Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УЗЕЛ ТРУБОПРОВОДА С ОТВЕТВЛЕНИЕМ
УЗЕЛ ТРУБОПРОВОДА С ОТВЕТВЛЕНИЕМ

УЗЕЛ ТРУБОПРОВОДА С ОТВЕТВЛЕНИЕМ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: 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.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2078277
Класс(ы) патента: F16L41/02
Номер заявки: 95103241/06
Дата подачи заявки: 03.03.1995
Дата публикации: 27.04.1997
Заявитель(и): Ситченко Леонид Степанович
Автор(ы): Ситченко Л.С.; Савелов С.В.; Токарев Д.В.
Патентообладатель(и): Ситченко Леонид Степанович
Описание изобретения: 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 Θ, радиуса гиба rг, диаметра трубопровода d и текущей угловой координаты v, т.е. rнт, rвт= f(Θ,rг,d,ϕ). Изменение значений rнт и rвт для угла погиба Θ = 90° может быть описано следующими зависимостями


(На чертеже угол погиба Θ показан для примера 90o).
В связи с этой неравномерностью изменения rнт и rвт центральная ось X-X эллипсов сечения имеет смещение E относительно оси ординат:
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,β,γ - направления течения) и различным размещением участков изогнутости 3. Течение жидкости в стандартных тройниках с присоединением отростка под углом 90o сопровождается образованием водоворотных зон и значительной турбулизацией потока. В предлагаемых конструкциях тройников с гидравлически оптимальными формами отросток (патрубок g) присоединен к основному трубопроводу плавно без образования острых углов, изменена форма основного канала (патрубки a и β, что в целом обеспечивает безотрывность течения при различных схемах работы тройников и диаметрах от 32 до 1000 мм.
Текущие значения радиусов ri будут зависеть от угла присоединены отростков q, радиуса сочленения отростка и основной трубы r2, диаметров патрубков dα, dβ, dγ, соотношения диаметров отростка и основной трубы dγ/dα,β для неравнопереходных тройников и текущей угловой координаты v, т.е.
ri= f(Θ,rг, dα, dβ, dγ, dγ/dα,β,ϕ).
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.
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.