Способ генерирования нелинейных колебаний и гидромеханический пульсатор

 

Изобретение позволяет интенсифицировать технологические процессы генерацией нелинейных колебаний в гидромеханическом пульсаторе. Поток жидкости под давлением разделяют на два потока, один из к-рых направляют потребителю, в другом возбуждают колебания расхода. Поток жидкости до разделения закручивают с образованием полого жидкостного вихря со свободной внутренней поверхностью. Отвод жидкости, разделяемой на два автономных потока, осуществляют из периферийной зоны вихря. В свободную внутреннюю поверхность вихря подводят газ под давлением, не превышающем давление жидкости у потребителя. Для создания колебаний напорная магистраль 14 связана через регулируемый дроссель 3 с источником высокого давления жидкости. Камера 15 формирования импульсов подключена к потребителю и магистрали 14. Камера 10 низкого давления связана с источником сжатого газа линии 13 низкого давления и через прерыватель 16 расхода и дроссель 3 с камерой 15. Вихревая камера установлена в линии связи источника высокого давления с камерой 15 после дросселя 3 и выполнена в виде частично заполненной газом осесимметричной емкости 5 с тангенциальными противоположно направленными каналами 4, 7 подвода и отвода потока и осевым каналом 9, сообщенным через жиклер с камерой 10. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rsi)s F 15 В 21/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о V

О

О ос (21) 4688424/29 (22) 31.03.89 (46) 15, 08.91.Бюл. М 30 (71) Московский авиационный институт им, Серго Орджоникидзе (72) В.Г,Базаров (53) 621,868.(088.8) (561 Автооское свидетельство СССР

М 191176, кл. В 06 В 1/20, 1967. (54) СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ КОЛЕБАНИЙ И ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПУЛЬСАТОР (57) Изобретение позволяет интенсифицировать технологические процессы генерацией нелинейных колебаний в гидромеханическом пул ьсаторе. Поток жидкости под давлением разделяют на деа потока. один иэ к-рых направляют потребителю, в другом возбуждают колебания расхода. Поток жидкости до разделения закручивают с образованием полого жидкостного вихря с свободной внутренней по. Я2, 1670196 А1 верхностью. Отвод жидкости, разделяемой на два автономных потока, осуществляют иэ периферийной зоны вихря. В свободную внутреннюю поверхность вихря подводят гаэ под давлением, не превышающим давление жидкости у потребителя. Для создания колебаний напорная магистраль 14 связана через регулируемый дроссель 3 с источником высокого давления жидкости.

Камера 15 формирования импульсов подключена к потребителю и магистрали 14.

Камера 10 низкого давления связана с источником сжатого газа линии 13 низкого давления и через прерыватель 16 расхода и дроссель 3 с камерой 15. Вихревая камера установлена в линии связи источника высокого давления с. камерой 15 после дросселя

3 и выполнена в виде частично заполненной газом осесимметричной емкости 5 с тангенциальными противоположно направленными каналами 4, 7 подвода и отвода потока и осевым каналом 9, сообщенным через жиклер с камерой 10. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1670196

Изобретение относится к гидравличесК11М машинам и предназначено для создания в жи кости периодических нелинейных колебаний при интенсификации технологических процессов смешения разнородных фаэ, образования эмульсий и суспензий, очистки поверхностей и пр.

Цель изобретения — интенсификация технологических процессов.

На чертеже представлен гидромеханический пульсатор, с помощью которого реализуется способ генерирования нелинейных колебаний.

Пульсатор содержит корпус 1 с выполненным в нем патрубком 2 для подачи жидкости от источника высокого давления, соединенным с регулируемым дросселем 3, который подключен ктангенциальным каналам 4 подвода осесимметричной емкости 5, в боковых стенках 6 которой выполнены тангенциальные каналы 7 отвода. противоположно направленные по отношению к каналам 4. В торцовой стенке 8 емкости 5 выполнен осевой канал 9, подсоединенный к камере 10 низкого давления, которая может быть снабжена краном 11, соединяющим ее с источником сжатого газа, и краном

12, соединяющим камеру 10 с линией 13 низкого давления. Тангенциальные каналы

7 отвода подсоединены к напорной магистрали 14, которая через камеру 15 формирования импульса и прерыватель 16 расхода сообщена с камерой 10 низкого давления. В данном случае в качестве прерывателя 16 использован подпружиненный насадок, контактирующий с диском 17 с о1верстиями

18, периодически соединяющими выходную часть напорной магистрали 14 с линией 13 пониженного давления. Для управления амплитудой генерируемых колебаний в камере, 15 формирования импульса, соединяющей напорную магистраль 14 с прерывателем

16, может быть установлен регулируемый дроссель 19, Камера 15 соединена с потребителем 20.

При подаче через патрубок 2 в корпус 1 пульсатора жидкости под давлением, она через дроссель 3 поступает к тангенциальным каналам 4 и образует полый жидкостный вихрь в емкости 5, создавая центробежное давление на стенки 6, истекает через тангенциальные каналы 7 отвода в напорную магистраль 14 и поступает по ней через камеру 15 к потребителю 20.

При работе прерывателя 16 расхода жидкости, например, при вращении диска

17 с отверстиями 18, периодически сообщающими выходную часть напорной магистрали 14 с линией 13 пониженного давления, открытые отверстия 18 приводит к росту

55 скорости течения жидкости в напорной магистрали 14, расход через которую является суммой расходов жидкости, направляющихся потребителю 20 и через прерыватель 16

Несмотря на резкое увеличение расхода жидкости, ее давление поддерживается на высоком уровне жидкостным вихрем в емкости 5. При закрытии отверстия 18 расход жидкости в камере 15 резко падает, инерционность заполняющего ее столба жидкости приводит к возникновению гидроудара с крутым передним фронтом, который воздействует на потребителя 20, Наличие наполненной газом приосевой эоны в емкости 5 разрывает связь жидкостного столба в магистрали 14 и в источнике жидкости с избыточным давлением, Могут быть рекомендованы следующие режимы работы пульсатора.

А. Кран 12 приоткрыт до сечения, обеспечивающего истечение через него преимущественно жидкости, открыт кран 11, сообщающий приосевую зону емкости 5 через канал 9 с источником сжатого газа повышенного давления Рг. При этом диаметр жидкостного вихря в емкости 5 устанавливается исходя из обеспечения равенства давления подаваемого газа Р, давлению на поверхности жидкостного вихря Р . Такой диаметр существует в случае, если давление подаваемого газа Р меньше, чем давление подаваемой жидкости Рж. Для предотвращения попадания жидкости в газовую магистраль, давление газа должно превышать давление в жидкостном вихре на диаметре канала 9.На этом режиме давление вытеснения жидкости в напорную магистраль 14 обеспечивается давлением газа в емкости 5, а положение дросселя 3 определяет количество жидкости, поступающей к прерывателю 16 и потребителю 20.

Б, Закрыт кран 11, открыт кран 12. При этом канал 9 сообщает емкость 5 с линией

13 пониженного давления. Часть жидкости, поступающей через тенгенциальные каналы 44, истекает через канал 9 в линию 13

При этом течение в емкости 5 подчиняется закону постоянства циркуляции, который обеспечивает центробежное давление на стенки 6 емкости 5, близко к разнице давлений в каналах 4 и линии 13. Это давление возбуждает ударную волну в магистрали 14 при перекрытии канала 18 прерынателем 6.

Таким образом, пульсатор позволяет организовать серию периодических ударных волн в жидкости эа счет как э сергии сжатого газа (режим А), так и закрученной жидкости (режим Б). Режимы выбирают исходя из эксплуатационных особенностей-наличия источника сжатого газа, требуемо1670196

Составитель 3. Пимахова

Техред M,Moðãåíòàë Корректор Т. Малец

Редактор А. Огар

Заказ 2727 Тираж 368 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 го давления в напорной магистрали, требуемой частоты следования ударных волн. Режим Б используется предпочтительно при более высоких потребных частотах Он характеризует также и тем, что емкость 5 одновремен но выполняет функции сепаратора жидкости от газовых включений, так, что допускает присутствие пузырьков газа в линии подачи жидкости под давлением, которые должны быть полностью исключены в напорной магистрали 14.

Для получения максимальной амплиту, ы колебений целесообразно выбрать длину напорной магистрали 14 между емкостью

5 и камерой 15 резонансной равной целому числу полуволн колебаний давления в жидкости, наполняющей магистраль 14. При этом, кроме инерционных сил жидкости в магистрали 14 и упругости жидкостного вихря е емкости 5, используется еще и упругость жидкости в магистрали 14. Для подстройки собственной частоты гидросистемы к частоте прерывателя 16 следует изменять давление газа в емкости 5 (либо изменением давления наддува в режиме А, либо изменением расхода жидкости через канал 9) положением крана 12.

Объем емкости 5 зависит от требуемой частоты нелинейных колебаний. В целом пульсатор обеспечивает генерирование периодических ударных волн в жидкости,,амплитуда и крутизна переднего фронта которых в 5- 9 раз превышает зти параметры у гармонических колебаний.

Формула изобретения

1, Способ генерирования нелинейных колебаний, заключающийся в том, что поток жидкости под давлением разделяют на два потока, один из которых направляют потребителю, а в другом возбуждают колебания расхода, отличающийся тем, что, с целью интенсификации технологических

5 процессов, поток жидкости до его разделения закручивают с образованием полого жидкостного вихря со свободной внутренней поверхностью, причем отвод жидкости, разделяемой на два автономных потока, 10 осуществляют из переферийной зоны вихря.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в свободную внутреннюю поверхность вихря подводят газ под давлением, на

15 превышающим давление жидкости у потребителяю

3. Гидромеханический пульсатор, содержащий напорную магистраль, связанную через регулируемый дроссель с

20 источником высокого давления жидкости, камеру формирования импульса, подключенную к потребителю и напорной магистралиб камеру низкого давления, связанную с источником сжатия газа линией низкого

25 давления и через прерыватель расхода и регулируемый дроссель с камерой формирования импульса, отличающийся тем, что он снабжен вихревой камерой, установленной в линии связи источника высокого

30 давления с камерой магистралью после регулируемого дросселя и выполненной в виде частично заполненной газом осесимметричной емкости с тангенциальными противоположно направленными каналами подвода и

35 отвода потока жидкости и осевым каналомб сообщенным через жиклер с камерой низкого давления.