SU1670196A1 - Способ генерировани нелинейных колебаний и гидромеханический пульсатор - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет интенсифицировать технологические процессы генерацией нелинейных колебаний в гидромеханическом пульсаторе. Поток жидкости под давлением раздел ют на два потока, один из к-рых направл ют потребителю, в другом возбуждают колебани  расхода. Поток жидкости до разделени  закручивают с образованием полого жидкостного вихр  со свободной внутренней поверхностью. Отвод жидкости, раздел емой на два автономных потока, осуществл ют из периферийной зоны вихр . В свободную внутреннюю поверхность вихр  подвод т газ под давлением, не превышающем давление жидкости у потребител . Дл  создани  колебаний напорна  магистраль 14 св зана через регулируемый дроссель 3 с источником высокого давлени  жидкости. Камера 15 формировани  импульсов подключена к потребителю и магистрали 14. Камера 10 низкого давлени  св зана с источником сжатого газа линии 13 низкого давлени  и через прерыватель 16 расхода и дроссель 3 с камерой 15. Вихрева  камера установлена в линии св зи источника высокого давлени  с камерой 15 после дроссел  3 и выполнена в виде частично заполненной газом осесимметричной емкости 5 с тангенциальными противоположно направленными каналами 4, 7 подвода и отвода потока и осевым каналом 9, сообщенным через жиклер с камерой 10. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к гидравлическим машинам и предназначено для создания в жидкости периодических нелинейных колебаний при интенсификации технологических процессов смешения разнородных фаз, образования эмульсий и суспензий, очистки поверхностей и пр.

Цель изобретения - интенсификация технологических процессов.

На чертеже представлен гидромеханический пульсатор, с помощью которого реализуется способ генерирования нелинейных колебаний.

Пульсатор содержит корпус 1 с выполненным в нем патрубком 2 для подачи жидкости от источника высокого давления, соединенным с регулируемым дросселем 3, который подключен ктангенциальным каналам 4 подвода осесимметричной емкости 5, в боковых стенках 6 которой выполнены тангенциальные каналы 7 отвода, противоположно направленные по отношению к каналам 4. В торцовой стенке 8 емкости 5 выполнен осевой канал 9, подсоединенный к камере 10 низкого давления, которая может быть снабжена краном 11, соединяющим ее с источником сжатого газа, и краном 12, соединяющим камеру 10 с линией 13 низкого давления. Тангенциальные каналы 7 отвода подсоединены к напорной магистрали 14, которая через камеру 15 формирования импульса и прерыватель 16 расхода сообщена с камерой 10 низкого давления. В данном случае в качестве прерывателя 16 использован подпружиненный насадок, контактирующий с диском 17 с отверстиями 18, периодически соединяющими выходную часть напорной магистрали 14 с линией 13 пониженного давления. Для управления амплитудой генерируемых колебаний в камере . 15 формирования импульса, соединяющей напорную магистраль 14 с прерывателем 16, может быть установлен регулируемый дроссель 19. Камера 15 соединена с потребителем 20.

При подаче через патрубок 2 в корпус 1 пульсатора жидкости под давлением, она через дроссель 3 поступает к тангенциальным каналам 4 и образует полый жидкостный вихрь в емкости 5, создавая центробежное давление на стенки 6. истекает через тангенциальные каналы 7 отвода в напорную магистраль 14 и поступает по ней через камеру 15 к потребителю'20.

При работе прерывателя 16 расхода скорости течения жидкости в напорной магистрали 14, расход через которую является суммой расходов жидкости, направляющихся потребителю 20 и через прерыватель 16.

Несмотря на резкое увеличение расхода жидкости, ее давление поддерживается на высоком уровне жидкостным вихрем в емкости 5. При закрытии отверстия 18 расход жидкости в камере 15 резко падает, инерци10 онность заполняющего ее столба жидкости приводит к возникновению гидроудара с крутым передним фронтом, который воздействует на потребителя 20.

Наличие наполненной газом приосевой зоны в емкости 5 разрывает связь жидкостного столба в магистрали 14 и в источнике жидкости с избыточным давлением.

Могут быть рекомендованы следующие режимы работы пульсатора.

А. Кран 12 приоткрыт до сечения, обеспечивающего истечение через него преимущественно жидкости, открыт кран 11, сообщающий приосевую эону емкости 5 через канал 9 с источником сжатого газа повы25 шейного давления Р_г. При этом диаметр жидкостного вихря в емкости 5 устанавливается исходя из обеспечения равенства давления подаваемого газа Р_г давлению на поверхности жидкостного вихря Р_в. Такой диаметр существует в случае, если давление подаваемого газа Р_г меньше, чем давление подаваемой жидкости Р_ж Для предотвращения попадания жидкости в газовую магистраль, давление газа должно превышать давление в жидкостном вихре на диаметре канала 9. На этом режиме давление вытеснения жидкости в напорную магистраль 14 обеспечивается давлением газа в емкости 5, а положение дросселя 3 определяет количе40 ство жидкости, поступающей к прерывателю 16 и потребителю 20.

Б. Закрыт кран 11, открыт кран 12. При этом канал 9 сообщает емкость 5 с линией 13 пониженного давления. Часть жидкости, 45 поступающей через тенгенциальные каналы 44, истекает через канал 9 в линию 13 При этом течение в емкости 5 подчиняется закону постоянства циркуляции, который обеспечивает центробежное давление на 50 стенки 6 емкости 5, близкое к разнице давлений в каналах 4 и линии 13. Это давление возбуждает ударную волну в магистрали 14 при перекрытии канала 18 прерывателем 6.

Таким образом, пульсатор позволяет 55 организовать серию периодических ударжидкости, например., при вращении диска 17 с отверстиями 18, периодически сообщающими выходную часть напорной магистрали 14 с линией 13 пониженного давления, открытые отверстия 18 приводит к росту них волн в жидкости за счет как энергии сжатого газа (режим А), так и закрученной жидкости (режим Б). Режимы выбирают исходя из эксплуатационных особенностей наличия источника сжатого газа, требуемо5 го давления в напорной магистрали, требуемой частоты следования ударных волн. Режим Б используется предпочтительно при более высоких потребных частотах Он характеризует также и тем, что емкость 5 од- 5 новременно выполняет функции сепаратора жидкости от газовых включений, так, что допускает присутствие пузырьков газа в линии подачи жидкости под давлением, которые должны быть полностью исключены в напорной магистрали 14.

Для получения максимальной амплитуды колебений целесообразно выбрать длину напорной магистрали 14 между емкостью 5 и камерой 15 резонансной равной целому числу полуволн колебаний давления в жидкости, наполняющей магистраль 14. При этом, кроме инерционных сил жидкости в магистрали 14 и упругости жидкостного вихря в емкости 5. используется еще и упругость жидкости в магистрали 14. Для подстройки собственной частоты гидросистемы к частоте прерывателя 16 следует изменять давление газа в емкости 5 (либо изменением давления наддува в режиме А, 25 либо изменением расхода жидкости через канал 9) положением крана 12.

Объем емкости 5 зависит от требуемой частоты нелинейных колебаний. В целом пульсатор обеспечивает генерирование пе- 30 риодических ударных волн в жидкости, амплитуда и крутизна переднего фронта которых в 5 - 9 раз превышает эти параметры у гармонических колебаний.

Claims (3)

1. Формула изобретения 35

   1. Способ генерирования нелинейных колебаний, заключающийся в том, что поток жидкости под давлением разделяют на два потока, один из которых направляют потребителю, а в другом возбуждают колебания расхода, отличающийся тем, что, с целью интенсификации технологических процессов, поток жидкости до его разделения закручивают с образованием полого жидкостного вихря со свободной внутренней поверхностью, причем отвод жидкости, разделяемой на два автономных потока, 10 осуществляют из переферийной зоны вихря.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в свободную внутреннюю поверхность вихря подводят газ под давлением, на

   15 превышающим давление жидкости у потребителя ю
3. 3. Гидромеханический пульсатор, содержащий напорную магистраль, связанную через регулируемый дроссель с

   20 источником высокого давления жидкости, камеру формирования импульса, подключенную к потребителю и напорной магистралиб камеру низкого давления, связанную с источником сжатия газа линией низкого давления и через прерыватель расхода и регулируемый дроссель с камерой формирования импульса, отличающийся тем, что он снабжен вихревой камерой, установленной в линии связи источника высокого давления с камерой магистралью после регулируемого дросселя и выполненной в виде частично заполненной газом осесимметричной емкости с тангенциальными противоположно направленными каналами подвода и отвода потока жидкости и осевым каналомб сообщенным через жиклер с камерой низкого давления.