RU55842U1

RU55842U1 - DEVICE FOR HYDROCAVITATION EROSION DESTRUCTION OF POPULATIONS, SEDIMENTS AND ROCK IN AQUATIC ENVIRONMENT

Info

Publication number: RU55842U1
Application number: RU2005141192/22U
Authority: RU
Inventors: Пётр Петрович Решетников; Владимир Борисович Грачев
Original assignee: Пётр Петрович Решетников; Владимир Борисович Грачев
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Устройство гидрокавитационного эрозионного разрушения наростов, отложении и горной породы в водной среде, содержащее пустотелый открытый с двух сторон корпус и тело кавитации, закрепленное в центре него продольно, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит пустотелый диффузор, корпус внутри представляет собой двухступенчатую цилиндрическую камеру, у которой диаметр первой ступени, являющейся входом устройства, равен 0,5 диаметра второй ступени или меньше этого, а тело кавитации является пустотелым конфузором с сужением его канала и внешней формы с волнообразной поверхностью по направлению движения струи от входа устройства, причем диффузор является съемным и своим меньшим диаметром ввинчивается внутрь второй ступени корпуса, проникая в нее на половину ее длины, а своим расширением образует выход устройства, хвостовик тела кавитации начинается на входе устройства, а его наконечник незначительно заходит в диффузор, при этом отношения наименьших диаметров диффузора и конфузора равно 1,25-2,0.A device for hydrocavitational erosive destruction of growths, sediment and rock in an aqueous medium, comprising a hollow body open on both sides and a cavitation body fixed longitudinally in the center thereof, characterized in that the device further comprises a hollow diffuser, the body inside is a two-stage cylindrical chamber, which the diameter of the first stage, which is the input of the device, is equal to or less than 0.5 of the diameter of the second stage, and the cavitation body is a hollow confuser with a narrowing e about the channel and the external shape with a wave-like surface in the direction of the jet’s movement from the device’s inlet, the diffuser being removable and screwed into the second stage of the housing with its smaller diameter, penetrating into it half its length, and by its expansion forming the device’s output, the shank of the cavitation body starts on the input of the device, and its tip slightly goes into the diffuser, while the ratio of the smallest diameters of the diffuser and confuser is 1.25-2.0.

Description

Устройство относится к областям строительства, горного дела, геологии и добычи полезных ископаемых и может быть использовано для бурения или разрушения естественных и искусственных препятствий.The device relates to the fields of construction, mining, geology and mining and can be used for drilling or destroying natural and artificial obstacles.

Широко известны устройства, использующие для разрушения преград гидравлический удар, недостатком которых является весьма высокое требуемое гидравлическое давление: 500-1000 атмосфер. Снизить гидравлическое давление возможно за счет возбуждения в струйном потоке кавитации.Widely known are devices that use hydraulic shock to break down barriers, the disadvantage of which is the very high required hydraulic pressure: 500-1000 atmospheres. It is possible to reduce hydraulic pressure due to excitation in the jet flow of cavitation.

Например, известно изобретение «Способ инициирования кавитирующей струи жидкости» (патент №2060344 по МПК Е 21 В 7/18, Бюл. №14 за 1996 г.), в котором описано устройство кавитации, содержащее корпус, внутри которого располагается тело кавитации (в известном изобретении - центральное тело), на вход которых подают исходную струю, а на выходе которых получают кавитирующкую струю.For example, the invention is known “Method for initiating a cavitating jet of liquid” (patent No. 2060344 for IPC E 21 B 7/18, Bull. No. 14 for 1996), which describes a cavitation device containing a housing inside which is located a cavitation body (in known invention - the central body), the input of which serves the original jet, and the output of which receive a cavitating jet.

Недостатком известного устройства является необходимость подавать на его вход пара от паровой магистрали или парового котла, что создает дополнительные неудобства. Но существеннее то, что в известном устройстве не определены геометрические формы и соотношения тела кавитации и полости корпуса, что определяет условия возбуждения кавитации и ее мощности.A disadvantage of the known device is the need to supply steam from a steam line or a steam boiler to its input, which creates additional inconvenience. But it is more significant that in the known device the geometric shapes and relationships of the cavitation body and the cavity of the body are not defined, which determines the conditions for the excitation of cavitation and its power.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является изобретение «Смеситель» (патент №2081689 по МПК B 01 F 5/00, Бюл. №17 за 1997 г.), содержащий пустотелый открытый с двух сторон корпус, внутри которого закреплено тело кавитации (в известном устройстве - кавитаторы).The closest in technical essence to the claimed device is the invention of the “Mixer” (patent No. 2081689 for IPC B 01 F 5/00, Bull. No. 17 for 1997), containing a hollow body open on both sides, inside of which a cavitation body is fixed ( in a known device, cavitators).

Данное известное устройство, имеющее простейший цилиндрический корпус и тело кавитации из нескольких усеченных конусов, не обладает оптимальной геометрией корпуса и тела кавитации для получения максимальной мощности кавитационного процесса, что подтверждают результаты исследований, проведенных авторами настоящей заявки.This known device, having a simple cylindrical body and a cavitation body of several truncated cones, does not have the optimal geometry of the body and cavitation body to obtain the maximum power of the cavitation process, which is confirmed by the results of studies conducted by the authors of this application.

Целью заявленного технического решения является устранение указанного выше недостатка, точнее - получение максимальной мощности кавитационной струи воды за счет оптимизации геометрической формы и соотношений отдельных частей тела кавитации и корпуса устройства.The purpose of the claimed technical solution is to eliminate the above drawback, more precisely, to obtain the maximum power of the cavitation jet of water by optimizing the geometric shape and ratios of the individual parts of the cavitation body and the device body.

Указанная цель достигается тем, что устройство гидрокавитационного эрозионного разрушения наростов, отложений и горной породы в водной среде, содержащее пустотелый открытый с двух сторон корпус и тело кавитации, закрепленное в центре него продольно, дополнительно содержит пустотелый диффузор, корпус внутри представляет собой двухступенчатую цилиндрическую камеру, у которой диаметр первой ступени, являющейся входом устройства, равен 0,5 диаметра второй ступени, а тело кавитации является пустотелым конфузором с сужением его канала и внешней формы с волнообразной поверхностью по направлению движения струи от входа устройства, причем диффузор является съемным и своим меньшим диаметром ввинчивается внутрь второй ступени корпуса, проникая в нее на половину ее длины, а своим расширением образует выход устройства, хвостовик тела кавитации начинается на входе устройства, а его наконечник заходит в диффузор, при этом отношения наименьших диаметров диффузора и конфузора равно 2,0.This goal is achieved by the fact that the device of hydrocavitational erosion destruction of growths, deposits and rocks in the aquatic environment, containing a hollow body open on both sides and a cavitation body fixed longitudinally in the center, additionally contains a hollow diffuser, the body inside is a two-stage cylindrical chamber, in which the diameter of the first stage, which is the input of the device, is equal to 0.5 of the diameter of the second stage, and the cavitation body is a hollow confuser with a narrowing of its channel and outside a circular shape with a wavy surface in the direction of the jet’s movement from the device’s inlet, the diffuser being removable and screwed into the second stage of the housing with its smaller diameter, penetrating into it half its length and forming the device’s exit with its extension, the shank of the cavitation body starts at the device’s inlet, and its tip enters the diffuser, while the ratio of the smallest diameters of the diffuser and confuser is 2.0.

Технический результат заявленного устройства состоит в увеличении мощности кавитационной струи в 2-3 раза, а также в существенном снижении стоимости оборудования, обусловленном снижением требуемого гидравлического давления до 90-200 атмосфер.The technical result of the claimed device is to increase the power of the cavitation jet by 2-3 times, as well as a significant reduction in the cost of equipment due to a decrease in the required hydraulic pressure to 90-200 atmospheres.

На фиг.1 представлен эскиз заявляемого устройства. Устройство содержит корпус 1 с первой ступенью 1.1 и второй ступенью 1.2, тело 2 кавитации с хвостиком 2.1 наконечником 2.2, волнообразной поверхностью 2.3 и каналом 2.4, диффузор 3 с наименьшим диаметром 3.1, расширением 3.2 и резьбой 3.3, рукав 4 для подачи воды с сочленяющим разъемом 4.1 и запорным механизмом 4.2.Figure 1 presents a sketch of the inventive device. The device comprises a housing 1 with a first stage 1.1 and a second stage 1.2, a cavitation body 2 with a tail 2.1, a tip 2.2, a wavy surface 2.3 and a channel 2.4, a diffuser 3 with a smallest diameter 3.1, extension 3.2 and a thread 3.3, a sleeve 4 for supplying water with an articulating connector 4.1 and locking mechanism 4.2.

Для пояснений также показаны направление 5 движения струи воды и оптимальное расстояние 6 до разрушаемой преграды 7.For clarification, the direction 5 of the water jet and the optimal distance 6 to the destructible barrier 7 are also shown.

Крепление, например, с помощью спиц тела 2 кавитации внутри корпуса 1 не показано в силу не принципиальности этого в рамках заявленного технического решения. По той же причине не показаны направляющие и удерживающие средства, ориентирующие устройство в пространстве.Mounting, for example, using the spokes of the cavitation body 2 inside the housing 1 is not shown due to the non-principle of this in the framework of the claimed technical solution. For the same reason, the guiding and holding means orienting the device in space are not shown.

Диаметр первой ступени 1.1 камеры корпуса 1 равен 0,5 диаметра второй ступени 1.2, а тело 2 кавитации является пустотелым конфузором с сужением его канала 2.4 и волнообразной поверхностью 2.3 по направлению 5 движения струи.The diameter of the first stage 1.1 of the chamber housing 1 is equal to 0.5 of the diameter of the second stage 1.2, and the cavitation body 2 is a hollow confuser with a narrowing of its channel 2.4 and a wavy surface 2.3 in the direction 5 of the jet.

Отношение наименьших диаметров диффузора 3 и конфузора 2 (соответственно 3.1 и 2.2 - диаметр наконечника) равно 2,0.The ratio of the smallest diameters of the diffuser 3 and confuser 2 (respectively 3.1 and 2.2 - the diameter of the tip) is 2.0.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Пусть устройство направлено на дне моря на горную породу 7 и удерживается на расстоянии 6 от этой преграды. Необходимо отметить, что экспериментально установлено, что наилучшие результаты устройство показывает при расстоянии до преграды от края диффузора 3 равном 20-1500 мм.Let the device is directed at the bottom of the sea to the rock 7 and held at a distance of 6 from this barrier. It should be noted that it has been experimentally established that the device shows the best results when the distance to the obstacle from the edge of the diffuser 3 is 20-1500 mm.

После чего открывают запорный механизм 4.2 и направляют струю воды по направлению 5 через устройство. В силу изменяющейся площади сечения устройства (максимальная - на входе устройства, затем при движении в первой ступени - постепенно уменьшается, далее во второй ступени - резко увеличивается, а затем на входе диффузора - резко уменьшается) водная струя испытывает вынужденные колебания. Эти колебания усиливаются за счет смешения двух потоков, проходящих разные пути через тело 2 кавитации и вне его, а также за счет волнообразной поверхности тела 2 кавитации. Устройство Then open the locking mechanism 4.2 and direct a stream of water in direction 5 through the device. Due to the changing cross-sectional area of the device (the maximum — at the input of the device, then gradually decreases during movement in the first stage, then sharply increases in the second stage, and then sharply decreases at the diffuser inlet), the water stream experiences forced vibrations. These oscillations are amplified due to the mixing of two flows passing different paths through the cavitation body 2 and outside it, as well as due to the wavy surface of the cavitation body 2. Device

представляет собой генератор колебаний, параметры которого подобраны экспериментально. Возникают микроударные волны (импульсы сжатия), вызывающие локальное нагревание среды и ионизацию, что приводит к разрушению находящихся в жидкости твердых тел (кавитационная эрозия), т.е. - преграды 7.is an oscillation generator, the parameters of which are selected experimentally. Microshock waves (compression pulses) arise, causing local heating of the medium and ionization, which leads to the destruction of solids in the liquid (cavitation erosion), i.e. - obstacles 7.

Claims

A device for hydrocavitational erosion destruction of growths, deposits and rocks in an aqueous medium, comprising a hollow body open on both sides and a cavitation body fixed longitudinally in the center, characterized in that the device further comprises a hollow diffuser, the body inside is a two-stage cylindrical chamber, where the diameter of the first stage, which is the input of the device, is equal to 0.5 of the diameter of the second stage, and the cavitation body is a hollow confuser with a narrowing of its channel and external form with a wavy surface in the direction of the jet from the device inlet, the diffuser being removable and screwing into the second stage of the housing with its smaller diameter, penetrating into it half its length, and by its expansion forming the device output, the shank of the cavitation body starts at the device input, and its tip enters the diffuser, while the ratio of the smallest diameters of the diffuser and confuser is 2.0.