Устройство для подводной очистки поверхностей

 

Изобретение относится к подводной гидродинамической технике и касается конструирования устройств для подводной очистки поверхностей подводных сооружений, трубопроводов, местно разрушенных бетонных конструкций и, например, для гидродинамической очистки корпусов судов от обрастания. Сущность изобретения: устройство для очистки поверхностей содержит корпус, подводящий трубопровод, входной конфузор, переходящий в цилиндрический канал выходной диффузор. Устройство снабжено камерой всасывания и запорным подвижным кольцом на наружной поверхности корпуса. Конфузор с цилиндрическим каналом выполнен в виде сопла с наружной конической или коноидальной поверхностью, охватываемого камерой всасывания, образованной цилиндрическими стенками корпуса. В стенках выполнены каналы, соединяющие камеру всасывания с окружающей средой. Продольные оси каналов расположены по касательной к наружной поверхности сопла. Каналы в стенке корпуса с наружной стороны выполнены с возможностью регулируемого перекрытия запорным подвижным кольцом. Выходной диффузор выполнен с цилиндрическим или с коническим участком, образующим камеру смешения и переходящим по радиусу в эллипсоид. Этот участок укреплен с возможностью осевого перемещения в корпусе, а концевая часть сопла расположена соосно в камере смешения диффузора, который может быть выполнен сменным с различными поперечными сечениями камеры смешения и эллипсоида. Технический результат от реализации изобретения - повышение производительности и качества очистки поверхностей. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к подводной гидродинамической технике, в частности к оборудованию для гидродинамической очистки корпусов судов от обрастания, а также может быть использовано для зачистки подводных сооружений и трубопроводов, для местных разрушений бетонных конструкций.

Из патентной литературы известно устройство для гидродинамической очистки поверхности. Устройство используют для очистки поверхностей корпусов судов или на воздухе или в зоне переменного смачивания (в зоне ватер-линии). Для этого устройство содержит в своей конструкции камеру затопления газопаровых пузырьков. Кроме того, направлено перпендикулярно к очищаемой поверхности и присасывается к ней, а поэтому может очищать очень малую круговую площадь и перемещение устройства по неочищенной поверхности затруднено (Патент РФ N 2072937 В 63 В 59/08, от 10.02.97).

Наиболее близким аналогом является подводный насадок-кавитатор для гидродинамической очистки поверхностей, содержащий подводящий трубопровод, проточный канал, образованный соосно расположенными входным конфузором, цилиндрическим каналом с цилиндрической расширенной полостью и выходным коническим диффузором. Указанная конструкция способна работать под острым углом к очищаемой поверхности, однако производительность и качество очистки недостаточно (см. патент РФ N 2076824, кл. В 63 В 59/08, опубл. 10.04.07). Изобретение поясняется чертежами, где на: фиг 1 - показан продольный осевой разрез подводного устройства: фиг 2 - то же, сечение по А-А на фиг 1.

Сущность изобретения и достигаемый результат.

Устройство для подводной очистки поверхностей содержит корпус, подводящий трубопровод, входной конфузор, переходящий в цилиндрический канал выходной диффузор. Устройство отличается тем, что снабжено камерой всасывания и запорным подвижным кольцом, установленным на наружной поверхности корпуса, а входной конфузор с цилиндрическим каналом выполнен в виде сопла с наружной конической или коноидальной поверхностью, охватываемого камерой всасывания, образованной цилиндрическими стенками корпуса. В стенках корпуса выполнены каналы, соединяющие камеру всасывания с окружающей средой. Продольные оси каналов расположены по касательной к наружной поверхности сопла. Каналы в стенке корпуса с наружной стороны выполнены с возможностью регулируемого перекрытия запорным подвижным кольцом. Выходной конфузор выполнен с цилиндрическим или с коническим участком, образующим камеру смешения и переходящим по радиусу в эллипсоид, и укреплен с возможностью осевого перемещения в корпусе. Концевая часть сопла расположена соосно в камере смешения выходного конфузора.

Корпус снабжен дополнительными каналами, соединяющими камеру всасывания с подводящим трубопроводом, при этом в корпусе расположены пакет дроссельных шайб и уплотнительное кольцо.

Выходной конфузор выполнен сменным с различными поперечными сечениями камеры смешивания и эллипсоида.

Достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении производительности устройства и качества очистки обрабатываемой поверхности за счет дополнительного образования газовых пузырьков и фокусирования звуковых колебаний на очищаемую поверхность, сопровождаемых эффектом кавитации, возникающим в струе жидкости. Устройство состоит из корпуса 1 с установленным в нем соплом 2. К корпусу 1 подстыкован подводящий трубопровод 3, а с противоположной стороны в корпус 1 ввернут выходной диффузор 4. Внутренняя полость диффузора 4 состоит из камеры смешения 5 и эллипсоида 6. В корпусе 1 образована камера всасывания 7, которая сообщена с окружающей средой через отверстия 8. Оси отверстий 8 расположены по касательной к наружной поверхности наконечника сопла 2. На наружной поверхности корпуса 1 в районе отверстий 8 установлено запорное резьбовое кольцо 9. Между подводящим трубопроводом 3 и камерой всасывания 7 в корпусе 1 установлен пакет дроссельных шайб 10 и уплотнительное кольцо 11. Между пакетом дроссельных шайб 10 и камерой всасывания 7 выполнены каналы 12. Внутренняя поверхность сопла 2 состоит из входного конического конфузора 13 плавно переходящего в цилиндрическую поверхность 14.

Работает устройство следующим образом. 3абортная вода под давлением из подводящего трубопровода поступает во внутреннюю поверхность сопла 2 на выходе из которого приобретает скорость до 200 м/с. При такой скорости выброса воды давление на срезе сопла 2 падает до величины, соответствующей выделению газовых пузырьков. Далее поток газовых пузырьков, попадая в камеру смешения 5 создает в камере всасывания 7 разряжение (эжекционный эффект). Созданное разряжение в камере 7 всасывает забортную воду через отверстия 8. Зауженные сечения отверстий 8 и кольцевого прохода в камеру смешения 5, а также созданные вихревые зоны за счет наклона осей отверстий 8 создают максимальные кавитационные эффекты в камере смешения 5. Поток, вырывающийся из сопла 2, увлекает за собой дополнительно созданные газовые пузырьки из всасывающей камеры 7. Далее смесь газовых пузырьков поступает в расширительный диффузор, имеющий форму эллипсоида 6 из эллипсоида 6 "факел" газовых пузырьков, длиной до 400 мм направляется на очищаемую поверхность под требуемым углом в зависимости от рода выполняемой работы. Расширительный диффузор в форме эллипсоида 6 наилучшим образом позволяет сфокусировать "факел" газовых пузырьков, а также направляет звуковые колебания, возникающие при явлении кавитации, в сторону очищаемой поверхности, увеличивая эффект очистки с двух сторон. Натурные испытания (в 1997 г.) в г. Темрюк при очистке приемных решеток плавучего дока подтвердили высокую эффективность предлагаемого техническою решения. Так, например, металлическая пластина с размерами 300 х 60 х 5 мм, покрытая сильной коррозией и обросшая болянусом, была очищена до белого металла, в течение нескольких секунд с обеих сторон, несмотря на то, что "факел" был направлен только на одну плоскость. Этот эффект возникает благодаря воздействию звуковых колебаний, сопровождающих кавитацию, на очищаемую поверхность.

Испытания также показали, что при определенных условиях отделенный и раздробленный болянус, находясь во взвешенном состоянии, может попасть через отверстия 8 в камеру всасывания 7 и нарушить режим работы устройства. В этом случае закрываются отверстия 8 запорным кольцом 9, а уплотнительное кольцо 11 - снимается. Устройство будет работать в описанном выше режиме. Всасывающая камера 7 будет заполняться водой через пакет дроссельных шайб 10 через каналы 12. Потребление мощности в таком режиме повышается.

Формула изобретения

1. Устройство для подводной очистки поверхностей, содержащее корпус, подводящий трубопровод, входной конфузор, переходящий в цилиндрический канал выходной диффузор, отличающееся тем, что оно снабжено камерой всасывания и запорным подвижным кольцом, установленным на наружной поверхности корпуса, а входной конфузор с цилиндрическим каналом выполнен в виде сопла с наружной конической или коноидальной поверхностью, охватываемого камерой всасывания, образованной цилиндрическими стенками корпуса, в которых выполнены каналы, соединяющие камеру всасывания с окружающей средой, причем продольные оси каналов расположены по касательной к наружной поверхности сопла, при этом каналы в стенке корпуса с наружной стороны выполнены с возможностью регулируемого перекрытия запорным подвижным кольцом, а выходной диффузор, в свою очередь, выполнен с цилиндрическим или с коническим участком, образующим камеру смешения, переходящим по радиусу в эллипсоид, и укреплен с возможностью осевого перемещения в корпусе, а концевая часть сопла расположена соосно в камере смешения выходного диффузора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус снабжен дополнительным каналом, соединяющим камеру всасывания с подводящим трубопроводом, в котором расположены пакеты дроссельных шайб и уплотнительное кольцо.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что выходной диффузор выполнен сменным с различными поперечными сечениями камеры смешения и эллипсоида.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.11.2005        БИ: 32/2005