CZ303267B6 - Zarízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku a zpusob modulace kapalinového toku - Google Patents
Zarízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku a zpusob modulace kapalinového toku Download PDFInfo
- Publication number
- CZ303267B6 CZ303267B6 CZ20110160A CZ2011160A CZ303267B6 CZ 303267 B6 CZ303267 B6 CZ 303267B6 CZ 20110160 A CZ20110160 A CZ 20110160A CZ 2011160 A CZ2011160 A CZ 2011160A CZ 303267 B6 CZ303267 B6 CZ 303267B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- modulation
- liquid
- liquid jet
- fluid flow
- modulated
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035485 pulse pressure Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Nozzles (AREA)
Abstract
Zarízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku je sestaveno z prívodu (4) tlakového plynu, na který je rozebíratelne nebo nerozebíratelne napojen modulátor (5) proudu plynu, na který je rozebíratelne nebo nerozebíratelne prichycena usmernovací šterbina (7), pricemž modulátor (5) nemusí být soucástí zarízení a modulace muže být docíleno prímo v zarízení vytvárejícím tlakový plyn. Zarízení je umísteno za kapalinovou tryskou (2), do které je privádena kapalina prívodem (1). Prerušovaný nebo modulovaný proud (6) plynu je usmernovací šterbinou (7) smerován na kapalinový paprsek (3), pricemž modulace nebo pulzace kapaliny je dosaženo odklonem (9) paprsku (3) kapaliny prerušovaným nebo modulovaným usmerneným proudem (8) plynu, který kríží kapalinový paprsek (3) pod vhodným úhlem.
Description
Zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku a způsob modulace kapalinového toku
Oblast techniky
Vynález se týká vytváření modulovaných a pulzních kapalinových paprsků pro průmyslové aplikace spojené s destrukcí látek v pevné fázi, tj. odstraňování nežádoucích vrstev materiálu nebo objemová dezintegrace materiálu.
io
Dosavadní stav techniky
Pokud na pevnolátkový materiál dopadá nemodulovaný kontinuální kapalinový tok, je v místě impaktu toku generován takzvaný stagnační tlak kapaliny, s výjimkou přechodového děje pri prvotním dopadu, kdy vzniká tlakový pík označovaný jako impulsní tlak. Ten je až několikanásobně vyšší než tlak stagnační, jehož velikost odpovídá transformaci kinetické formy energie toku do statické formy energie vyjádřené prostřednictvím tlaku přibližně podle Bemoulliho rovnice. Účinky stagnačního tlaku jsou v závislosti na hustotě energie v toku dostačující pro destruk20 ci většiny materiálů, čehož je využíváno jak k odstraňování nežádoucích povrchových vrstev materiálu (nátěrů, nástřiků, náletů, usazenin, okují, omítek, rzi apod.), tak k objemové destrukci narušených částí materiálu (odstraňování zvětralých hornin či betonů) nebo dokonce k řezání materiálu. V minulých letech bylo ovšem jak teoreticky, tak experimentálně prokázáno, že modulací kapalinového toku nebo jeho přerušováním lze dosáhnout vyšší destrukční účinnosti pri dopadu na pevnolátkový materiál, protože opakovaně působí podobný přechodový děj jako při prvotním dopadu kontinuálního kapalinového toku. Velikost impaktního tlaku se pak řídí mnoha faktory, zejména velikostí kinetické energie toku, hloubkou modulace rychlosti toku, frekvencí modulace a druhem použité kapaliny. Cyklické namáhání materiálu impaktním tlakem vede k vyšší destrukční schopnosti modulovaných a pulzující kapalinových toků, což bylo experimentálně potvr30 zeno.
Problém modulace a pulzace kapalinového toku byl systematicky zkoumán již od roku 1973, kdy byly navrženy první pasivní modulátory kapalinového toku. Kromě směru, rozvíjejícího především modulaci toku bez pohyblivých součástí vystavených styku s kapalinou, byly navrženy také aktivní modulační prvky. Tyto jsou řešeny spisem US 2005154347 A a nově též patentem US 7 594 614 B2). Tyto spisy se vztahují zejména na přenášení kmitů z elektrostrikčního nebo magnetostrikěního měniče pres laděný vlnovod do prostoru před výtokovou tryskou celého systému, kde se amplituda kmitů přenese do amplitudy podélné výtokové rychlosti kapalinového toku. Takto vzniká pulzující nebo modulovaný paprsek kapaliny. Nevýhodou tohoto zařízení je zvýšení hmotnosti nástrojů, jejich větší rozměry, nízká životnost hrotu přenášejícího vibrace do kapaliny, protože je narušován kavitační erozí, a nebezpečí proniknutí kapaliny těsněním kolem vlnovodu do prostoru elektrického zařízení sloužícího ke generaci kmitů. Překážkou rozšíření v technické praxi je také obtížná implementace uvedeného zařízení do stávajících technologických zařízení.
Částečně řeší tento problém spisy CZ 299412 (B6), WO 2006/097887 (Al) a US 7 740 1878 (B2), a to náhradou pevnolátkového vlnovodu kapalinovým vlnovodem a posunem zdroje kmitů do speciální komory. Principiálně je řešení podobné jako v US 2005154347 (A) či US 7 594 614 (B2), ale omezuje kavitační působení na zdroj kmitů, který je posunut mimo tok kapaliny. Nevýhodou jsou vysoké ztráty energie a nutnost úprav stávajících technologických zařízení.
Mezi dalšími mechanickými pohybujícími se prvky použitými pro modulaci kapalinového toku je možno jmenovat zejména rotující nebo vibrující prvky. Ty způsobují změny profilu protékaného kapalinou a tím modulaci rychlosti procházejícího kapalinového toku. Také jejich hlavními nevý55 hodami je však poškozování pohyblivých částí kavitační erozí a vysoké ztráty energie. Podobný
- 1 CZ 303267 B6 problém se týká i zařízení pro generování pulzujícího paprsku popisovaného v patentu CZ 298 759 (B6). V tomto zařízení je pulzující paprsek vytvářen rázy kapaliny v trubici, do níž přerušovaně dopadá kapalinový paprsek nižšího tlaku. Vytvořením rázové vlny ve sloupci kapaliny je pak dosaženo zvýšení tlaku v blízkosti výtokového otvoru a rázy přirozeně vedou k velké hloubce modulace až k puIzaci. Nevýhodou je však konstrukční náročnost, kavitacní opotřebení v místě vstupu kapaliny do rázové trubice a v blízkém okolí tohoto vstupu a nízká životnost přerušovače či vychylovače nízkotlakého toku kapaliny.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje Zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku a způsob modulace kapalinového toku podle vynálezu.
Novým principem vytváření modulací nebo pulzací v toku kapaliny je použití přerušovaného nebo modulovaného proudu plynu k vychytování částí kapalinového paprsku a tedy přerušování toku kapaliny v místě dopadu na opracovávaný materiál. Použití pneumatického modulačního prvku pro vytváření modulací v kapalinovém toku odbourává problémy s kavitací, ale dochází pri něm k vychylování paprsku a narušení jeho koherence. Řešení podle vynálezu je založeno na interakci kapalinového paprsku s proudícím plynem poté, co kapalinová paprsek opustí trysku. Proudící plyn působí na kapalinový paprsek ze strany, nejlépe tak, že proud plynu směřuje pod vhodným úhlem ke směru toku kapaliny, a tím jej vychyluje z přímého směru. V případě modulace proudu plynu, změny množství a tlaku proudícího plynu v čase, lze dosáhnout také modulaci proudění kapalinového paprsku, tedy odchylování od přímého směru proudění. Takto modulovaný kapalinový paprsek se chová v interakci s pevnou látkou podobně jako pulzující kapalinový paprsek. K. modulaci proudu plynu lze použít již známá nebo nově konstruovaná zařízení. Výhodou navrhovaného řešení je fakt, že modulace kapalinového paprsku je způsobená interakcí s proudícím plynem a kapalina není v kontaktu s pohybujícími se mechanickými součástmi. Díky tomu se lze vyhnout intenzivnímu opotřebovávání mechanických součástí, ke kterému dochází, pokud jsou takové součásti zařízení umístěny přímo v kapalině. Pneumatické modulační zařízení je včleněno až za výstupní kapalinovou trysku a může tedy být snadno do systému zařazeno nebo z něj vyřazeno, aniž by bylo nutno celý pracovní agregát modifikovat.
Zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku je sestaveno z přívodu tlakového plynu, na který je napojen modulátor proudu plynu. Na modulátor proudu plynuje uchycena usměrňovači štěrbina. Plyn je ze zdroje přiváděn přívodem tlakového plynu k modulátoru proudu plynu, který vytváří přerušovaný nebo modulovaný proud plynu. Přerušovaný nebo modulovaný proud plynu je usměrňovači štěrbinou směrován na kapalinový paprsek, čímž dochází k vychylování kapalinového paprsku.
Zařízení může být také sestaveno z přívodu tlakového plynu, na který je přímo uchycena usměrňovači štěrbina. Přerušovaný nebo modulovaný proud plynu je přiváděn ze zdroje přívodem tlakového plynu k usměrňovači štěrbině. Přerušovaný nebo modulovaný proud plynuje usměrňovači štěrbinou směrován na kapalinový paprsek, čímž dochází k vychylování kapalinového paprsku.
Způsob modulace kapalinového toku při použití zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku je proveden tak, že zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku je umístěno za kapalinovou tryskou, do které je přiváděna kapalina přívodem tlakové kapaliny. Plyn je ze zdroje přiváděn přívodem tlakového plynu k modulátoru proudu plynu. Modulátor proudu plynu vytváří přerušovaný nebo modulovaný proud plynu. Přerušovaný nebo modulovaný proud plynu je usměrňovači štěrbinou směrován na kapalinový paprsek. Modulace nebo pulsace kapaliny je dosaženo periodickým odklonem paprsku kapaliny pomocí přerušovaného nebo modulovaného proudu usměrněného plynu, který kříží kapalinový paprsek pod vhodným úhlem.
-2CZ 303267 B6
Hlavní výhodou řešení podle vynálezu je, že do toku kapaliny nezasahují pohybující se pevnolátkové součásti, které by mohly být narušovány nebo poškozovány kavitačními jevy generovanými v kapalině v blízkosti povrchu pohybujících se pevných předmětů.
Přehled obrázku na výkrese
Vynález je blíže osvětlen na přiložením výkrese, kde na obr. I je znázorněn princip řešení podle vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku je sestaveno z přívodu 4 tlakového plynu, na který je napojen modulátor 5 proudu plynu. Na modulátor 5 proudu plynu je uchycena usměrňovači štěrbina 7. Plyn je ze zdroje přiváděn přívodem 4 tlakového plynu k modulátoru 5 proudu plynu, který vytváří přerušovaný nebo modulovaný proud 6 plynu. Přerušovaný nebo modulovaný proud 6 plynuje usměrňovači Štěrbinou 7 směrován na kapalinový paprsek 3, čímž dochází k vychylování kapalinového paprsku.
Příklad 2
Zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku je sestaveno z přívodu 4 tlakového plynu, na který je uchycena usměrňovači Štěrbina 7. Přerušování nebo modulace proudu 6 plynu je vytvářeno přímo ve zdroji plynu. Přerušovaný nebo modulovaný proud 6 plynu je přiváděn ze zdroje přívodem 4 tlakového plynu k usměrňovači štěrbině 7. Přerušovaný nebo modulovaný proud 6 plynu je usměrňovači štěrbinou 7 směrován na kapalinový paprsek 3, čímž dochází k vychylování kapalinového paprsku 3.
Příklad 3
Způsob modulace kapalinového toku pří použití zařízení uvedeného v příkladu 1 nebo 2 je proveden tak, že zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku je umístěno za kapalinovou tryskou 2, do které je přiváděna kapalina přívodem ]_. Přerušovaný nebo modulovaný proud 6 plynu je usměrňovači štěrbinou 7 směrován na kapalinový paprsek 3. Modulace nebo pulzace kapaliny je dosaženo odklonem paprsku 3 kapaliny přerušovaným nebo modulovaným usměrněným proudem 8 plynu, který kříží kapalinový paprsek 3 pod vhodným úhlem.
Průmyslová využitelnost
Hlavní způsob využití je doplnění současných komerčně dodávaných systémů s kontinuálním kapalinovým paprskem alternativní možností generace modulovaných či pulzujících (přerušovaných) paprsků bez nutnosti výrazných uprav technologického zařízení. Další možností je použití tohoto řešení při vývoji netradičních rozpojovacích orgánů pro razící, dobývací či vrtné práce v horninách, speciálních zařízení pro čištění povrchů, demolici zvětralého či poškozeného betonu, odstraňování okují apod.
Claims (1)
- PATENTOVÉ NÁROKY5 1. Zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku, vyznačující se tím, že je sestaveno z přívodu (4) tlakového plynu, na který je rozebíratelně nebo nerozebíratelně napojen modulátor (5) proudu plynu, na který je rozebíratelně nebo nerozebíratelně přichycena usměrňovači štěrbina (7).io 2. Zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku, vyznačující se tím, že je sestaveno z přívodu (4) tlakového plynu, na který je rozebíratelně nebo nerozebíratelně přichycena usměrňovači štěrbina (7), přičemž modulátor (5) není součástí zařízení a modulace je docíleno přímo v zařízení vytvářejícím tlakový plyn.15 3. Způsob modulace kapalinového toku při použití zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zařízení podle nároku 1 nebo 2 je umístěno za kapalinovou tryskou (2), do které je přiváděna kapalina přívodem (1), přerušovaný nebo modulovaný proud (6) plynuje usměrňovači štěrbinou (7) směrován na kapalinový paprsek (3), přičemž modulace nebo puIzaee kapaliny je dosaženo odklonem (9) paprsku (3) kapaliny přerušovaným nebo modulovaným20 usměrněným proudem (8) plynu, který kříží kapalinový paprsek (3) pod vhodným úhlem.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110160A CZ2011160A3 (cs) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Zarízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku a zpusob modulace kapalinového toku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110160A CZ2011160A3 (cs) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Zarízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku a zpusob modulace kapalinového toku |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ303267B6 true CZ303267B6 (cs) | 2012-07-04 |
| CZ2011160A3 CZ2011160A3 (cs) | 2012-07-04 |
Family
ID=46332733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20110160A CZ2011160A3 (cs) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Zarízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku a zpusob modulace kapalinového toku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2011160A3 (cs) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE741245A (en) * | 1969-11-04 | 1970-05-04 | Hydraulic pressure pulse generator | |
| US4041984A (en) * | 1976-07-01 | 1977-08-16 | General Motors Corporation | Jet-driven helmholtz fluid oscillator |
| DE3222095A1 (de) * | 1981-06-15 | 1983-01-05 | Doneckij Politechničeskij institut, Doneck | Pulsierender wasserstrahler |
| DE3438784A1 (de) * | 1984-10-23 | 1986-04-24 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Verfahren und vorrichtung zur steigerung der wirkung von wasserstrahlen hoher geschwindigkeit beim abbau von gestein |
| US4681264A (en) * | 1980-12-12 | 1987-07-21 | Hydronautics, Incorporated | Enhancing liquid jet erosion |
| CZ298759B6 (cs) * | 2004-10-27 | 2008-01-16 | Dvorský@Richard | Způsob vytváření vysokotlakých pulzů v kapalině metodou pulzní multiplikace a zařízení kprovádění tohoto způsobu |
-
2011
- 2011-03-24 CZ CZ20110160A patent/CZ2011160A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE741245A (en) * | 1969-11-04 | 1970-05-04 | Hydraulic pressure pulse generator | |
| US4041984A (en) * | 1976-07-01 | 1977-08-16 | General Motors Corporation | Jet-driven helmholtz fluid oscillator |
| US4681264A (en) * | 1980-12-12 | 1987-07-21 | Hydronautics, Incorporated | Enhancing liquid jet erosion |
| DE3222095A1 (de) * | 1981-06-15 | 1983-01-05 | Doneckij Politechničeskij institut, Doneck | Pulsierender wasserstrahler |
| DE3438784A1 (de) * | 1984-10-23 | 1986-04-24 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Verfahren und vorrichtung zur steigerung der wirkung von wasserstrahlen hoher geschwindigkeit beim abbau von gestein |
| CZ298759B6 (cs) * | 2004-10-27 | 2008-01-16 | Dvorský@Richard | Způsob vytváření vysokotlakých pulzů v kapalině metodou pulzní multiplikace a zařízení kprovádění tohoto způsobu |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2011160A3 (cs) | 2012-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7934666B2 (en) | Method of generation of pressure pulsations and apparatus for implementation of this method | |
| CN1878620B (zh) | 超声射水器 | |
| CA2742060A1 (en) | Reverse-flow nozzle for generating cavitating or pulsed jets | |
| CZ303267B6 (cs) | Zarízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku a zpusob modulace kapalinového toku | |
| CZ22327U1 (cs) | Zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku | |
| KR20190027977A (ko) | 파동발생장치 | |
| CN113165382B (zh) | 使用具有降低的品质因子的腔体的液滴形成方法和装置 | |
| CZ2010584A3 (cs) | Zarízení pro vytvárení a zesílení modulace rychlosti toku kapaliny | |
| KR20050043041A (ko) | 배관세정을 위한 수격파 발생장치 | |
| CZ21311U1 (cs) | Zařízení pro vytváření a zesílení modulace rychlostí toku kapaliny | |
| RU85581U1 (ru) | Устройство для обработки продуктивных пластов | |
| RU2399746C1 (ru) | Устройство для волновой обработки продуктивных пластов | |
| RU2307252C1 (ru) | Установка для пылеподавления | |
| Dvorsky et al. | Pulsed water jet generated by pulse multiplication | |
| SU947278A1 (ru) | Забивна сва | |
| CZ19423U1 (cs) | Zařízení pro generování modulací kapalinového toku | |
| JP6479584B2 (ja) | 岩盤への杭打設装置および工法 | |
| CZ2008829A3 (cs) | Zpusob generování modulací kapalinového toku a zarízení k provádení tohoto zpusobu | |
| SU1189950A1 (ru) | Грунтососный снар д | |
| RU2575372C1 (ru) | Установка динамического пылеподавления | |
| Tripathi et al. | Experimental study on the depth of cut of granite in pulsating water-jet | |
| CN115464570A (zh) | 一种激光截断式脉冲射流发生装置 | |
| SU1541387A1 (ru) | Устройство дл гидродобычи полезных ископаемых | |
| RU1818421C (ru) | Устройство дл импульсной подачи жидкости | |
| Tripathi et al. | Effects of acoustically generated pulsed hydro jet during rock surface disintegration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190324 |