RU2139120C1

RU2139120C1 - Liquid degasser

Info

Publication number: RU2139120C1
Application number: RU97112546A
Authority: RU
Inventors: С.В. Каверзин; В.П. Лебедев
Original assignee: Красноярский государственный технический университет; Красноярский краевой фонд "Конверсионный технопарк"
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1999-10-10

Abstract

FIELD: devices for removal of dissolved gases from liquids applicable in systems with hydraulic drives. SUBSTANCE: degasser has tubular body, two jet- forming devices with central conical channels, tangential pipes for liquid inlet and pipes for outlet of liquid and gas, resonator, separating collector. Jet-forming devices are coaxial to each other from both sides of body and installed for displacement along common axle, provided with central channels and directed opposite to each other. Tangential inlet pipes are located with possibility for opposite swirling of liquid flows in central channels. Cavitation chamber is formed by end parts of jet-forming devices which are made conical in shape. Resonator is made in form of movable part of one of jet-forming devices with nozzle part of central channel located inside resonator, and toroidal cavity is located from outside. Resonator is made for rest on body circular boss through flexible ring. Degasser provides for multistage degassing of liquid, process control and compensation of cavitation wear. EFFECT: higher efficiency of liquid degassing. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для удаления растворенных газов из жидкостей и может быть использовано в системах с гидроприводом. The invention relates to a device for removing dissolved gases from liquids and can be used in hydraulic systems.

Известно устройство для отделения газа от жидкости, представляющее вертикальные корпуса, коаксиально расположенные и сообщающиеся между собой в верхней части, запирающий клапан с возможностью перемещения во внутреннем корпусе вдоль оси, входной и выходные газовый и жидкостные патрубки, а между внутренним корпусом и жидкостным патрубком расположены шайба с колиброванным отверстием и обратным клапаном, запирающий клапан выполнен в виде подпружиненной втулки с кольцевыми проточками, в которые вставлены уплотнительные кольца (Авт. свид. СССР 1515458). A device for separating gas from a liquid is known, representing vertical housings, coaxially located and communicating with each other in the upper part, a shut-off valve that can move along the axis in the inner housing, gas and liquid nozzles inlet and outlet, and a washer located between the inner housing and the liquid nozzle with a calibrated hole and a non-return valve, the shut-off valve is made in the form of a spring-loaded sleeve with annular grooves into which the sealing rings are inserted (Auth. USSR 1515458).

Известное устройство малоэффективно для отделения растворенного в жидкости газа, способно отделять только крупные газовые включения и конструктивно не способно инициировать кавитационно-акустические воздействия на жидкость. The known device is ineffective for separating gas dissolved in a liquid, is capable of separating only large gas inclusions, and is structurally incapable of initiating cavitation-acoustic effects on a liquid.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для обработки жидкости акустическими колебаниями при дегазации, содержащее корпус с тангенциально входным патрубком, цилиндрическим каналом и входными отверстиями, перед которыми расположен резонатор, при этом устройство снабжено кожухом, в котором размещен корпус, а входные отверстия корпуса выполнены тангенциальными (Авт. свид. СССР 1072871, кл. B 01 D 19/00). Closest to the claimed is a device for treating a liquid with acoustic vibrations during degassing, comprising a housing with a tangential inlet pipe, a cylindrical channel and inlet openings in front of which a resonator is located, the device is equipped with a housing in which the housing is located, and the housing inlet openings are tangential ( Authorized certificate of the USSR 1072871, class B 01 D 19/00).

Это устройство недостаточно эффективно для дегазации жидкостей из-за невысокого кавитационно-акустического воздействия, низко эффективно при изменяющемся скоростном напоре, требует изменения геометрических параметров при изменении вязкости и расходе жидкости. This device is not effective enough for degassing liquids due to the low cavitation-acoustic impact, it is low efficient with a varying pressure head, it requires a change in geometric parameters with a change in viscosity and fluid flow.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение уровня дегазации жидкости, возможность автоматического регулирования оптимального режима дегазации при изменении расхода обрабатываемой жидкости, возможность компенсации кавитационного износа рабочих поверхностей. The problem solved by the invention is to increase the level of degassing of the liquid, the ability to automatically control the optimal mode of degassing when the flow rate of the processed fluid, the ability to compensate for cavitation wear of the working surfaces.

Поставленная задача решается тем, что в дегазаторе жидкости, представляющем трубчатый корпус с двумя струеформирующими устройствами, оснащенными центральными каналами, тангенциальными патрубками, патрубками выхода жидкости и выхода газа, кавитационную камеру, резонатор и разделительный коллектор, согласно изобретению струеформирующие устройства выполнены соосно друг другу с обеих сторон корпуса с возможностью смещения вдоль общей оси, снабжены центральными каналами конической формы и встречно направлены, а тангенциально входные патрубки расположены с возможностью встречной закрутки потоков жидкости в центральных каналах, при этом кавитационная камера образована торцевыми частями струеформирующих устройств и имеет кольцевой канал истечения между торцевыми поверхностями последних, а резонатор выполнен в виде подвижной части одного из струеформирующих устройств, при этом внутри резонатора расположены сопловая часть центрального канала, а снаружи - тороидальная полость. Резонатор выполнен с возможностью упора в кольцевой выступ корпуса через упругое кольцо, а последний выполнен сопрягающимся с тороидальной полостью. The problem is solved in that in a liquid degasser, representing a tubular body with two jet forming devices equipped with central channels, tangential nozzles, liquid outlet and gas outlet nozzles, a cavitation chamber, a resonator and a separation manifold, according to the invention, the jet forming devices are made coaxially to each other from both the sides of the housing with the possibility of displacement along the common axis, equipped with central conical channels and opposite directions, and tangentially input the tubes are arranged with the ability to counter-swirl fluid flows in the central channels, while the cavitation chamber is formed by the end parts of the jet forming devices and has an annular flow channel between the end surfaces of the latter, and the resonator is made in the form of a moving part of one of the jet forming devices, while the nozzle part is located inside the resonator the central channel, and outside - a toroidal cavity. The resonator is made with the possibility of abutment in the annular protrusion of the housing through an elastic ring, and the latter is made mating with a toroidal cavity.

Отличительные от прототипа признаки обеспечивают технический результат, достаточный для решения поставленной задачи:
- Струеформирующие устройства выполнены соосно друг другу с обеих сторон корпуса, снабжены центральными каналами и встречно направлены, что обеспечивает столкновение двух потоков жидкости, необходимое для возникновения кавитации, связанной с мгновенным изменением направления движения жидкости.Distinctive features from the prototype features provide a technical result sufficient to solve the problem:
- The jet forming devices are made coaxially to each other on both sides of the housing, provided with central channels and opposite directions, which ensures the collision of two fluid flows, necessary for the occurrence of cavitation associated with an instantaneous change in the direction of fluid movement.

- Тангенциально входные патрубки расположены с возможностью встречной закрутки потоков жидкости в центральных каналах, что позволяет усилить кавитационный процесс за счет образования микровихрей в зоне столкновения потоков. - Tangentially inlet nozzles are arranged with the possibility of oncoming swirling of fluid flows in the central channels, which allows you to enhance the cavitation process due to the formation of microvortices in the zone of collision of flows.

- Центральные каналы струеформирующих устройств выполнены коническими, что позволяет усилить скоростные характеристики потока жидкости и реализовать процесс дегазации при относительно невысоких расходах дегазируемой жидкости. - The central channels of the jet-forming devices are conical, which makes it possible to enhance the velocity characteristics of the fluid flow and to realize the degassing process at relatively low flow rates of the degassed fluid.

- Струеформирующие устройства выполнены с возможностью смещения вдоль общей оси, что позволяет регулировать оптимальную геометрию на выходе из струеформирующих устройств и изменять скоростные характеристики потоков в зависимости от расхода и вязкости дегазируемой жидкости. Появляется возможность компенсации кавитационного износа рабочих торцевых поверхностей. - The jet forming devices are displaceable along a common axis, which allows you to adjust the optimal geometry at the exit of the jet forming devices and change the flow velocity characteristics depending on the flow rate and viscosity of the degassed liquid. It becomes possible to compensate for cavitation wear of the working end surfaces.

- Кавитационная камера образована торцевыми частями струеформирующих устройств и имеет кольцевой канал истечения между торцевыми поверхностями последних, что позволяет инициировать кавитационный процесс без дополнительных конструктивных элементов и создать дополнительную ступень кавитации при движении струй жидкости в радиальных направлениях по кольцевому каналу при разрыве струй по мере движения к периферии кольцевого канала. - The cavitation chamber is formed by the end parts of the jet forming devices and has an annular flow channel between the end surfaces of the latter, which allows you to initiate a cavitation process without additional structural elements and create an additional cavitation stage when the liquid jets move in radial directions along the annular channel when the jets break as they move to the periphery annular channel.

- Резонатор выполнен в виде подвижной части одного из струеформирующих устройств, внутри резонатора расположена сопловая часть центрального канала, а снаружи - тороидальная полость. Такая компоновка позволяет часть струеформирующего устройства использовать одновременно как резонатор и начать вибрационно-акустическое воздействие на поток еще до входа в кавитационную камеру, избежать конструктивных усложнений дегазатора. На выходе из кольцевого канала высокочастотными вибрациями резонатора в пространстве тороидальной камеры осуществляется дополнительная акустическая обработка струй жидкости, что интенсифицирует процесс дегазации. - The resonator is made in the form of the moving part of one of the jet forming devices, the nozzle part of the central channel is located inside the resonator, and the toroidal cavity is located outside. This arrangement allows part of the jet forming device to be used simultaneously as a resonator and to start the vibration-acoustic impact on the flow before entering the cavitation chamber, to avoid structural complications of the degasser. At the exit from the annular channel by high-frequency vibrations of the resonator in the space of the toroidal chamber, additional acoustic treatment of the liquid jets is carried out, which intensifies the degassing process.

- Резонатор выполнен с возможностью упора в кольцевой выступ корпуса через упругое кольцо, что позволяет снизить шумовое и вибрационное воздействие на корпус устройства и компенсировать кавитационный износ резонатора. - The resonator is made with the possibility of abutment in the annular protrusion of the housing through an elastic ring, which allows to reduce the noise and vibration effects on the housing of the device and to compensate for cavitation wear of the resonator.

- Кольцевой выступ корпуса выполнен с образующей поверхностью, сопрягающейся с тороидальной полостью резонатора, что позволяет увеличить объемную емкость тороидальной камеры и усилить акустическое воздействие на жидкость. - The annular protrusion of the housing is made with a generatrix surface, mating with the toroidal cavity of the resonator, which allows to increase the volumetric capacity of the toroidal chamber and to enhance the acoustic effect on the liquid.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. изображен продольный разрез дегазатора жидкости. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. A longitudinal section of a liquid degasser is shown.

Дегазатор включает трубчатый корпус 1, струеформирующие устройства 2, 3 с центральными каналами 4, 5, тангенциально входные патрубки 6, 7, патрубок выхода жидкости 8 и патрубок выхода газа 9, кавитационную камеру 10, кольцевой канал истечения 11, резонатор 12 с тороидальной полостью 13, кольцевой выступ 14 с упругим кольцом 15, разделительный коллектор 16. The degasser includes a tubular housing 1, jet forming devices 2, 3 with central channels 4, 5, tangentially inlet nozzles 6, 7, a fluid outlet 8 and a gas outlet 9, a cavitation chamber 10, an annular flow channel 11, a resonator 12 with a toroidal cavity 13 , an annular protrusion 14 with an elastic ring 15, a separation manifold 16.

Дегазатор работает следующим образом. Дегазируемая жидкость подается в тангенциально входные патрубки 6, 7, приобретая вращательно-поступательное движение с последующим ускорением вращения за счет конусности центральных каналов 4, 5, с последующим столкновением двух встречно закрученных потоков в кавитационной камере 10. Такое столкновение инициирует большое количество микрозавихрений с сопутствующей кавитацией жидкости и выделением растворенного в жидкости газа. Суммарный поток жидкости вырывается через кольцевой канал истечения 11 в виде разрывающихся струй в радиальных направлениях с дополнительной кавитацией в жидкости, чему способствуют неоднородности потока, вызванные выделением газовых пузырьков в кавитационной камере 10. Кавитационные пузырьки, схлопываясь в кавитационной камере и в кольцевом канале, инициируют импульсы давления и звуковые волны различной частоты и интенсивности. Основная гармоника звуковых волн выделяется и усиливается резонатором 12, где в тороидальной полости 13 происходит дополнительная акустическая обработка струй жидкости с выделением и коагуляцией газовых пузырьков. The degasser works as follows. Degassed liquid is fed into the tangentially inlet nozzles 6, 7, acquiring rotational-translational motion with subsequent acceleration of rotation due to the conicity of the central channels 4, 5, followed by the collision of two counter-swirling flows in the cavitation chamber 10. This collision initiates a large number of micro-eddies with concomitant cavitation liquid and the release of gas dissolved in the liquid. The total fluid flow breaks out through the annular flow channel 11 in the form of bursting jets in radial directions with additional cavitation in the fluid, which is facilitated by the flow inhomogeneities caused by the release of gas bubbles in the cavitation chamber 10. Cavitation bubbles, collapse in the cavitation chamber and in the annular channel, initiate pulses pressure and sound waves of various frequencies and intensities. The main harmonic of the sound waves is emitted and amplified by the resonator 12, where in the toroidal cavity 13 there is an additional acoustic treatment of the liquid jets with the release and coagulation of gas bubbles.

Одновременно до входа в кавитационную камеру 10 в центральном канале 5 жидкость дополнительно акустически обрабатывается колебаниями резонатора 12, что увеличивает степень кавитации в кавитационной камере. At the same time, before entering the cavitation chamber 10 in the central channel 5, the liquid is further acoustically processed by the vibrations of the resonator 12, which increases the degree of cavitation in the cavitation chamber.

Струи жидкости, входя в тороидальную полость, образуют вращающийся торообразный объем жидкости с постоянным пересечением инициирующих вращение струй, что также усиливает процесс вихреобразования и кавитации на следующей ступени следования жидкости. Газожидкостный поток выбрасывается в разделительный коллектор 16, где жидкость уходит через патрубок выхода жидкости 8, а газ через патрубок выхода газа 9. The jets of liquid entering the toroidal cavity form a rotating toroidal volume of liquid with a constant intersection of the jets initiating rotation, which also enhances the process of vortex formation and cavitation at the next stage of the liquid. The gas-liquid flow is discharged into the separation manifold 16, where the liquid leaves through the liquid outlet 8, and the gas through the gas outlet 9.

Изменение сечения кольцевого канала истечения 11 при кавитационном износе или изменении расхода жидкости осуществляется смещением струеформирующих устройств 2, 3 в резьбовом соединении с последующей фиксацией стопорной гайкой. При значительном кавитационном износе заменяется упругое кольцо 15. The change in the cross section of the annular channel of the expiration 11 during cavitation wear or a change in the flow rate of the liquid is carried out by displacement of the jet forming devices 2, 3 in a threaded connection, followed by fixing with a lock nut. With significant cavitation wear, the elastic ring 15 is replaced.

Дегазатор жидкости позволяет многоступенчато с высокой эффективностью осуществлять активную дегазацию жидкости за счет инициированной потоком и конструкцией устройства многоступенчатой кавитации. Становится возможной регулировка устройства при кавитационном износе рабочих поверхностей, изменении расходных параметров дегазируемой жидкости, в том числе в процессе работы устройства. Liquid degasser allows multi-stage with high efficiency to carry out active liquid degassing due to the flow initiated and the design of the multi-stage cavitation device. It becomes possible to adjust the device during cavitation wear of working surfaces, changing the flow parameters of the degassed liquid, including during the operation of the device.

Claims

1. A liquid degasser comprising a tubular body with two jet-forming devices equipped with central channels and tangentially inlet nozzles, liquid outlet and gas outlet nozzles, a separation manifold, a cavitation chamber and a resonator, characterized in that the jet forming devices are made coaxially with each other on both sides hulls and opposite directions, tangentially inlet nozzles are arranged with the possibility of oncoming swirling of fluid flows in the central channels, the cavitation chamber is formed on the end parts of the jet-forming devices and has an annular channel of outflow between the end surfaces of the latter, and the resonator is made in the form of the moving part of one of the jet-forming devices, while the nozzle part of the central channel is located inside the resonator, and the toroidal cavity is located outside.

2. The degasser according to claim 1, characterized in that the jet-forming device is biased along a common central axis.

3. The degasser according to claim 1, characterized in that the resonator is made with the possibility of abutment in the annular protrusion of the housing through an elastic ring.

4. The degasser according to claim 3, characterized in that the protrusion of the housing is made with a generatrix surface mating with the toroidal cavity.

5. The degasser according to claim 1, characterized in that the central channels of the jet forming devices are conical.