RU2057964C1

RU2057964C1 - Device for cavitation treatment of liquid

Info

Publication number: RU2057964C1
Authority: RU
Inventors: Михаил Ионович Браславский
Original assignee: Михаил Ионович Браславский
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: cavitation treatment of fuels and oils. SUBSTANCE: device has movable jet nozzle emitter 4 and fixed jet nozzle emitter 3. The movable emitter is provided with a mechanism for its movement. The emitters are mounted inside common chamber 2 with supplying pipe line 1 and discharging pipe line 5. Each of the emitters is made up as blades secured to the base over the Archimedean spiral. The spirals are oppositely directed. The blades of movable emitter 4 are interposed between the blades of fixed emitter 3. The device for movement of movable emitter is made up as spring-loaded piston 6 which is mounted on the base of the emitter and has movement arrester 8. Spring space 7 of the piston is in communication with discharging pipe line 5 through by- pass 11. EFFECT: improved design. 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, преобразующим энергию потока жидкости в энергию интенсивных высокочастотных ее колебаний, и может применяться для кавитационной обработки жидкостей, преимущественно топлив и масел для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to devices that convert the energy of the fluid flow into the energy of its high-frequency intense vibrations, and can be used for cavitation treatment of liquids, mainly fuels and oils for internal combustion engines (ICE).

Известен смеситель для жидкостей и газов со струйными излучателями, конструкция которого позволяет генерировать звуковые и ультразвуковые частоты в потоке жидкости путем переменного торможения потока в соплах с каналами профилированной формы. Эффективность известного смесителя невелика, особенно при обработке тяжелых топлив. A known mixer for liquids and gases with jet emitters, the design of which allows you to generate sound and ultrasonic frequencies in the fluid flow by alternating flow inhibition in nozzles with shaped channels. The effectiveness of the known mixer is low, especially when processing heavy fuels.

Известен также генератор кавитации, принятый в качестве прототипа и содержащий основной и дополнительный струйные сопловые излучатели, размещенные в общей камере, имеющей подводящий и отводящий каналы, причем дополнительный излучатель установлен в камере с возможностью его смещения по ее оси в пределах, заданных ограничителем. Also known is a cavitation generator adopted as a prototype and containing a main and additional jet nozzle emitters located in a common chamber having supply and outlet channels, the additional emitter being installed in the chamber with the possibility of its displacement along its axis within the limits specified by the limiter.

Известный генератор обеспечивает кавитацию жидкостей, в том числе тяжелых топлив, за счет преобразования энергии потока жидкости в энергию интенсивных высокочастотных колебаний с достаточной эффективностью на номинальном режиме работы и для конкретной жидкости. A well-known generator provides cavitation of liquids, including heavy fuels, by converting the energy of the fluid flow into the energy of intense high-frequency oscillations with sufficient efficiency in the nominal operating mode and for a particular liquid.

В известной конструкции дополнительный излучатель закреплен на ограничителе, выполненном в виде винта, входящего в гайку. В зависимости от характеристики обрабатываемого топлива дополнительный излучатель вместе с винтом смещают по оси камеры и выставляют в положение, обеспечивающее сечение каналов излучателей, необходимое для кавитации конкретного топлива. Давление в подводящем канале регулируется перепускным клапаном. In a known design, an additional emitter is mounted on a limiter made in the form of a screw that enters the nut. Depending on the characteristics of the fuel being processed, the additional emitter together with the screw is displaced along the axis of the chamber and set to a position that provides a cross-section of the emitter channels necessary for cavitation of a particular fuel. The pressure in the feed channel is regulated by a bypass valve.

Такое выполнение генератора вызывает снижение интенсивности кавитации при различных изменениях параметров жидкости (давления, расхода, температуры, т. е. вязкости) как на входе, так и на выходе генератора. Изменения такого рода часто имеют место, особенно в системах питания и смазки ДВС. Например, снижение частоты вращения коленчатого вала, характерное для транспортных двигателей, снижает частоту вращения масляного насоса и соответственно уменьшает подачу. Это в свою очередь снижает скорость жидкости в струйных излучателях и, следовательно, интенсивность кавитации. Для предотвращения этого необходимо устанавливать заведомо более мощные насосы с большей номинальной подачей, что вызывает потери на их привод, увеличение габаритов и т.д. This embodiment of the generator causes a decrease in the cavitation intensity with various changes in the parameters of the liquid (pressure, flow, temperature, i.e. viscosity) both at the input and at the output of the generator. Changes of this kind often take place, especially in the power and lubrication systems of internal combustion engines. For example, a decrease in the crankshaft speed characteristic of transport engines reduces the speed of the oil pump and accordingly reduces the feed. This in turn reduces the fluid velocity in the jet emitters and, consequently, the intensity of cavitation. To prevent this, it is necessary to install obviously more powerful pumps with a higher nominal flow rate, which causes losses on their drive, an increase in size, etc.

Устанавливаемый в известном генераторе перепускной клапан на подводящем канале увеличивает габариты устройства и может не справиться с большой подачей, что приводит к разрыву подводящего трубопровода, т.е. к резкому уменьшению надежности устройства. A bypass valve installed in the known generator on the supply channel increases the dimensions of the device and may not be able to cope with a large flow rate, which leads to a rupture of the supply pipe, i.e. to a sharp decrease in the reliability of the device.

В зоне выхода винта, регулирующего положение дополнительного излучателя, возникает вероятность протечек жидкости и из общей камеры, что также уменьшает надежность генератора. In the area of the screw outlet, which regulates the position of the additional emitter, there is a possibility of fluid leakage from the common chamber, which also reduces the reliability of the generator.

Все эти недостатки снижают качество работы известного генератора. All these disadvantages reduce the quality of the well-known generator.

Целью изобретения является обеспечение надежности и высококачественной работы устройства в широком диапазоне изменения параметров обрабатываемой жидкости. The aim of the invention is to ensure reliability and high-quality operation of the device in a wide range of parameters of the processed fluid.

Указанная цель достигается тем, что устройство для кавитационной обработки жидкости, как и прототип, содержит размещенные в общей камере с подводящим и отводящим трубопроводами подвижный с устройством для его перемещения и неподвижный струйные сопловые излучатели. Сопловые излучатели выполнены в виде прикрепленных к основанию по спирали Архимеда лопастей с противоположными относительно друг друга направлением спиралей, при этом лопасти подвижного излучателя расположены между лопастями неподвижного. Согласно изобретению и в отличие от прототипа устройство для перемещения подвижного излучателя выполнено в виде подпружиненного поршня, установленного на основании этого излучателя, причем пружина поршня связана с ограничителем его перемещения, а поршень отделяет от общей камеры дополнительную пружинную полость, связанную с отводящим трубопроводом перепускным каналом. This goal is achieved by the fact that the device for cavitation processing of the liquid, like the prototype, contains movable with a device for moving it and stationary jet nozzle emitters located in a common chamber with inlet and outlet pipelines. Nozzle emitters are made in the form of blades attached to the base along a spiral of Archimedes with opposite directions of the spirals, while the blades of the moving emitter are located between the stationary blades. According to the invention and in contrast to the prototype, the device for moving the movable emitter is made in the form of a spring-loaded piston mounted on the basis of this emitter, the piston spring being connected to the limiter of its movement, and the piston separating an additional spring cavity from the common chamber connected to the discharge pipe bypass channel.

Такое выполнение устройства приводит к тому, что любое изменение параметров жидкости как на входе, так и на выходе вызывает автоматические компенсирующие изменения взаимного расположения струйных сопловых излучателей, восстанавливающие оптимальные условия течения жидкости, и тем самым сохраняет интенсивность кавитации и качество обработки жидкости. This embodiment of the device leads to the fact that any change in the parameters of the liquid at the inlet and at the outlet causes automatic compensating changes in the relative position of the jet nozzle emitters, restoring optimal conditions for the flow of liquid, and thereby preserves the cavitation intensity and the quality of the liquid treatment.

Это достигается непрерывным уравновешиванием всех воздействий на поршень и связанный с ним подвижный излучатель, а именно со стороны общей камеры и со стороны дополнительной полости. Динамическое уравновешивание осуществляется одновременным изменением усилия пружины поршня и перетеканием жидкости по перепускному каналу под действием перемещений поршня, обусловленных изменяющейся величиной давления жидкости в обеих полостях и в подводящем и отводящем каналах. This is achieved by continuously balancing all the effects on the piston and the associated movable emitter, namely from the side of the common chamber and from the side of the additional cavity. Dynamic balancing is carried out by simultaneously changing the force of the piston spring and the fluid flowing over the bypass channel under the action of the piston movements due to the varying fluid pressure in both cavities and in the supply and outlet channels.

Дополнительным эффектом является уменьшение габаритов устройства в связи с отсутствием необходимости в этом случае установки специального перепускного клапана в подводящем канале. An additional effect is the reduction in the dimensions of the device due to the absence of the need in this case to install a special bypass valve in the inlet channel.

Кроме того, в связи с тем, что отпадает надобность в промежуточной регулировке положения ограничителя движения дополнительного излучателя, его выход можно надежно уплотнить, что гарантирует отсутствие протечек. Все это существенно повышает надежность и качество работы устройства. In addition, due to the fact that there is no need for intermediate adjustment of the position of the movement limiter of the additional emitter, its output can be reliably sealed, which guarantees the absence of leaks. All this significantly increases the reliability and quality of the device.

На фиг. 1 показано устройство, продольный разрез; на фиг. 2-4 то же, поперечные разрезы; на фиг. 5 изображение в аксонометрии. In FIG. 1 shows a device, a longitudinal section; in FIG. 2-4 the same, transverse sections; in FIG. 5 image in a perspective view.

Жидкость подается по подводящему каналу 1 в общую камеру 2, и далее в каналы "а" профилированной формы, образованные соплами неподвижного 3 и подвижного 4 струйных излучателей. Отводящий канал 5 связывает устройство с потребителем обработанной жидкости. Подвижный излучатель 4 снабжен со стороны основания его сопл поршнем 6, образуя дополнительную полость 7. Ход поршня вдоль оси камеры задается ограничителем 8. Гайка 9 определяет поджатие регулируемой пружины 10. Камера 7 сообщена с отводящим каналом 5 посредством перепускного канала 11. Выход ограничителя 8 уплотнен заглушкой 12. Стрелками показаны вход и выход жидкости. The fluid is supplied through the inlet channel 1 to the common chamber 2, and then to the channels "a" of a profiled shape formed by nozzles of the stationary 3 and mobile 4 jet emitters. A discharge channel 5 connects the device to the consumer of the treated fluid. The movable emitter 4 is provided with a piston 6 from the base of its nozzles, forming an additional cavity 7. The piston stroke along the axis of the chamber is defined by the stop 8. The nut 9 determines the compression of the adjustable spring 10. The chamber 7 is in communication with the outlet channel 5 by the bypass channel 11. The output of the stop 8 is sealed plug 12. Arrows indicate the fluid inlet and outlet.

Устройство для кавитационной обработки работает следующим образом. A device for cavitation processing works as follows.

По подводящему каналу 1 жидкость поступает в общую камеру 2. Ее потоки проходят по профилированным каналам "а", образованным соплами неподвижного 3 и подвижного 4 струйных излучателей, обеспечивая преобразование энергии потока жидкости в энергию интенсивных высокочастотных колебаний. Отводится обработанная жидкость по отводящему каналу 5. Ход поршня 6, которым снабжен со стороны основания сопл дополнительный излучатель 4, в дополнительной полости 7 задается положением ограничителя 8. Промежуточные положения поршня 6, а значит и сопл излучателя 4 зависят от взаимодействия усилия регулируемой гайкой 9 пружины 10 и перепада давлений на поршне со стороны общей 2 и дополнительной 7 камер с учетом перетекания жидкости по перепускному каналу 11. Благодаря неизменности формы каналов "а" между соплами струйных излучателей 3 и 4, выполненными по спиралям Архимеда, направления которых противоположно друг другу, изменение положения поршня 6 с дополнительным излучателем 4 вдоль оси общей камеры 2 приводит лишь к изменению проходного сечения этих каналов. Поэтому любое отклонение параметров на входе или выходе устройства, вызывая изменение взаимного положения сопл излучателей 3 и 4, обеспечивает автоматическую настройку на оптимальные условия течения жидкости в каналах "а" между соплами излучателей, дающие максимальную кавитацию и, следовательно, максимальную эффективность обработки жидкости. Through the inlet channel 1, the liquid enters the common chamber 2. Its flows pass through the profiled channels "a" formed by the nozzles of the stationary 3 and the movable 4 jet emitters, providing the conversion of the energy of the liquid flow into the energy of intense high-frequency oscillations. The treated liquid is discharged through the outlet channel 5. The piston stroke 6, which is equipped with an additional emitter 4 from the nozzle base side, is set in the additional cavity 7 by the position of the limiter 8. The intermediate positions of the piston 6, and therefore the emitter nozzles 4, depend on the interaction of forces with the adjustable spring nut 9 10 and the pressure drop across the piston from the side of the common 2 and additional 7 chambers, taking into account the fluid flow through the bypass channel 11. Due to the unchanged shape of the channels “a” between the nozzles of the jet emitters 3 and 4, According to Archimedes spirals, the directions of which are opposite to each other, a change in the position of the piston 6 with an additional emitter 4 along the axis of the common chamber 2 leads only to a change in the passage section of these channels. Therefore, any deviation of the parameters at the input or output of the device, causing a change in the relative position of the nozzles of the emitters 3 and 4, provides automatic tuning to the optimal conditions for the flow of fluid in the channels "a" between the nozzles of the emitters, giving maximum cavitation and, therefore, the maximum efficiency of the liquid treatment.

Например, при падении давления жидкости на входе в устройство уменьшается давление из общей камеры 2 на поршень 6. Вследствие этого пружина 10 несколько разжимается, проходное сечение каналов "а" уменьшается, и скорость жидкости в них восстанавливается до уровня, соответствующего оптимальным условиям создания кавитации в потоке. То же происходит и при снижении вязкости жидкости на входе. For example, when the pressure of the liquid at the inlet to the device drops, the pressure from the common chamber 2 to the piston 6 decreases. As a result, the spring 10 unclenches somewhat, the passage section of the channels "a" decreases, and the fluid velocity in them is restored to the level corresponding to the optimal conditions for creating cavitation in flow. The same thing happens when the viscosity of the inlet liquid decreases.

В случае уменьшения величины подачи жидкости на входе снижается давление и скорость жидкости в каналах "а". Однако падение давления в общей камере 2 вызывает перемещение поршня 6 под действием пружины 10 и соответствующее уменьшение проходного сечения каналов "а". Скорость течения жидкости в них вновь достигнет оптимального для получения интенсивной кавитации значения. In the case of a decrease in the liquid supply at the inlet, the pressure and velocity of the liquid in the channels "a" decreases. However, the pressure drop in the common chamber 2 causes the piston 6 to move under the action of the spring 10 and a corresponding decrease in the passage section of the channels "a". The fluid flow rate in them again reaches the optimum value for intensive cavitation.

При снижении потребления (расхода) обработанной жидкости обусловленым, например, необходимостью уменьшения нагрузки двигателя возрастает давление в отводящем канале 5, что вызывает повышение давления в перепускном канале 11 и дополнительной камере 7. Поршень сместится по оси в сторону уменьшения проходных сечений каналов "а", автоматически уменьшая расход жидкости через них и сохраняя тем самым перепад давления на излучателях на уровне, необходимом для получения интенсивной кавитации. When reducing the consumption (flow) of the treated fluid due, for example, to the need to reduce the load of the engine, the pressure in the outlet channel 5 increases, which causes an increase in pressure in the bypass channel 11 and the additional chamber 7. The piston will shift along the axis in the direction of decreasing the passage sections of the channels “a”, automatically reducing fluid flow through them and thereby preserving the pressure drop across the emitters at the level necessary to obtain intense cavitation.

Таким образом, при любых внешних возмущениях изменениях расхода, давления, вязкости жидкости как на входе, так и на выходе устройства автоматически поддерживаются условия для сохранения оптимальной эффективности кавитации. Thus, under any external disturbances, changes in the flow rate, pressure, and fluid viscosity both at the inlet and at the outlet of the device, the conditions are automatically maintained to maintain optimal cavitation efficiency.

Claims

DEVICE FOR CAVITATION TREATMENT OF LIQUID, containing moving in a common chamber with inlet and outlet pipes movable with a device for moving it and fixed jet nozzle emitters, each of which is made in the form of blades attached to the base in a spiral of Archimedes with opposite direction of the spirals, while the blades of the movable emitter are located between the blades of the stationary, characterized in that the device for moving the movable emitter is made in the form of a mouth copulating on the basis thereof a spring-loaded piston with stop its movement, the piston spring chamber communicates with the discharge pipe passageway.