PL205454B1

PL205454B1 - Device for assisting liquid flow in a conduit

Info

Publication number: PL205454B1
Application number: PL368928A
Authority: PL
Inventors: Marek Mitosek
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2010-04-30
Also published as: PL368928A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie wspomagające przepływ cieczy w przewodzie. Pozwala przesyłać w przewodzie ciecz w postaci przepływu bezkawitacyjnego i superkawitacyjnego.The present invention relates to a device supporting the flow of liquid in a conduit. It allows the liquid to be transported in the conduit in the form of non-cavitation and supercavitational flow.

Znane jest w technice wojskowej rozwiązanie, które wykorzystują zjawisko superkawitacji do szybkiego przemieszczania się odpowiednio ukształtowanych obiektów w wodzie (np. torpedy z napędem rakietowym). W tym przypadku zjawisko superkawitacji odnosi się do ciał opływanych strumieniem cieczy.There is a known solution in military technology that uses the phenomenon of supercavitation to quickly move appropriately shaped objects in the water (e.g. rocket-powered torpedoes). In this case, the phenomenon of supercavitation refers to bodies surrounded by a stream of liquid.

Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że dyfuzor umieszczony na przewodzie przesyłowym cieczy przechodzi w cylinder zasysacza, w którym to cylindrze znajduje się przesuwny tłok, zaś w ściance bocznej tego cylindra osadzony jest przewód odpływowy.The essence of the device according to the invention consists in the fact that the diffuser placed on the liquid transmission conduit passes into the aspirator cylinder, in which the sliding piston is located, and the discharge conduit is mounted in the side wall of this cylinder.

Urządzenie według wynalazku zostało przedstawione w ujęciu schematycznym w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 ukazuje urządzenie wraz według zespołem zasilania, zaś fig. 2 przedstawia samo urządzenie.The device according to the invention is shown schematically in an exemplary embodiment in which Figure 1 shows the device with a feed unit, and Figure 2 shows the device itself.

Urządzenie według wynalazku umożliwia wytworzenie stanu superkawitacji w przewodzie oraz odzysk energii kinetycznej strumienia płynu. Pozwala to zwiększyć (dla danych warunków zasilania) przepustowość przewodu w porównaniu z bezkawitacyjnym przepływem cieczy. Urządzenie charakteryzuje się prostą konstrukcją oraz niskimi kosztami wykonania.The device according to the invention enables the creation of a super cavitation state in the conduit and the recovery of the kinetic energy of the fluid stream. This allows to increase (for given supply conditions) the capacity of the conduit in comparison with the non-cavitating liquid flow. The device is characterized by a simple structure and low production costs.

Przewód 1 jest połączony ze zbiornikiem zasilającym 7. Rolę zbiornika może spełniać także rurociąg pracujący pod ciśnieniem. Przewód przesyłowy 1 przechodzi w dyfuzor 2. Dyfuzor ten przechodzi następnie w cylinder zasysacza 3. W cylindrze tym znajduje się przesuwny tłok 4. W bocznej ściance cylindra 3 znajduje się przewód odpływowy 5.The conduit 1 is connected to the supply tank 7. The role of the reservoir can also be performed by a pipeline operating under pressure. The transfer conduit 1 passes into the diffuser 2. This diffuser then passes into the aspirator cylinder 3. In this cylinder there is a sliding piston 4. In the side wall of the cylinder 3 there is a discharge conduit 5.

W warunkach bezkawitacyjnego przepływu cieczy przewodem 1 tłok zasysacza 4 znajduje się w skrajnym prawym położeniu (pozycja a), umożliwiającym odpływ cieczy przez przewód odpływowy 5. Z chwilą otwarcia zaworu 6 następuje przepływ cieczy przewodem 1. W celu wymuszenia kawitacyjnego przepływu cieczy, tłok 4 należy przesunąć do skrajnego lewego położenia w cylindrze 3 (pozycja b). Wskutek tego następuje zatrzymanie przepływu w przewodzie 1 oraz następuje zamknięcie otworu wlotowego do przewodu odpływowego 5. Następnie gwałtownie przesuwając tłok 4 w skrajne prawe położenie (do pozycji a) wymuszane jest szybkie zassanie cieczy przewodem 1 oraz otwierany jest wlot do przewodu odpływowego 5. Duża różnica energii mechanicznej cieczy w zbiorniku (rurociągu) zasilającym i w cylindrze zasysacza 3, wysokie podciśnienie wytwarzane w przestrzeni cylindra 3, dla wymaganego skoku tłoka 4 oraz właściwie dobrana zmiana średnic dyfuzora 2 wymuszają wysoką prędkość strumienia cieczy w przewodzie 1. Duży wzrost energii kinetycznej oraz chwilowe obniżenie ciśnienia w cylindrze zasysacza wywołują silny spadek ciśnienia do wartości krytycznej, odpowiadającej zjawisku kawitacji zaczątkowej, także na początku przewodu 1. Spadek ciśnienia związany z oporami tarcia sprzyja powstaniu kawitacji na całej długości przewodu - superkawitacji. Dyfuzor 2 służy do odzyskiwania energii kinetycznej strumienia cieczy przepływającej ruchem ustalonym w przewodzie 1. Wyhamowaniu prędkości towarzyszy wzrost ciśnienia strumienia w cylindrze zasysacza 3, a tym samym na wlocie do przepływu odpływowego 5. Wymuszony ciągły przepływ w przewodzie i w warunkach superkawitacji, pozwala na transport cieczy przy zdecydowanie niższych oporach tarcia strumienia w porównaniu z przepływem bezkawitacyjnym.In conditions of non-cavitation liquid flow through the line 1, the aspirator piston 4 is in the extreme right position (position a), allowing the liquid to drain through the drain line 5. When the valve 6 is opened, the liquid flows through the line 1. In order to force the cavitation flow of the liquid, the piston 4 should be move to the leftmost position in cylinder 3 (position b). As a result, the flow in conduit 1 is stopped and the inlet opening to the drain conduit 5 is closed. Then, by rapidly moving the piston 4 to the extreme right position (position a), a quick suction of the liquid is forced through conduit 1 and the inlet to the drain conduit 5 is opened. mechanical energy of the liquid in the supply tank (pipeline) and in the aspirator cylinder 3, high negative pressure generated in the cylinder space 3, for the required stroke of the piston 4 and properly selected change of the diffuser 2 diameters, force a high velocity of the liquid stream in the conduit 1. A large increase in kinetic energy and a temporary reduction pressure in the aspirator cylinder cause a strong pressure drop to a critical value, corresponding to the phenomenon of initial cavitation, also at the beginning of the conduit 1. The pressure drop associated with frictional resistance favors the formation of cavitation along the entire length of the conduit - supercavitation. The diffuser 2 is used to recover the kinetic energy of the liquid stream flowing with the steady motion in the conduit 1. The deceleration in velocity is accompanied by an increase in the pressure of the stream in the aspirator cylinder 3, and thus at the inlet to the outflow flow 5. The forced continuous flow in the conduit and in conditions of supercavitation, allows for liquid transport with significantly lower frictional resistance of the stream compared to the non-cavitation flow.

Claims

Patent claim

A device supporting the flow of liquid in a conduit including a diffuser, characterized in that the diffuser (2) arranged in the liquid transfer conduit (1) transforms into an aspirator cylinder (3), in which cylinder a sliding piston (4) is located, and in the side wall of the cylinder (3) the drain pipe (5) is seated.