Способ ускорения жидкости

 

О П И С А Н И Е 280395

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 28.1,1959 (№ 617915/22-3) Кл. 55, 25/60

5b, 45 00 с присоединением заявок ¹812782,, 22-3 и № 1149724/22-3

Приоритет

МПК E 21с 25/60

Е 21с 45/00

УДК 617.9,15/25(088.8) Номитет по делам изобретений и открытий при Совете й(ииистрсв

СССР

Опубликовано 03.1Х,1970. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 13/Х1,1970

Автор изобретения

Л. П, Козлов

Заявитель

СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Известен способ ускорения жидкости преооразованием волн сжатия, формируемых, например, путем удара поршня о жидкость.

Отличительная особенность предлагаемого спосооа заключается в том, что волну сжатия направляют вдоль суживающегося канала и преобразуют ее в цех(до тех пор, пока энергия единицы массы истекающей жидкости будет оольше энерг((и единицы массы в зоне формирования волны. Это обеспечивает увеличение динамического воздействия струи за счет концентрации энергии.

Сущность предлагаемого спосооа поясняется принципиальной схемой, изображенной на фиг. 1.

Поршень 1, движущийся вдоль цилиндра 2 с большой скоростью, достигает сечения а — а и наносит удар по жидкости, заполняющей за этим сечением суживающийся канал 8. С момента пх соударения по жидкости распространяется волна сжатия в направлснии слева направо. Одновременно по поршню в обратном направлении тоже распространяется волна сжатия. Эта волна, достип(ув левого конца поршня, отразится от нсго и в виде волны разре>кенпя станет распространяться в обратном направлении. Достигнув правого торца поршня, волна разрежения вновь сменится волной сжатия (хотя и меньшей интенсивности), раст(ространяюн(ейся справа налево и т. д, до тех пор, пока поршень не остановится полностью, В случае, если заполняемый жидкостью капал цилиндрической формы, то, пока вдоль пор.пня распространяется первая пара волн (сжатия и разрежения), по жидкости бежит волна сжатия постоянной интенсивности. Как только вдоль поршня станет распространяться трстья волна, параметры волны сжатия в жидкости резко изменятся: упадет давление, 10 уменьшится скорость движения жидкости.

В начале распространения вдоль поршня пятой волны снова резко изменятся параметры волны сжатия, распространяющейся вдоль канала и т. д.

С.7сдовательно, в результате удара, вдоль цилиндрического канала, заполняемого жидкостью, распространяется волна сжатия, состоящая из отдельных, примерно одинаковой длины 1.1, примыкающих друг к другу частей илн ступеней, с резко отличительными параметрами.

Первая ступень волны сжатия образуется за время распространения первой пары волн вдоль тяжелого поршня, вторая ступень — за

25 время распространения второй пары волн и т. д.

В с хкивающех(ся канале пос7е удара поршня о жидкость (при перемещении поршня от сс-(ения а — а до сечения а — а ) в жидкости

30 так;ке pop:((((ph ется волна сжатия, состоящая

280395

65 из ряда частей, каждая из которых возникает за время распространения одной пары волн вдоль поршня, как это описано выше. По мере распространения в суживающемся канале волны сжатия от большого его сечения к меньшему протекает непрерывный процесс преобразования этой волны, обусловленный силовым взаимодействием между стенками канала и движущейся в нем жидкостью, которая сопротивляется быстрому изменению своей формы. В результате такого взаимодействия часть жидкости, по которой пробегает волна впереди (по движению) некоторого граничного слоя (фронтовая область), непрерывно ускоряется, в то время как движение жидкости, находящейся позади граничного слоя (тыловая область), непрерывно тормозится, причем ускорение возрастает по мере удаления от граничного слоя к фронту волны и падает по мере удаления от граничного слоя в обратном направлении. Благодаря этому при приближении фронта волны к выходному сечению канала расположенная вблизи него жидкость испытывает большое ускорение и выорасывается из суживающегося канала со скоростью большей, чем скорость в зоне волны.сжатия при ее формировании. Например, при давлении в зоне формирования волны, равном 1000 ата или менее (в зависимости от величины площади входного сечения). динамическое давление порции жидкости, выбоасываемой из волнового канала, может достигать 100 тыс. ата и более.

Независимо от способа образования волны сжатия ее длина не должна превышать длину волнового канала, поскольку параметры той части волны, которая находится вблизи входа в волновой канал, мало влияют на ускорение жидкости во фронтовой части волны, если последняя находится вблизи выходного сечения канала.

Применительно к случаю образования волны сжатия путем удара поршня (см. фиг. 1) следует рекомендовать минимальную длину канала, в котором бы укладывалось 3 — 4 ступени волны. Такая рекомендация основана на том, что энергия тяжелого поршня во время его удара о жидкость в основном аккумулируется в первых трех ступенях волны сжатия, Четвертая и последующие ступени несут уже незначительную долю энергии.

Предлагаемый способ позволяет осуществить не только концентрацию энергии, но и обратный процесс. Если направлять волну сжатия от меньшего к большему сечению суживающегося канала, то по мере приближения волны к выходу ее энертия будет рассосредотачиваться.

Волны сжатия можно формировать не только в объеме, из которого они направляются в суживающийся канал.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема гидропульсора, работа которого основана на использовании предлагаемого спосооа ускорения жидк сти.

В конфузорном канале 1, заканчивающемся цилиндрическим участком 2, волны сжатия создаются путем удара о жидкость тяжелого поршня 8, движущегося в корпусе 4, который образует полость 5 и рабочую камеру б. Поршень 8 разгоняется за счет расширения сжатого газа в объеме 7 (в ресивере). Газ передает свое действие через поршень 8, движущийся в цилиндре 9, на жидкость, заполняющую рабочую камеру б. Под действием сжатого газа тяжелый поршень 8 движется с ускорением до тех пор, пока не достигнет поверхности 10, от которой начинается заполненный жидкостью цилиндрический участок 11, являющийся продолжением полости 5 и переходящий в волновой канал 1. Достигнув поверхности 10, поршень наносит удар по жидкости, образуя волну, распространяющуюся вдоль конфузорного канала.

После каждого цикла осуществляется взвод тяжелого поршня против сил давления газа в ресивере, передающихся через подвижный поршень на жидкость в рабочей камере. Одновременно насосом 12 через обратный клапан

18,восполняется расход жидкости из волнового канала за время цикла.

Смонтированный на штоке 14 и совершающий возвратно-поступательное движение от привода 15 гидрозахватный механизм, состоящий из цилиндра 1б и обратного клапана 17, набегает на головку 18 тяжелого поршня во время подхода к крайнему правому положению. При этом из образовавшейся камеры 19 жидкость вытесняется через обратный клапан

17. Как только шток начинает перемещаться влево, обратный клапан 17 захлопывается, в камере 19 создается разрежение, и под давлением жидкости со стороны рабочей камеры б на головку 18 поршня последний перемещается влево (взводится) до тех пор, пока каналы

20 на тяжелом поршне не войдут в камеру б.

С этого момента давление в камере 19 выравнивается с давлением в рабочей камере б, благодаря чему сила, приложенная к головке поршня, исчезает и появляется сила, которая перемещает тяжелый поршень вправо. Под действием этой силы поршень выходит из гидрозахватного механизма и движется к месту удара, т. е. к поверхности 10, от которой начинается волновой канал, заполненный жидкостью. После удара тяжелый .поршень садится на выступ 21, расположенный в начале волнового канала, прижимаясь к этому выступу силой давления в камере б. После этого цикл повторяется.

Предмег изобретения

Способ ускорения потока жидкости преобразованием волн сжатия, формируемых, например, путем удара поршня о жидкость, огличаюи,ийся тем, что, с целью концентрации энергии жидкости для увеличения динамиче280395

Составитель И. Почепаев

Редактор Т. H. Каранова Техред 3. Н. Тараненко Корректор О. 5. Тюрина

Заказ 329 l,i I 5 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совеге Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4г5

Типография, пр. Сапунова, 2 ского воздействия струи, волну сжатия направляют вдоль суживающегося канала и преобразуют ее в нем до тех пор, пока энеРгия единицы массы истекающей жидкости будет больше энергии единицы массы в зоне формирования

ВОЛНЫ.