Устройство для предотвращения образования накипи
Изобретение относится к области теплотехники и предназначено для предупреждения солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева теплообменного оборудования - паровых котлов, теплообменников, бойлеров, кормозапарников и т.д. Устройство для предотвращения образования накипи содержит закрепленную на конце волновода обойму, закрытую с двух сторон фланцами, которые скреплены между собой патрубком, имеющим канал для подачи сжатого воздуха при помощи впаянного в него в радиальном направлении изогнутого сопла, и выполненную с кольцевой беговой дорожкой, обкатываемой шариком, причем шарик выполнен из ферромагнитного материала и обработан в постоянном магнитном поле напряженностью 100-120 кА/м в течение одного часа. Такое выполнение устройства позволит обеспечить стабильность частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний и повысить надежность его работы. 2 ил.
Изобретение относится к области теплотехники и предназначено для предупреждения солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева теплообменного оборудования - паровых котлов, теплообменников, бойлеров, кормозапарников и т.д.
Известны противонакипные системы с использованием импульсных ультразвуковых генераторов, см. авт. свид. СССР № 2231918, 2004 г., № 839421 и др.
Известные устройства для практической реализации требуют значительных затрат и обладают невысокой надежностью, что сдерживает их широкое практическое применение.
Известно изобретение см. авт. свид. СССР № 480898, 1975 г., устройство для предотвращения образования накипи, например, в теплообменных аппаратах, содержащее закрепленную на конце волновода обойму, внутренняя полость которой имеет кольцевую беговую дорожку, обкатываемую шариком, и сопла для подачи сжатого воздуха, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности работы сопла размещены на установленном внутри обоймы подводящем патрубке, а оси сопл расположены в плоскости волновода.
Известное изобретение, как показал опыт его практического применения в различных технологических процессах, имеет и существенный недостаток, заключающийся в невысокой надежности устройства. Это связано с тем, что при скоростном движении шарика (скорость достигает 100 м/с) по обойме, происходит интенсивной износ шарика, что в свою очередь приводит к изменению центробежной силы, а это в свою очередь приводит к изменению частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний.
В качестве прототипа нами выбран (по рекомендации экспертизы) патент РФ № 2206854 - «Устройство для предотвращения образования накипи», содержащее закрепленную на конце волновода обойму, внутренняя полость которой имеет кольцевую беговую дорожку, обкатываемую шариком, и сопла для подачи сжатого воздуха, отличающееся тем, что выходные отверстия сопл выполнены сужающимися, а затем расширяющимися, при этом выходной угол раствора сопл составляет 11-12°.
Известное изобретение наиболее эффективное из разработок последних лет, однако оно так же, как и ранее рассмотренные, имеет недостаток, заключающийся в том, что при скоростном движении шарика, достигающего 200 -250 м/с происходит износ как самого шарика, так и беговой дорожки, вследствие чего происходит изменение частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний, что в свою очередь приводит к снижению эффективности предупреждения солевых отложений (накипи) на рабочих поверхностях нагрева того или иного теплообменного аппарата.
Техническим решением задачи является устранение указанного недостатка, повышение надежности работы устройства, обеспечение стабильности частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний, что в свою очередь позволяет осуществить практически безнакипный режим работы теплообменного аппарата.
Задача достигается тем, устройство для предотвращения образования накипи, например, в теплообменных аппаратах, содержащее закрепленную на конце волновода обойму, закрытую с двух сторон фланцами, которые скреплены между собой патрубком, имеющим канал для подачи сжатого воздуха при помощи впаянного в него в радиальном направлении изогнутого сопла, и выполненную с кольцевой беговой дорожкой, обкатываемой шариком, отличающееся тем, что шарик выполнен из ферромагнитного материала и обработан в постоянном магнитном поле напряженностью 100-120 кА/м в течении одного часа.
Известна обработка магнитным полем режущих инструментов с целью повышения долговечности и стойкости в 2-3 раза, а для менее твердых металлов в 10 раз, см. «Техника и наука», № 6, 1980. С. 8. «Магнит повышает долговечность», однако, в рассматриваемой нами области известное техническое решение не применялось и по данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена заявляемая совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне разработки.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что удалось существенно улучшить технические характеристики устройства и его надежность в работе.
На фиг. 1 изображено описываемое устройство, вид спереди; на фиг. 2 -то же, вид сверху.
Устройство состоит из обоймы 1, закрытой с двух сторон фланцами 2 с отверстиями, которые скреплены между собой патрубком 3, имеющим канал для подачи сжатого воздуха при помощи впаянного в него в радиальном направлении изогнутого сопла 4. Сжатый воздух подается непосредственно к шарику 5 (применяем стальные шарики с подшипников) и приводит его в движение по кольцевой беговой дорожке обоймы 1, что обуславливает получение упругих колебаний, которые передаются с обоймы к очищаемой поверхности А при помощи скрепленного с ней волновода 6. Патрубок 3 закреплен при помощи шайбы 7 и гайки 8.
Устройство работает следующим образом. Сжатый воздух давлением 2-5 атмосфер подается по каналу в патрубок 3 через сопло 4 и приводит шарик 5 в движение по дорожке обоймы 1. Скорость движения шарика в течении несколько секунд достигает значительной величины, однако меньше скорости воздуха, исходящего из сопл 4. Сопла изогнуты так, чтобы обеспечить максимальное давление на поверхность шарика. При этом нижняя кромка сопла на 2 - 3 мм находится выше верхней части шарика, что не препятствует его движению.
Упругие колебания, возникающие в обойме вследствие возникающей центробежной силы Fц, передаются при помощи волновода 6 на очищаемую поверхность А, вызывая нарушение пограничного слоя - слоя кристаллизации.
где m - масса шарика, кг;
υ - линейная скорость движения, м/с;
R - радиус шарика, м.
Нарушение зоны кристаллизации приводит к резкому уменьшению интенсивности отложений и позволяет обеспечить практически безотказный режим работы теплообменного аппарата.
Предложенное техническое решение позволяет обеспечить высокую надежность устройства, стабильность частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний, что в свою очередь значительно расширяет область возможного применения.
Устройство для предотвращения образования накипи, например, в теплообменных аппаратах, содержащее закрепленную на конце волновода обойму, закрытую с двух сторон фланцами, которые скреплены между собой патрубком, имеющим канал для подачи сжатого воздуха при помощи впаянного в него в радиальном направлении изогнутого сопла, и выполненную с кольцевой беговой дорожкой, обкатываемой шариком, отличающееся тем, что шарик выполнен из ферромагнитного материала и обработан в постоянном магнитном поле напряженностью 100-120 кА/м в течение одного часа.
