RU2533525C1 - Method of fluid flow vibration generation and vibration generator for method implementation - Google Patents
Method of fluid flow vibration generation and vibration generator for method implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533525C1 RU2533525C1 RU2014101803/06A RU2014101803A RU2533525C1 RU 2533525 C1 RU2533525 C1 RU 2533525C1 RU 2014101803/06 A RU2014101803/06 A RU 2014101803/06A RU 2014101803 A RU2014101803 A RU 2014101803A RU 2533525 C1 RU2533525 C1 RU 2533525C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluid flow
- channel
- cavity
- additional
- flow
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/20—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of a vibrating fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
- F15B21/12—Fluid oscillators or pulse generators
Abstract
Description
Изобретение относится к гидравлическим машинам, в частности к гидравлическим пульсаторам, которые могут быть использованы в различных областях промышленности для интенсификации технологических процессов, а также в сельском хозяйстве, здравоохранении и прикладном искусстве.The invention relates to hydraulic machines, in particular to hydraulic pulsators, which can be used in various industries for the intensification of technological processes, as well as in agriculture, healthcare and applied arts.
Известен способ генерирования колебаний жидкостного потока, включающий предварительное разделение потока на основной и дополнительный, закручивание основного потока, частичное стравливание дополнительного потока и подачу его на периферию основного потока с окружной составляющей скорости, меньшей, чем у основного потока, а также гидродинамический генератор колебаний для реализации этого способа, содержащий корпус, проточную камеру в нем с каналами закрутки и центральным телом, установленным с зазором относительно стенки проточной камеры, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, и выходное сопло, дополнительную магистраль с ограничителем расхода, через который она соединена с напорной магистралью, а через зазор проточной камеры - с выходным соплом (RU №2087756, 20.08.1997 г.).A known method of generating oscillations of a liquid stream, including preliminary separation of the stream into the main and additional, twisting the main stream, partially bleeding the additional stream and feeding it to the periphery of the main stream with a peripheral velocity component less than that of the main stream, as well as a hydrodynamic oscillation generator for realizing of this method, comprising a housing, a flow chamber in it with swirl channels and a central body installed with a gap relative to the wall of the flow to measures pressure line connected to the channels of twist, and an outlet nozzle, an additional pipe with a flow restrictor, through which it is connected with the pressure line, and the flow chamber through the clearance - from the outlet nozzle (RU №2087756, 20.08.1997 g).
Недостатками известного способа и устройства являются невысокая интенсивность колебаний потока жидкости из-за нерегулируемого смешения закрученного потока с тормозящим его потоком из дополнительной магистрали. К снижению интенсивности колебаний приводит и низкая энергия потока жидкости в дополнительной магистрали из-за частичного стравливания давления, а наличие ограничителя расхода, используемого для поддержания согласованного взаимодействия с закрученным потоком, сужает рабочий диапазон по расходу и давлению. К недостаткам можно отнести необходимость в предварительном расчете длины дополнительной магистрали для поддержания колебаний при используемой величине расхода жидкости в напорной магистрали.The disadvantages of the known method and device are the low intensity of the fluid flow oscillations due to unregulated mixing of the swirling flow with its inhibiting flow from the additional line. The low energy of the fluid flow in the additional line also leads to a decrease in the intensity of vibrations due to partial pressure relief, and the presence of a flow limiter used to maintain coordinated interaction with the swirling flow narrows the operating range in terms of flow and pressure. The disadvantages include the need for a preliminary calculation of the length of the additional line to maintain fluctuations at the used fluid flow rate in the pressure line.
Известен способ возбуждения колебаний потока жидкости, заключающийся в том, что жидкость под одинаковым давлением закручивают и создают не менее двух противоположно направленных вихрей, периферия которых гидравлически связана с полостью с регулируемой упругостью, и генератор колебаний для осуществления этого способа, который содержит вихревую камеру с каналами закрутки, по крайней мере, в двух плоскостях ее сечения с взаимно противоположной ориентацией закрутки и соединенных с напорной магистралью, центральное тело, установленное с зазором в вихревой камере, полость с регулируемой упругостью, сообщенную с вихревой камерой и через зазор с выходным соплом (RU №2144440, 20.01.2000 г.).A known method of exciting fluid flow oscillations, namely, that the fluid is twisted under the same pressure and creates at least two oppositely directed vortices, the periphery of which is hydraulically connected with a cavity with adjustable elasticity, and an oscillator for implementing this method, which contains a vortex chamber with channels twist, in at least two planes of its cross section with a mutually opposite twist orientation and connected to the pressure line, the central body installed with Azores in the vortex chamber with adjustable elasticity cavity communicating with the swirl chamber and through the gap to the outlet nozzle (RU №2144440, 20.01.2000 g).
Недостатками известного способа и устройства являются выполнение каналов закрутки в вихревой камере и зазора для сообщения полости с регулируемой упругостью с выходным соплом на периферии формируемых противоположно направленных вихрей. Это приводит к их преждевременному смешиванию, торможению, уменьшению накапливаемой энергии в полости с регулируемой упругостью и величины колебаний расхода через выходное сопло. На периферии образованных вихрей величина центробежного давления максимальна и выполнение здесь каналов закрутки приводит к необходимости использовать высокое давление в напорной магистрали для сохранения интенсивности закрученного потока и величины колебаний расхода.The disadvantages of the known method and device are the implementation of the swirl channels in the vortex chamber and the gap for communicating the cavity with adjustable elasticity with the output nozzle on the periphery of the oppositely formed vortices. This leads to their premature mixing, inhibition, reduction of the accumulated energy in the cavity with adjustable elasticity and the magnitude of fluctuations in flow rate through the output nozzle. At the periphery of the formed vortices, the centrifugal pressure is maximum and the execution of the swirl channels here necessitates the use of high pressure in the pressure line to maintain the intensity of the swirling flow and the magnitude of the flow fluctuations.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату при реализации является способ генерирования колебаний жидкостного потока, включающий закручивание жидкости под одинаковым давлением в двух противоположных направлениях в виде вихрей, разделенных промежуточным соплом, при этом один из них связывают с полостью с регулируемой упругостью, а другой с выходным соплом, а также гидродинамический генератор колебаний для его осуществления, содержащий напорную магистраль, вихревую камеру с каналами закрутки, соединенными с выходным соплом и каналами закрутки противоположной ориентации, соединенными с полостью с регулируемой упругостью, промежуточное сопло, разделяющее каналы закрутки и каналы закрутки противоположной ориентации, а также центральное тело, установленное в вихревой камере с зазором между ее боковой стенкой и промежуточным соплом (RU №2296894, 10.04.2007 г.).The closest in technical essence and the achieved result when implemented is a method of generating fluid flow oscillations, including twisting the fluid under the same pressure in two opposite directions in the form of vortices separated by an intermediate nozzle, one of them being connected with a cavity with adjustable elasticity, and the other with an output nozzle, as well as a hydrodynamic oscillation generator for its implementation, containing a pressure line, a vortex chamber with swirl channels connected to an inlet nozzle and twist channels of opposite orientation connected to a cavity with adjustable elasticity, an intermediate nozzle separating twist channels and twist channels of opposite orientation, as well as a central body installed in a vortex chamber with a gap between its side wall and an intermediate nozzle (RU No. 2296894, April 10, 2007).
К недостаткам способа и его генератора можно отнести наличие промежуточного сужающегося сопла в вихревой камере на пути потока жидкости, движущегося с ускорением из полости с регулируемой упругостью через зазор к выходному соплу. Дополнительное гидравлическое сопротивление, которое создает промежуточное сопло, приводит к снижению эффективности управления закрученным потоком перед выходным соплом и ограничивает величину колебаний расхода через него. К недостаткам можно отнести и то, что каналы закрутки и каналы закрутки противоположной ориентации выполнены в вихревой камере на периферии формируемых вихрей, а значит, создается максимальная величина противодавления для подачи жидкости из напорной магистрали, что приводит к необходимости дополнительно увеличивать в ней давление для поддержания рабочих параметров.The disadvantages of the method and its generator include the presence of an intermediate tapering nozzle in the vortex chamber along the path of a fluid flow moving with acceleration from a cavity with adjustable elasticity through the gap to the outlet nozzle. Additional hydraulic resistance, which creates an intermediate nozzle, reduces the efficiency of control of the swirling flow in front of the output nozzle and limits the amount of fluctuation in the flow through it. The disadvantages include the fact that the swirl channels and swirl channels of opposite orientation are made in the vortex chamber at the periphery of the formed vortices, which means that a maximum back pressure is created to supply fluid from the pressure line, which leads to the need to additionally increase the pressure in it to maintain workers parameters.
Задачей данного изобретения являются повышение эффективности генерирования колебаний потока за счет оптимального преобразования постоянного потока жидкости в пульсирующий поток и увеличение интенсивности колебаний за счет уменьшения гидравлических потерь.The objective of the invention is to increase the efficiency of generating flow oscillations due to the optimal conversion of a constant fluid flow into a pulsating flow and to increase the intensity of vibrations by reducing hydraulic losses.
Решение поставленной задачи достигается при использовании известного способа генерирования колебаний жидкостного потока в окружающей среде, состоящего в том, что жидкость с одинаковым давлением подачи закручивают не менее чем в двух потоках противоположного направления и разделяют, один из них связывают с полостью с регулируемой упругостью, а другой с выходным соплом, согласно изобретению жидкость предварительно разделяют, по крайней мере, на два потока до закручивания, закручивают их с разными скоростями и при этом разделяют, закрученный поток с меньшей скоростью связывают, по крайней мере, с одной полостью с регулируемой упругостью с помощью канала, а закрученный поток с большей скоростью - с выходным соплом.The solution to this problem is achieved by using the known method of generating fluid flow oscillations in the environment, consisting in the fact that a fluid with the same supply pressure is twisted in at least two flows of the opposite direction and separated, one of them is connected with a cavity with adjustable elasticity, and the other with the outlet nozzle, according to the invention, the liquid is preliminarily divided into at least two streams before twisting, twisting them at different speeds and at the same time separating them, twisting This flow is associated with a lower velocity with at least one cavity with adjustable elasticity by means of a channel, and a swirling flow with a higher velocity is associated with the outlet nozzle.
Для обеспечения максимальной гидравлической связи целесообразно эту связь осуществить через периферию закрученного потока с меньшей скоростью как области, обладающей максимальным центробежным давлением.To ensure maximum hydraulic connection, it is advisable to carry out this connection through the periphery of the swirling flow at a lower speed as the region with maximum centrifugal pressure.
С целью дополнительного регулирования величины упругости полости с учетом ее упругих характеристик и силы взаимодействия целесообразно связь с закрученным потоком осуществить с помощью канала внутри или снаружи полости с регулируемой упругостью.In order to further control the elasticity of the cavity, taking into account its elastic characteristics and the interaction force, it is advisable to communicate with the swirling flow using a channel inside or outside the cavity with adjustable elasticity.
Связь закрученного потока с большей скоростью с выходным соплом обеспечивает регулирование расхода через него, использование при этом связи с дополнительной полостью с регулируемой упругостью расширяет диапазон регулирования за счет дополнительно накапливаемой упругой энергии.The connection of the swirling flow with a higher speed with the output nozzle provides flow rate control through it, the use of communication with an additional cavity with adjustable elasticity expands the control range due to the additional accumulated elastic energy.
Частотно-амплитудные параметры колебаний определяются объемом и величиной регулируемой упругости полости, при использовании газовой полости целесообразно регулировать величину ее упругости с помощью давления, например в напорной магистрали или в окружающей среде.The frequency-amplitude parameters of the oscillations are determined by the volume and magnitude of the adjustable elasticity of the cavity, when using a gas cavity, it is advisable to adjust the magnitude of its elasticity using pressure, for example, in a pressure line or in the environment.
Поставленная задача решается также тем, что в известном генераторе колебаний жидкостного потока, содержащем напорную магистраль, соединенную с вихревой камерой, каналы закрутки, выходное сопло, соединенное с каналами закрутки, и полость с регулируемой упругостью, соединенную с каналами закрутки противоположной ориентации, согласно изобретению каналы закрутки и каналы закрутки противоположной ориентации выполнены в боковой стенке вихревой камеры, при этом каналы закрутки выполнены на меньшем радиусе боковой стенки вихревой камеры и соединены с выходным соплом, а каналы закрутки противоположной ориентации выполнены на большем радиусе боковой стенки вихревой камеры и соединены через канал с закрытой с другой стороны трубой, в которой вдоль ее длины установлена, по крайней мере, одна полость с регулируемой упругостью, отделенная от трубы и канала герметичной эластичной оболочкой, причем между каналами закрутки и каналами закрутки противоположной ориентации установлена перегородка, по крайней мере, с одним сквозным каналом.The problem is also solved by the fact that in the known generator of fluid flow oscillations containing a pressure line connected to a vortex chamber, swirl channels, an output nozzle connected to swirl channels, and a cavity with adjustable elasticity connected to swirl channels of opposite orientation, according to the invention, the channels swirls and swirl channels of opposite orientation are made in the side wall of the swirl chamber, while swirl channels are made on a smaller radius of the side wall of the swirl chamber and are connected to the outlet nozzle, and the swirl channels of opposite orientation are made on a larger radius of the side wall of the vortex chamber and are connected through the channel to the pipe closed on the other side, in which at least one cavity with adjustable elasticity is installed along its length, separated from the pipe and channel sealed elastic shell, and between the twist channels and twist channels of opposite orientation, a partition is installed with at least one through channel.
Для регулирования потока жидкости от каналов закрутки противоположной ориентации в канал с целью регулирования силы сжатия полости с регулируемой упругостью целесообразно установить между ними дополнительную перегородку, по крайней мере, с одним дополнительным сквозным каналом. Использование сквозного канала на радиусе боковой стенки вихревой камеры не меньше, чем величина большего радиуса боковой стенки вихревой камеры приводит к уменьшению скорости вращения и влияния потоков друг на друга при закручивании. Выполнение дополнительного сквозного канала между боковой стенкой вихревой камеры и дополнительной перегородкой способствует оптимальному преобразованию постоянного потока нагнетаемой жидкости в пульсирующий. В обоих случаях выполнения сквозного канала и дополнительного сквозного канала целесообразно перегородку соединить с дополнительной перегородкой.To regulate the fluid flow from the swirl channels of opposite orientation into the channel in order to regulate the compression force of the cavity with adjustable elasticity, it is advisable to install between them an additional partition with at least one additional through channel. The use of a through channel at the radius of the side wall of the vortex chamber is not less than the larger radius of the side wall of the vortex chamber leads to a decrease in the rotation speed and the influence of flows on each other during twisting. The implementation of an additional through channel between the side wall of the vortex chamber and the additional partition contributes to the optimal conversion of a constant flow of injected fluid into a pulsating one. In both cases, the implementation of the through channel and the additional through channel, it is advisable to connect the partition to the additional partition.
С целью предотвращения преждевременного смешивания и торможения противоположно закрученных потоков целесообразно сквозной канал снабдить обратным клапаном.In order to prevent premature mixing and braking of oppositely swirling flows, it is advisable to provide a through channel with a check valve.
При работе генератора колебаний потока происходит периодическое закручивание жидкости перед выходным соплом и остановка вращения с последующим выбросом жидкости в окружающую среду. Для уменьшения времени, затрачиваемого на закручивание жидкости после остановки, целесообразно напротив выходного сопла установить дополнительную камеру закручивания, в которой часть потока будет по инерции сохранять вращательное движение. При этом дополнительную камеру закручивания целесообразно установить в перегородке. При работе генератора в газовой окружающей среде использование дополнительной вихревой камеры напротив выходного сопла приводит к увеличению амплитуды колебаний расхода за счет увеличенного объема газовой полости, образованной в дополнительной вихревой камере на оси закрученного, с помощью каналов закрутки, потока жидкости.During operation of the flow oscillation generator, the fluid periodically swirls in front of the outlet nozzle and stops rotation, followed by the release of fluid into the environment. To reduce the time spent on twisting the liquid after stopping, it is advisable to install an additional twisting chamber opposite the outlet nozzle, in which part of the flow will retain rotational motion by inertia. In this case, it is advisable to install an additional twisting chamber in the partition. When the generator is operating in a gaseous environment, the use of an additional vortex chamber opposite the outlet nozzle leads to an increase in the amplitude of flow fluctuations due to the increased volume of the gas cavity formed in the additional vortex chamber on the axis of the fluid flow swirling using swirl channels.
Для расширения амплитудно-частотного диапазона колебаний при работе генератора целесообразно использовать дополнительную полость с регулируемой упругостью, установленную в дополнительной камере закручивания, при этом в качестве регулируемой упругости использовать инертный газ или пружину, отделенные от жидкости с помощью мембраны. Для регулирования величины упругости дополнительной полости целесообразно заполнить ее инертным газом под избыточным давлением с помощью клапанного устройства, при этом с целью предотвращения разрушения мембраны установить перед ней перфорированную перегородку.To expand the amplitude-frequency range of oscillations during operation of the generator, it is advisable to use an additional cavity with adjustable elasticity installed in an additional twisting chamber, while using an inert gas or spring separated from the liquid using a membrane as adjustable elasticity. To control the elasticity of the additional cavity, it is advisable to fill it with an inert gas under excess pressure using a valve device, while in order to prevent destruction of the membrane, install a perforated partition in front of it.
Для регулирования массы вращающейся жидкости в зависимости от величины расхода из напорной магистрали целесообразно выходное сопло сделать подвижным, например подпружинить относительно вихревой камеры.To regulate the mass of the rotating fluid, depending on the flow rate from the pressure line, it is advisable to make the output nozzle movable, for example, to spring relative to the vortex chamber.
Величина регулируемой упругости полости зависит и от величины упругости материала герметичной эластичной оболочки. С целью исключения влияния упругости материала целесообразно герметичную эластичную оболочку выполнить внутри канала в виде резиновой трубки, закрытой с двух торцов и установленной в жесткой перфорированной трубе, или в виде армированной резиновой трубки. Для регулирования частотного диапазона колебаний, а также компенсации высокого давления в окружающей среде и в напорной магистрали резиновая трубка и армированная резиновая трубка могут быть заполнены инертным газом под избыточным давлением через клапанное устройство.The magnitude of the adjustable elasticity of the cavity also depends on the magnitude of the elasticity of the material of the sealed elastic shell. In order to eliminate the influence of the elasticity of the material, it is advisable to carry out a sealed elastic shell inside the channel in the form of a rubber tube closed at two ends and installed in a rigid perforated pipe, or in the form of a reinforced rubber tube. To regulate the frequency range of oscillations, as well as to compensate for high pressure in the environment and in the pressure line, the rubber tube and reinforced rubber tube can be filled with inert gas under excess pressure through a valve device.
При совместном использовании регулируемой упругости полости и упругости материала герметичной эластичной оболочки, выполненной в виде резиновой трубки, целесообразно внутри нее выполнить канал. При этом резиновая трубка, заглушенная с одного торца и соединенная другим торцом с трубой, образует между ней и резиновой трубкой полость с регулируемой упругостью. Труба может быть заполнена инертным газом под избыточным давлением через клапанное устройство, а при использовании высоких значений избыточного давления целесообразно канал расположить в жесткой перфорированной трубе, которая установлена внутри герметичной эластичной оболочки в виде резиновой трубки, один торец которой заглушен, а другой соединен с трубой. Исполнение герметичной эластичной оболочки в виде трубки позволяет увеличить площадь и силу взаимодействия полости с регулируемой упругостью с жидкостью в канале, а также уменьшить радиальные габариты устройства.When using adjustable cavity elasticity and material elasticity of a sealed elastic shell made in the form of a rubber tube, it is advisable to make a channel inside it. In this case, the rubber tube, muffled from one end and connected with the other end to the pipe, forms a cavity with adjustable elasticity between it and the rubber tube. The pipe can be filled with inert gas under overpressure through a valve device, and when using high values of overpressure, it is advisable to place the channel in a rigid perforated pipe, which is installed inside a sealed elastic shell in the form of a rubber tube, one end of which is plugged and the other is connected to the pipe. The execution of a sealed elastic shell in the form of a tube allows you to increase the area and the force of interaction of the cavity with adjustable elasticity with the liquid in the channel, as well as reduce the radial dimensions of the device.
В заявляемом изобретении реализуется механизм генерации колебаний расхода жидкости, позволяющий получить новый технический результат, который заключается в том, что управление движением жидкости в генераторе происходит с помощью не менее чем двух разделенных и противоположно закрученных с разными скоростями потоков, один из которых связан с накопителем упругой энергии сжатия в виде полости с регулируемой упругостью, а другой - с выходным соплом.The claimed invention implements a mechanism for generating fluctuations in fluid flow, which allows to obtain a new technical result, which consists in the fact that the fluid motion in the generator is controlled by at least two separated and oppositely swirled with different flow rates, one of which is connected with an elastic storage compression energy in the form of a cavity with adjustable elasticity, and the other with an output nozzle.
Закручивание потоков в вихревой камере генератора используется для создания большого гидравлического сопротивления движению жидкости как временно блокирующих элементов за счет большей тангенциальной составляющей скорости по сравнению с радиальной составляющей. При этом закрученный поток с меньшей скоростью обеспечивает с помощью канала подачу жидкости в полость с регулируемой упругостью, где энергия движения жидкости преобразуется в потенциальную энергию упругого сжатия. Одновременно закрученный поток с большей скоростью блокирует движение жидкости со стороны закрученного потока с меньшей скоростью и движение жидкости через выходное сопло генератора. Обладая большей тангенциальной составляющей скорости, закрученный поток обеспечивает надежное блокирование движения жидкости к выходному соплу.The swirling of flows in the vortex chamber of the generator is used to create a large hydraulic resistance to the movement of the liquid as temporarily blocking elements due to the greater tangential component of the velocity compared to the radial component. In this case, the swirling flow at a slower speed ensures the supply of fluid into the cavity with adjustable elasticity, where the energy of fluid motion is converted into potential energy of elastic compression. At the same time, the swirling flow with greater speed blocks the movement of fluid from the swirling flow side at a lower speed and the movement of fluid through the output nozzle of the generator. With a larger tangential component of the velocity, the swirling flow provides reliable blocking of the movement of fluid to the output nozzle.
Мощность колебаний потока зависит от величины накапливаемой упругой энергии в полости с регулируемой упругостью, массы жидкости в канале, на которую действует выталкивающая упругая сила, и гидравлического сопротивления на пути движения жидкости от полости с регулируемой упругостью через канал к выходному соплу.The power of the flow oscillations depends on the amount of accumulated elastic energy in the cavity with adjustable elasticity, the mass of the liquid in the channel that is affected by the buoyant elastic force, and the hydraulic resistance on the way the liquid moves from the cavity with adjustable elasticity through the channel to the outlet nozzle.
Величина накапливаемой упругой энергии зависит от интенсивности вращения противоположно закрученных потоков и максимальна при их разделении. Эффективное разделение потоков обеспечивается до закручивания и во время закручивания, при которых происходит сжатие полости с регулируемой упругостью за счет действия напора массы жидкости через канал от закрученного потока с меньшей скоростью.The amount of accumulated elastic energy depends on the intensity of rotation of oppositely swirling flows and is maximum when they are separated. Effective flow separation is ensured before swirling and during swirling, in which a cavity with controlled elasticity is compressed due to the action of the pressure of the mass of liquid through the channel from the swirling stream at a lower speed.
При выталкивании массы жидкости под действием сил регулируемой упругости полости обратно через канал обеспечивается эффективное торможение закрученных потоков и снятие их блокирующего действия на жидкость, движущуюся к выходному соплу. Эффективность торможения зависит от величины массы жидкости, движущейся с ускорением через канал в сторону выходного сопла. При этом на пути движения жидкости минимальное сопротивление обеспечивается более прямолинейным, в отличие от прототипа, движением с регулируемым проходным сечением.When the mass of fluid is pushed out under the action of forces of controlled elasticity of the cavity back through the channel, effective braking of swirling flows and removal of their blocking effect on the fluid moving to the outlet nozzle is provided. The braking efficiency depends on the mass of fluid moving with acceleration through the channel towards the outlet nozzle. In this case, the minimum resistance on the path of fluid movement is provided by a more straightforward, in contrast to the prototype, movement with an adjustable flow area.
В конструкции генератора колебаний жидкостного потока эффективность преобразования поступательного потока жидкости в пульсирующий обеспечивается за счет выполнения каналов закрутки и каналов закрутки противоположной ориентации на разных радиусах боковой стенки вихревой камеры, в отличие от прототипа, в котором закручивание потоков происходит на одинаковых радиусах, где центробежное давление максимальное, а значит, максимально и сопротивление движению жидкости из напорной магистрали. Энергетически более выгодна подача жидкости в каналы закрутки в область закрученного потока, где давление ниже, чем на периферии, т.е. на меньшем радиусе корпуса вихревой камеры. Согласно закону о постоянстве циркуляции, использующегося в теории центробежных вихревых форсунок [Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М., 1953. С.63], закручивание жидкости с помощью каналов закрутки на меньшем радиусе позволяет достичь большей тангенциальной составляющей скорости перед выходным соплом, эффективнее блокировать выход жидкости из него и увеличить величину накапливаемой упругой энергии. Подача жидкости через каналы закрутки на меньшем радиусе позволяет существенно уменьшить энергетические потери в них, увеличить мощность закрученного потока и величину колебаний расхода.In the design of the fluid flow oscillation generator, the efficiency of converting the fluid flow into pulsating is ensured by performing swirl channels and swirl channels of opposite orientation at different radii of the side wall of the vortex chamber, in contrast to the prototype, in which swirling flows occurs at the same radii, where the centrifugal pressure is maximum , which means maximum resistance to fluid movement from the pressure line. It is energetically more advantageous to supply fluid to the swirl channels in the swirl flow region, where the pressure is lower than at the periphery, i.e. at a smaller radius of the body of the vortex chamber. According to the law on the constancy of circulation, used in the theory of centrifugal vortex nozzles [G. Abramovich Applied gas dynamics. M., 1953. P.63], twisting the fluid using swirl channels at a smaller radius allows you to achieve a larger tangential velocity component in front of the output nozzle, more efficiently block the fluid out of it and increase the amount of accumulated elastic energy. The flow of fluid through the swirl channels at a smaller radius can significantly reduce energy losses in them, increase the power of the swirling flow and the magnitude of the flow fluctuations.
Для эффективного разделения противоположно закрученных потоков с целью предотвращения от преждевременного торможения между каналами закрутки и каналами закрутки противоположной ориентации установлена перегородка со сквозным каналом, например, в виде цилиндрических отверстий. Эти отверстия не передают воздействия друг на друга моментов сил при вращении потоков, но обеспечивают эффективную передачу действия центробежных сил, которые удерживают накапливаемую массу жидкости, сжимающую полость с регулируемой упругостью. Для временного накапливания жидкости каналы закрутки противоположной ориентации, выполненные на большем радиусе боковой стенки вихревой камеры, соединяют через канал с закрытой с другой стороны трубой, в которой вдоль ее длины установлена, по крайней мере, одна полость с регулируемой упругостью, отделенная от трубы и канала герметичной эластичной оболочкой. Труба, закрытая с одной стороны, защищает полость с регулируемой упругостью от действия давления в напорной магистрали, а герметичная эластичная оболочка - от действия давления жидкости в канале. Исполнение полости с регулируемой упругостью вдоль канала позволяет регулировать величину массы жидкости, сжимающую полость, в зависимости от интенсивности вращения потоков в вихревой камере. При работе генератора масса жидкости взаимодействует с полостью с регулируемой упругостью через герметичную эластичную оболочку и совершает в канале возвратно-поступательное движение. Выполнение полости с регулируемой упругостью вдоль канала в трубном варианте исполнения за счет максимальной площади взаимодействия позволяет достигать больших величин сил упругости, действующих на жидкость в канале при использовании минимальных радиальных габаритов устройства. Регулирование величины сил упругости можно производить с помощью установки в трубе двух и более полостей с разными значениями регулируемых упругостей, что позволяет расширить диапазон излучаемых частот колебаний и увеличить надежность устройства в целом.For effective separation of oppositely swirling flows in order to prevent premature braking between the swirl channels and swirl channels of opposite orientation, a partition is installed with a through channel, for example, in the form of cylindrical holes. These holes do not transmit the influence of the moments of forces on each other during the rotation of the flows, but provide an effective transmission of the action of centrifugal forces that hold the accumulated mass of liquid, compressing the cavity with adjustable elasticity. To temporarily accumulate liquid, the swirl channels of the opposite orientation, made on a larger radius of the side wall of the vortex chamber, are connected through the channel to the pipe closed on the other side, in which at least one cavity with adjustable elasticity, separated from the pipe and channel, is installed along its length sealed elastic sheath. A pipe, closed on one side, protects a cavity with adjustable elasticity from the action of pressure in the pressure line, and a sealed elastic shell - from the action of fluid pressure in the channel. The execution of the cavity with adjustable elasticity along the channel allows you to adjust the magnitude of the mass of fluid compressing the cavity, depending on the intensity of rotation of the flows in the vortex chamber. During operation of the generator, the mass of fluid interacts with a cavity with adjustable elasticity through a sealed elastic shell and makes a reciprocating movement in the channel. The implementation of the cavity with adjustable elasticity along the channel in the pipe version due to the maximum interaction area allows you to achieve large values of the elastic forces acting on the liquid in the channel using the minimum radial dimensions of the device. The regulation of the magnitude of the elastic forces can be done by installing two or more cavities in the pipe with different values of adjustable elasticities, which allows you to expand the range of radiated vibration frequencies and increase the reliability of the device as a whole.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.These advantages, as well as features of the present invention are illustrated by a variant of its implementation with reference to the accompanying drawings.
На фиг.1 дана схема генератора колебаний жидкостного потока при выполнении его по основной формуле,Figure 1 is a diagram of a generator of oscillations of a liquid stream when it is performed according to the basic formula,
на фиг.2 - разрез А-А и В-В на фиг.1,figure 2 is a section aa and bb in figure 1,
на фиг.3 - вариант его выполнения с дополнениями по п.9,figure 3 is a variant of its implementation with additions according to claim 9,
на фиг.4 - вариант его выполнения с дополнениями по пп.10, 13.figure 4 is a variant of its implementation with additions to PP.10, 13.
Поскольку заявленный способ реализуется при работе заявляемого генератора колебаний, то описание способа приведено при изложении раздела описания работы устройства.Since the claimed method is implemented during the operation of the inventive oscillation generator, a description of the method is given in the presentation section of the description of the operation of the device.
Генератор колебаний жидкостного потока содержит вихревую камеру (1) с каналами закрутки (2) и каналами закрутки противоположной ориентации (3), выполненные на разных радиусах в боковой стенке вихревой камеры (1). Внутри вихревой камеры (1) между каналами закрутки (2) и каналами закрутки противоположной ориентации (3) установлена перегородка (4) со сквозным каналом (5). Напротив перегородки (4) со стороны каналов закрутки (2) установлено выходное сопло (6).The oscillator of the fluid flow contains a vortex chamber (1) with swirl channels (2) and swirl channels of opposite orientation (3), made at different radii in the side wall of the swirl chamber (1). Inside the vortex chamber (1) between the swirl channels (2) and swirl channels of opposite orientation (3), a partition (4) with a through channel (5) is installed. Opposite the partition (4) from the side of the swirl channels (2), an output nozzle (6) is installed.
С другой стороны перегородки (4), со стороны каналов закрутки противоположной ориентации (3), с вихревой камерой (1) соединена труба (7), закрытая с другой стороны. В трубе (7) установлена полость с регулируемой упругостью (8) с образованием канала (9). Полость с регулируемой упругостью (8) отделена от трубы (7) и от канала (9) герметичной эластичной оболочкой (10). Для подачи жидкости под давлением в каналы закрутки (2) и каналы закрутки противоположной ориентации (3) используют напорную магистраль (11). Между трубой (7) и вихревой камерой (1) может быть установлена дополнительная перегородка (12), по крайней мере, с одним дополнительным сквозным каналом (13), а в перегородке (4) может быть выполнена дополнительная вихревая камера (14).On the other side of the partition (4), on the side of the swirl channels of opposite orientation (3), a pipe (7) is closed to the vortex chamber (1), closed on the other side. A cavity with adjustable elasticity (8) is installed in the pipe (7) to form a channel (9). A cavity with adjustable elasticity (8) is separated from the pipe (7) and from the channel (9) by a tight elastic shell (10). To supply fluid under pressure to the swirl channels (2) and swirl channels of the opposite orientation (3), a pressure line (11) is used. An additional partition (12) with at least one additional through channel (13) can be installed between the pipe (7) and the vortex chamber (1), and an additional vortex chamber (14) can be made in the partition (4).
Генератор колебаний жидкостного потока работает следующим образом. Предварительно в зависимости от диапазона рабочих величин расхода и давления в напорной магистрали (11), а также давления в окружающей среде производят расчет геометрических параметров генератора и величины регулируемой упругости полости (8).The oscillator fluid flow is as follows. Preliminarily, depending on the range of operating values of the flow rate and pressure in the pressure line (11), as well as the pressure in the environment, the geometric parameters of the generator and the controlled cavity elasticity are calculated (8).
Генератор колебаний жидкостного потока закрепляют в напорной магистрали (11), например, с помощью вихревой камеры (1). Затем жидкость из напорной магистрали (11) подают в каналы закрутки (2) и каналы закрутки противоположной ориентации (3), выполненные в боковой стенки вихревой камеры (1). Закрученный с помощью каналов закрутки (2) поток благодаря большой тангенциальной составляющей скорости блокирует движение жидкости через выходное сопло (6). Одновременно с помощью центробежного давления этого потока блокируется движение жидкости через сквозной канал (5) со стороны противоположно закрученного с помощью каналов закрутки противоположной ориентации (3) потока. Блокирование противоположно закрученного потока происходит без его торможения, поскольку сквозной канал (5) не передает действия момента силы от закрученного, с помощью каналов закрутки (2), потока.The oscillator of the fluid flow is fixed in the pressure line (11), for example, using a vortex chamber (1). Then the liquid from the pressure line (11) is fed into the swirl channels (2) and swirl channels of the opposite orientation (3), made in the side wall of the vortex chamber (1). The flow swirled by means of swirl channels (2), thanks to the large tangential velocity component, blocks the movement of fluid through the outlet nozzle (6). At the same time, the centrifugal pressure of this flow blocks the movement of fluid through the through channel (5) from the opposite direction of flow through the swirl channels (3) of the opposite orientation. Blocking of an oppositely swirling flow occurs without its braking, since the through channel (5) does not transmit the action of the moment of force from the swirling flow using swirl channels (2).
Закрученный с помощью каналов закрутки противоположной ориентации (3), поток жидкости поступает через канал (9) в закрытую с другой стороны трубу (7) и сжимает расположенную вдоль канала (9) полость с регулируемой упругостью (8), закрытую герметичной эластичной оболочкой (10). При этом давление в полости с регулируемой упругостью (8) увеличивается за счет движения по инерции массы жидкости в канале (9) до величины, превышающей величину центробежного давления в сквозном канале (5). При достижении критической величины сжатия и силы упругости происходит торможение сначала закрученного каналами закрутки противоположной ориентации (3) потока, уменьшение центробежного давления в сквозном канале (5), а затем торможение закрученного каналами закрутки (2) потока. В итоге присоединение движущейся массы жидкости из канала (9) к закрученным потокам приводит к их остановке и резкому выбросу жидкости через выходное сопло (6) в окружающую среду. После освобождения трубы (7) от избыточной массы жидкости и уменьшения давления в полости с регулируемой упругостью (8) процессы закручивания потоков в вихревой камере (1) возобновляются. Для увеличения величины давления сжатия полости с регулируемой упругостью (8) может быть установлена дополнительная перегородка (12), по крайней мере, с одним дополнительным сквозным каналом (13). При этом величина давления сжатия дополнительно регулируется центробежным давлением на дополнительном сквозном канале (13), который выполняется на соответствующем радиусе вихревой камеры (1). Перед выходным соплом (6) в перегородке (4) устанавливают дополнительную вихревую камеру (14), что позволяет уменьшить время и увеличить интенсивность закручивания потока.Twisted by means of swirl channels of opposite orientation (3), the fluid flow enters through the channel (9) into the pipe (7) closed on the other side and compresses a cavity with adjustable elasticity (8) located along the channel (9) and closed by a sealed elastic shell (10) ) In this case, the pressure in the cavity with adjustable elasticity (8) increases due to inertial motion of the mass of liquid in the channel (9) to a value exceeding the value of the centrifugal pressure in the through channel (5). Upon reaching a critical value of compression and elastic force, the flow is first decelerated by the swirl channels of the opposite orientation (3), the centrifugal pressure in the through channel (5) decreases, and then the flow is swirled by the swirl channels (2). As a result, the attachment of a moving mass of liquid from the channel (9) to swirling flows leads to their stop and a sharp discharge of liquid through the outlet nozzle (6) into the environment. After the pipe (7) is released from the excess liquid mass and the pressure in the cavity with adjustable elasticity (8) decreases, the swirling processes in the vortex chamber (1) resume. To increase the compression pressure of a cavity with adjustable elasticity (8), an additional partition (12) with at least one additional through channel (13) can be installed. In this case, the compression pressure is additionally regulated by centrifugal pressure on the additional through channel (13), which is performed on the corresponding radius of the vortex chamber (1). In front of the outlet nozzle (6), an additional vortex chamber (14) is installed in the partition (4), which makes it possible to reduce time and increase the rate of swirling of the flow.
Claims (24)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014101803/06A RU2533525C1 (en) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | Method of fluid flow vibration generation and vibration generator for method implementation |
| PCT/RU2014/000740 WO2015112052A1 (en) | 2014-01-22 | 2014-10-02 | Method for generating vibrations and generator for the implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014101803/06A RU2533525C1 (en) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | Method of fluid flow vibration generation and vibration generator for method implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2533525C1 true RU2533525C1 (en) | 2014-11-20 |
Family
ID=53382745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014101803/06A RU2533525C1 (en) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | Method of fluid flow vibration generation and vibration generator for method implementation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2533525C1 (en) |
| WO (1) | WO2015112052A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2560866C1 (en) * | 2014-10-27 | 2015-08-20 | Рустэм Наифович Камалов | Method of oscillations generation of liquid flow and generator of flow oscillations |
| RU2635740C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-11-15 | Рустэм Наифович Камалов | Method of liquid flow oscillations production and hydrodynamic oscillations generator |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3768520A (en) * | 1972-04-06 | 1973-10-30 | Westinghouse Electric Corp | Fluidic high pressure hydraulic pulsator |
| RU2087756C1 (en) * | 1994-04-27 | 1997-08-20 | Марчуков Евгений Ювенальевич | Method and device for generating oscillation of fluid flow |
| RU2144440C1 (en) * | 1998-08-24 | 2000-01-20 | Дыбленко Валерий Петрович | Method of excitation of liquid flow oscillations and hydrodynamic oscillator |
| RU2210011C2 (en) * | 2001-11-05 | 2003-08-10 | Зао "Нипиотстром" | Shock flow generator |
| RU2296894C2 (en) * | 2005-02-21 | 2007-04-10 | Камалов Рустэм Наифович | Method and device for generating oscillation of fluid flow |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010046667A1 (en) * | 2010-09-27 | 2012-03-29 | Airbus Operations Gmbh | Fluid actuator for influencing the flow along a flow surface and the blower and flow body with such a fluid actuator |
-
2014
- 2014-01-22 RU RU2014101803/06A patent/RU2533525C1/en not_active IP Right Cessation
- 2014-10-02 WO PCT/RU2014/000740 patent/WO2015112052A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3768520A (en) * | 1972-04-06 | 1973-10-30 | Westinghouse Electric Corp | Fluidic high pressure hydraulic pulsator |
| RU2087756C1 (en) * | 1994-04-27 | 1997-08-20 | Марчуков Евгений Ювенальевич | Method and device for generating oscillation of fluid flow |
| RU2144440C1 (en) * | 1998-08-24 | 2000-01-20 | Дыбленко Валерий Петрович | Method of excitation of liquid flow oscillations and hydrodynamic oscillator |
| RU2210011C2 (en) * | 2001-11-05 | 2003-08-10 | Зао "Нипиотстром" | Shock flow generator |
| RU2296894C2 (en) * | 2005-02-21 | 2007-04-10 | Камалов Рустэм Наифович | Method and device for generating oscillation of fluid flow |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2560866C1 (en) * | 2014-10-27 | 2015-08-20 | Рустэм Наифович Камалов | Method of oscillations generation of liquid flow and generator of flow oscillations |
| RU2635740C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-11-15 | Рустэм Наифович Камалов | Method of liquid flow oscillations production and hydrodynamic oscillations generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015112052A1 (en) | 2015-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2533525C1 (en) | Method of fluid flow vibration generation and vibration generator for method implementation | |
| RU2287118C1 (en) | Method for liberation of energy by means of rotary-translational motion of liquid and device for conversion and liberation of energy in liquid media | |
| RU2511888C1 (en) | Method to generate oscillations of liquid flow and hydrodynamic generator of oscillations for its realisation | |
| RU2560866C1 (en) | Method of oscillations generation of liquid flow and generator of flow oscillations | |
| CN109603601A (en) | A kind of entrance caliber size adjustable impinging streams mixer | |
| RU2635740C1 (en) | Method of liquid flow oscillations production and hydrodynamic oscillations generator | |
| RU2267364C1 (en) | Method of generation of oscillations of a fluid flow and a hydrodynamic generator of the oscillations | |
| RU2296894C2 (en) | Method and device for generating oscillation of fluid flow | |
| JP5959017B2 (en) | Bubble removing method and bubble removing apparatus | |
| EP3068543B1 (en) | A device and a hydrodynamic nozzle for a generation of a high pressure pulsating jet of a liquid without cavitation and saturated vapour | |
| RU2144440C1 (en) | Method of excitation of liquid flow oscillations and hydrodynamic oscillator | |
| EP2556262B1 (en) | Adjustable fluid pressure amplifier | |
| RU138045U1 (en) | CAVITATION HYDRAULIC DISPERSANT | |
| RU2087756C1 (en) | Method and device for generating oscillation of fluid flow | |
| US3153530A (en) | Apparatus for generating and transmitting sonic vibrations | |
| EA014266B1 (en) | Device and method for generating liquid flow oscillations | |
| RU140567U1 (en) | Vortex Oscillator | |
| RU2260147C2 (en) | Vortex injector | |
| RU2281389C2 (en) | Vibratory device for vibro-wave production bed and well screen treatment | |
| RU2517986C2 (en) | Fluid heating device | |
| RU146440U1 (en) | ACOUSTIC RADIATOR | |
| RU117817U1 (en) | FIRE EXTINGUISHER | |
| SU1049648A1 (en) | Hydraulic tool | |
| RU2391823C2 (en) | Food product production method | |
| US2980080A (en) | Karl-evert a |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180123 |