста" 19, с которой соединен дополнительной трубкой 20 с входным патрубком 8 гидроциклона 9. На внутренней поверхности нижней части 21 гидроциклона 9 предусмотрены спиралевидные направляющие 22, переходящие в кольцевую камеру 23, соединенную при помощи патрубка 24 через задвижку 25 с грязеприемником 26. The device consists of a diaphragm 1 with an ejector 2 located in the pressure pipe 3 at an angle to its axis, which with the mixing chamber 4, a diffuser 5 and a reduced pressure chamber 6 forms a hydraulic elevator 7. An inlet pipe is connected to the lower part of the pipeline 7 at the junction of the diaphragm 1 8 a hydrocyclone 9, equipped with a valve 10. A drain pipe 11 of a hydrocyclone 9 is connected to a chamber 6 of a reduced pressure of the hydraulic elevator 7. For the removal of the separated particles and to prevent the formation of an air cord in the hydrocyclone 9 is provided the water pipe 13 with a valve 14 installed in the pulp pipe 15 of the hydrocyclone 9. The water pipe 13 is connected to the pressure pipe 3 in front of the diaphragm 1. On the outer surface of the diffuser 5, curved conductors 16 are installed, formed from compressed cycloid 17, turning into an annular cavity 18 in the form the form of a "dovetail" 19, which is connected by an additional tube 20 with the inlet pipe 8 of the hydrocyclone 9. On the inner surface of the lower part 21 of the hydrocyclone 9 there are provided spiral guides 22 an annular chamber 23 connected by means of pipe 24 through the valve 25 with gryazepriemnikom 26.

Устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах работает следующим образом. A device for collecting sediment in pressure pipelines works as follows.

Открытие задвижек 10, 12 и 14 подключает гидроциклон 9 к гидроэлеватору 7 на напорном трубопроводе 3 и позволяет осуществлять улавливание наносов и осадка в нем. Всасывание части расхода воды гидроэлеватором 7 из камеры 6 пониженного давления приводит к забору осветленной воды из сливного патрубка 11 гидроциклона 9 и поступление в него через входной тангенциальный патрубок 8 пульпообразной жидкости из напорного трубопровода 3, которая в гидроциклоне 9 приобретает вращательное движение. Твердые частицы сепарируются под действием центробежной силы, а слипшиеся наносы в пульповом патрубке 15 выносятся напорной струей жидкости из водонапорной трубки 13. Жидкость, несущая наносы или грязевой осадок по напорному трубопроводу 3, перед тем как попасть в гидроциклон 9, взаимодействует с косой диафрагмой 1, возбуждая в напорном трубопроводе 3 поперечную циркуляцию, которая перед диафрагмой 1 образует водяной винт, имеющий поступательно вращательное движение, которое усиливает и отводит наносы в грязевой осадок в сторону бокового отверстия входного патрубка 8 в напорном трубопроводе 3. Так как кроме диафрагмы 1, практически обеспечивающей полное улавливание в напорном трубопроводе 3 накопившихся осадков, но ее зона действия весьма ограничена, то диффузор 5, следующий за диафрагмой 1, имея обтекаемую форму, эффективно способствует дальнейшему перемещению частично взвешенных наносов вдоль длины напорного трубопровода 3. Установленные на наружной поверхности диффузора 5 криволинейные кондукторы 16, образованные из сжатых циклоид 17, заставляют частицы наносов, взвешенных в жидкости, интенсивно закручиваться, сталкиваться, коагулироваться и скатываться в кольцевую полость 16 формой в виде "ласточкина хвоста" 19, попадая в которую, уже обратно они выйти не смогут при любых действующих гидродинамических силах. Наличие на наружной поверхности диффузора 5 криволинейных кондукторов 16, образованных из сжатых циклоид 17, вызывает завихрение массы жидкости по всему живому сечению потока на всем пути движения, обеспечивает взрыхление осевших на лоток трубы твердых и иловых частиц. Opening the valves 10, 12 and 14 connects the hydrocyclone 9 to the hydraulic elevator 7 on the pressure pipe 3 and allows the collection of sediment and sediment in it. The absorption of a part of the water flow rate by the hydraulic elevator 7 from the reduced pressure chamber 6 leads to the intake of clarified water from the drain pipe 11 of the hydrocyclone 9 and the pulp-like liquid from the pressure pipe 3, which acquires rotational movement in the hydrocyclone 9 through the tangential inlet pipe 8. Solids are separated by centrifugal force, and adhering sediment in the pulp pipe 15 is carried out by a pressure stream of liquid from a water pipe 13. A liquid carrying sediment or mud sediment through a pressure pipe 3, before entering the hydrocyclone 9, interacts with the oblique diaphragm 1, exciting transverse circulation in the pressure pipe 3, which in front of the diaphragm 1 forms a water screw having a translational rotational movement, which amplifies and removes sediment into the mud sediment towards the side the inlet pipe 8 in the pressure pipe 3. Since, in addition to the diaphragm 1, which practically ensures complete collection of accumulated sediments in the pressure pipe 3, but its coverage is very limited, the diffuser 5 following the diaphragm 1, having a streamlined shape, effectively promotes further movement partially weighed sediment along the length of the pressure pipe 3. Curved conductors 16 formed from compressed cycloid 17 mounted on the outer surface of the diffuser 5 make sediment particles suspended x in the liquid, twist intensively, collide, coagulate and roll into the annular cavity 16 in the form of a “dovetail” 19, falling into which, they will not be able to go back already under any existing hydrodynamic forces. The presence on the outer surface of the diffuser 5 of curved conductors 16 formed from compressed cycloids 17 causes a swirl of the mass of fluid over the entire live section of the flow along the entire path of movement, and ensures the loosening of solid and sludge particles deposited on the pipe tray.

Из кольцевой полости 18 наносы поступают во входной патрубок 8 гидроциклона 9 и вместе с осадком, забираемым от диафрагмы 1 в гидроциклон 9. Поступивший осадок в гидроциклон 9 в виде пульпы имеет вязкую, липкую структуру и прилипает к внутренним его стенкам за счет пристенного эффекта пограничного слоя из-за малых скоростей в периферийной части и малой гидравлической крупности. Кроме того, непосредственный выпуск осадка затрудняет эксплуатацию гидроциклона 9, так как при переменных режимах движения требуется манипулировать открытием и закрытием соответствующих задвижек, не позволяет дистанционно управлять и автоматизировать процесс улавливания и утилизации осадка, а также приводит к значительной потере рабочей жидкости, а при нарушении работы устройства вообще к утечке воды, кроме того, происходит ухудшение экологической обстановки в зоне, заболачивание местности и замораживание устройства в зимний период. Для устранения перечисленных недостатков в эксплуатации устройства в нижней части гидроциклона 9 предусмотрены криволинейные спиралевидные направляющие 22, переходящие в кольцевую камеру 23, соединенную при помощи патрубка 24 через задвижку 25 с грязеприемником 26. Криволинейные спиралевидные направляющие 22 закручивают поток жидкости в пограничной зоне за счет центробежных и вибрационных сил, позволяют улавливать твердые и илистые частицы и перемещать их в кольцевую камеру 23 и по мере накопления в ней выводить в грязеприемник 26, а оттуда в отвал. From the annular cavity 18, the sediment enters the inlet pipe 8 of the hydrocyclone 9 and, together with the sediment taken from the diaphragm 1 into the hydrocyclone 9. The sediment received in the hydrocyclone 9 in the form of a pulp has a viscous, sticky structure and adheres to its inner walls due to the wall effect of the boundary layer due to the low speeds in the peripheral part and the small hydraulic size. In addition, the direct release of sludge makes it difficult to operate the hydrocyclone 9, since under variable driving conditions it is necessary to manipulate the opening and closing of the corresponding valves, it does not allow you to remotely control and automate the process of collecting and disposing of sludge, and also leads to a significant loss of working fluid, and in case of malfunction devices in general for water leakage, in addition, there is a deterioration of the environmental situation in the zone, waterlogging and freezing of the device in the winter . To eliminate the aforementioned drawbacks in the operation of the device, curved spiral guides 22 are provided in the lower part of the hydrocyclone 9, passing into an annular chamber 23 connected by a pipe 24 through a valve 25 to a dirt collector 26. Curved spiral guides 22 swirl the fluid flow in the boundary zone due to centrifugal and vibrational forces, allow to capture solid and silty particles and move them into the annular chamber 23 and, as they accumulate in it, remove them to the dirt collector 26, and from there to dump.

Применение криволинейных кондукторов, образованных из сжатых циклоид, на наружной поверхности диффузора, способствует взрыхлению осевших частиц на лотке трубы за счет центробежных и вибрационных сил и эффективному транспортированию при их улавливании, а криволинейные спиралевидные направляющие на внутренней поверхности нижней части гидроциклона повышают эффект сепарации частиц и, в конечном итоге, происходит повышение эксплуатационной надежности устройства для улавливания осадка в напорных трубопроводах. The use of curved conductors formed from compressed cycloids on the outer surface of the diffuser contributes to the loosening of settled particles on the pipe tray due to centrifugal and vibrational forces and efficient transportation during their capture, while curved spiral guides on the inner surface of the lower part of the hydrocyclone increase the particle separation effect and, ultimately, there is an increase in the operational reliability of the device for collecting sediment in pressure pipelines.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в использовании эффекта закрутки потока жидкости для создания центробежных и вибрационных сил при помощи криволинейных кондукторов, образованных из сжатых циклоид, имеющих, кроме того, минимальные энергозатраты при транспортировании твердых частиц, для повышения эксплуатационной надежности за счет предотвращения заиления и гидроабразивного износа устройства для улавливания осадка в напорных трубопроводах. The originality of the proposed technical solution consists in using the effect of swirling the fluid flow to create centrifugal and vibrational forces using curved conductors formed from compressed cycloids, which, in addition, have minimal energy consumption during transportation of solid particles, to increase operational reliability by preventing siltation and hydroabrasive wear devices for collecting sediment in pressure pipelines.

Claims

A device for collecting sediment in pressure pipelines, including a hydrocyclone with an inlet pipe and a hydraulic elevator, a diaphragm located at an angle to the axis of the pressure pipeline, in the opening of which there are nozzles of a hydraulic elevator, a diffuser next to the diaphragm, and an input inlet is attached to the lower part of the pipeline a hydrocyclone pipe, and a hydrocyclone drain pipe is connected to a low pressure chamber of the hydraulic elevator, characterized in that the diffuser is installed on the outer surface rivolineynye conductors formed from compressed cycloids, passing into the annular cavity in the form of a "dove tail", which is connected to the additional tube the hydrocyclone inlet, and on the inner surface of the bottom of the hydrocyclone are provided curved guides spiral, passing into the annular chamber.