SU1736630A1

SU1736630A1 - Method and apparatus for generating vibrations in liquid flow

Info

Publication number: SU1736630A1
Application number: SU894765860A
Authority: SU
Inventors: Владимир Георгиевич Базаров; Алексей Витальевич Байков; Валерий Петрович Дыбленко; Владимир Игоревич Жданов
Original assignee: Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1992-05-30

Abstract

Изобретение относитс к гидравлической технике и предназначено дл интенси- фикации технологических процессов очистки поверхностей от отложений, дл образовани эмульсий и суспензий. Способ состоит в том, что нагнетаемую под избыточным давлением жидкость раздел ют на два потока, закручивают с образованием полых жидкостных вихрей, возбуждают в них акустические колебани различной частоты и привод т оба потока в соприкосновение. Устройство содержит полый корпус с размещенными в нем основным и дополнительным вихревыми генераторами, сообщенными с патрубками , геометрические размеры генераторов различны. Такие организаци потоков и выполнение устройства повышают эффективность генерировани колебаний. 2 с.п. ф-лы, 5 ил слThe invention relates to hydraulic engineering and is intended to intensify technological processes of cleaning surfaces from deposits, to form emulsions and suspensions. The method consists in that the fluid injected under pressure is divided into two streams, twisted to form hollow liquid vortices, acoustic oscillations of different frequencies are excited in them, and both streams are brought into contact. The device contains a hollow case with main and additional vortex generators placed in it, communicated with nozzles, the geometric dimensions of the generators are different. Such flow arrangements and device performance increase the efficiency of oscillation generation. 2 sec. f-ly, 5 ILS

Description

Изобретение относитс к гидравлической технике и предназначено дл получени нелинейных колебаний давлени в жидкости при интенсификации технологических процессов очистки поверхностей, образовани суспензий, гомогенизации эмульсийThe invention relates to hydraulic engineering and is intended to obtain non-linear pressure fluctuations in a liquid during the intensification of technological processes of cleaning surfaces, the formation of suspensions, the homogenization of emulsions.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ генерировани колебаний жидкостного потока, состо щий в том, что нагнетаемую под избыточным давлением жидкость закручивают, формируют жидкостной вихрь с приосевой полостью, в котором возбуждают акустические колебани давлени , а также устройство дл его осуществлени , содержащее напорную магистраль с подсоединенным к ней через завихривающие каналы полым корпусом с соплом и камерой закручивани , образующими вихревой акустический генератор.The closest to the present invention is a method for generating oscillations of a liquid stream, which consists in that the fluid being injected under pressure is twisted, a liquid vortex is formed with an axial cavity, in which acoustic pressure oscillations are excited, as well as a device for its implementation containing a pressure line with A hollow body with a nozzle and a twisting chamber, forming a vortex acoustic generator, connected to it through the swirling channels.

Недостатком способа вл етс низка эффективность воздействи на технологический процесс ввиду высокой частоты генерируемых колебаний (f /j, n-103 Гц), которые в двухфазной среде быстро диссипируют и не привод т к существенной интенсификации процесса в значительных объемах. Снижение частоты генерируемых в прототипе колебаний до оптимальной f 25-30 Гц требует неконструктивного увеличени размеров устройства, роста потребл емой мощности и металлоемкости.The disadvantage of this method is the low efficiency of the impact on the technological process due to the high frequency of the generated oscillations (f / j, n-103 Hz), which quickly dissipate in a two-phase medium and do not lead to a significant intensification of the process in significant volumes. Reducing the frequency of oscillations generated in the prototype to an optimal f of 25-30 Hz requires a non-constructive increase in the size of the device, an increase in power consumption and metal consumption.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности воздействи колебаний на технологический процесс путем снижени частоты генерируемых колебаний СО О О Сл)The aim of the invention is to increase the efficiency of the effect of oscillations on the process by reducing the frequency of the generated oscillations (CO, O, SL)

оabout

буждение колебаний широкого спектра частот .a wide range of frequency oscillations.

Указанна цель достигаетс тем, что при закручивании нагнетаемой под действием перепада давлени жидкости, форми- ровании основного полого жидкостного вихр с приосевой полостью и возбуждении в нем колебаний давлени , поток жидкости перед закручиванием раздел ют на два, формируют дополнительный полый жидко- стный вихрь, возбуждают в каждом потоке колебани давлени с разными частотами и привод т оба потока в соприкосновение.This goal is achieved by the fact that, when a liquid is injected under pressure, forms a main hollow liquid vortex with an axial cavity and excites pressure fluctuations in it, the flow of liquid is twofold before twisting, an additional hollow liquid vortex is formed, in each flow, pressure fluctuations with different frequencies and both flows are brought into contact.

Указанна цель обеспечиваетс с по- мощью устройства, выполненного в виде корпуса с размещенным в ней вихревым генератором, сообщаемым с патрубком подачи рабочего тела (жмдкости), оно снабжено дополнительным вихревым генератором, со- общенным с патрубком, геометрические размеры которого отличны от соответствующих размеров основного вихревого генератора.This goal is provided by a device made in the form of a housing with a vortex generator placed in it, communicating with the working body supply pipe (fluid), it is equipped with an additional vortex generator connected to the pipe vortex generator.

На фиг, 1 представлена конструктивна схема устройства дл осуществлени спосо- ба; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнени устройства с оппо- зитными соплами; на фиг 4 - вариант устройства с соосным распор жением сопел; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4.Fig. 1 shows a structural diagram of an apparatus for carrying out the method; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 shows an embodiment of a device with opposed nozzles; Fig. 4 shows a variant of the device with coaxially arranged nozzles; in fig. 5 is a section BB in FIG. four.

Устройство содержит технологическую емкость 1 с патрубками 2 и 3 подачи и слива рабочего тела, напорную магистраль 4, подключенную к источнику жидкости под избыточным давлением (не показано), к которой подсоединены полый корпус 5 с выполненными в нем соплами 6 и 7 и камерами 8 и 9 закручивани , соединенными завихриваю- щими, например, тангенциальными каналами 10 и 11 с напорной магистралью 4.The device contains a process tank 1 with nozzles 2 and 3 supplying and draining the working fluid, a pressure line 4 connected to a source of fluid under pressure (not shown), to which a hollow body 5 with nozzles 6 and 7 and chambers 8 and 9 twisting, connected by swirling, for example, tangential channels 10 and 11 with the pressure line 4.

Соотношение размеров тангенциальных каналов 10 и 11 соседних камер 8 и 9 закручивани и их сопел 6 и 7 должны быть выполнены различными. При одинаковых размерах камер закручивани могут быть различными диаметры сопел и т.д., с тем, чтобы образованные ими смежные вихревые генераторы излучали высокочастотные колебани различных частот.The size ratio of the tangential channels 10 and 11 of the adjacent swirling chambers 8 and 9 and their nozzles 6 and 7 must be made different. At the same size of the twisting chambers, there can be different nozzle diameters, etc., so that the adjacent vortex generators formed by them emit high-frequency oscillations of different frequencies.

Вариант с оппозитным расположением сопел 6 и 7 (фиг. 3) содержит подсоединенный с напорной магистрали 4 полый корпус 5 с выполненным в нем соплом 6 и камерой 8 закручивани , соединенной с напорной магистралью 4 завихривающими каналами 10. 8 емкости 1 на пилонах 12 установлен насадок 13, в котором выполнено сопло 7 и камера 9 закручивани , соединенна тангенциальными каналами 11 и каналами 14 в пилонах 12 с напорной магистралью 4. ВA variant with an opposed arrangement of nozzles 6 and 7 (Fig. 3) contains a hollow body 5 connected to the pressure line 4 with a nozzle 6 made therein and a twisting chamber 8 connected to the pressure line 4 by swirling channels 10. 8 of the tank 1 are mounted on pylons 12 13, in which a nozzle 7 and a twisting chamber 9 are made, connected by tangential channels 11 and channels 14 in pylons 12 to a pressure line 4. V

варианте на фиг. 3 сопло 7 насадка 13 ориентировано навстречу соплу 6 корпуса 5. В варианте на фиг. 4 насадок 13 с тангенциальными каналами 11 непосредственно соединен с напорной магистралью 4, а сопла 6 корпуса 5 и 7 насадка 13 установлены соосно одно в другом и ориентированы в одну сторону.The embodiment of FIG. 3, the nozzle 7 of the nozzle 13 is oriented toward the nozzle 6 of the housing 5. In the embodiment of FIG. 4 nozzles 13 with tangential channels 11 are directly connected to the pressure line 4, and the nozzles 6 of the housing 5 and 7 nozzle 13 are installed coaxially one in the other and oriented in one direction.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При подаче жидкости под избыточным давлением в напорную магистраль 4 она закручиваетс в каналах 10 и 11 и образует в камерах 8 и 9 закручивани полые жидкостные вихри и истекает во внутреннюю полость емкости 1 через сопла 6 и 7. Жидкостные вихри, истекающие из сопел 6 и 7 в затопленное жидкостью пространство в емкость 1. генерируют высокочастотные колебани с частотой пор дка нескольких килогерц с размахом до 5 МПа. Выполнение камер 8 и 9 закручивани , сопел 6 и 7 и завихриваю- щих каналов 10 и 11 с различными геометрическими параметрами обеспечивает различную частоту генерируемых колебаний.When an overpressure is supplied to the pressure line 4, it twists in channels 10 and 11 and forms in the chambers 8 and 9 whirling hollow liquid vortices and flows into the internal cavity of the container 1 through nozzles 6 and 7. Liquid vortices flowing from nozzles 6 and 7 in the space flooded by the liquid in the tank 1. generate high-frequency oscillations with a frequency of the order of several kilohertz with a range of up to 5 MPa. The implementation of the torsion chambers 8 and 9, the nozzles 6 and 7, and the swirl channels 10 and 11 with different geometrical parameters provide a different frequency of the generated oscillations.

Взаимодействие высокочастотных колебаний давлени будут вызывать между ними биени , которые за счет нелинейного воздействи на закрученные жидкостные потоки, обуславливают колебани расхода жидкости, синхронные частоте биений. Отмеченный эффект вызовет низкочастотные колебани расхода и давлени жидкости. При выполнении вихревых генераторов согласно фиг. 1, 4 и 5, диаграмма направленности высокочастотных излучателей имеет максимум вдоль оси сопел 6 и 7 и потому такие схемы устройств целесообразно использовать при прот женной, удлиненной форме емкости 1, .The interaction of high-frequency pressure oscillations will cause beats between them, which, due to non-linear effects on the swirling liquid flows, cause fluctuations in the flow rate, which are synchronous to the beat frequency. This effect will cause low-frequency fluctuations in the flow and pressure of the fluid. When performing vortex generators according to FIG. 1, 4 and 5, the radiation pattern of high-frequency emitters has a maximum along the axis of the nozzles 6 and 7, and therefore it is advisable to use such schemes of devices with an extended, elongated shape of capacitance 1,.

При выполнении устройства (фиг. 3) с оппозитными соплами, максимум волновой энергии располагаетс в полости, перпендикул рной ос м сопел 6 и 7, на равном рассто нии от них (в случае одинаковых мощностей обоих вихревых генераторов), поэтому указанную компоновку целесообразно примен ть в широких и мелких емкост х 1.When performing the device (Fig. 3) with opposite nozzles, the maximum wave energy is located in the cavity, perpendicular to the axis of the nozzles 6 and 7, at an equal distance from them (in the case of the same power of both vortex generators), therefore, this arrangement is advisable to use in wide and small containers x 1.

Предлагаемый способ позвол ет преобразовать надежно получаемые высокочастотные колебани давлени в низкочастотные, обеспечить любые требуемые сочетани амплитуд низкочастотного и высокочастотного сигналов и тем самым оптимизировать сигнал дл различных условий обработки технологического процесса.The proposed method makes it possible to convert reliably obtained high-frequency pressure oscillations into low-frequency ones, to provide any required combinations of amplitudes of low-frequency and high-frequency signals, and thereby optimize the signal for various processing conditions of the process.

Формула Изобретени Formula of Invention

1, Способ генерировани колебаний жидкостного потока, заключающийс в том, что поток жидкости под действием перепада давлени закручивают, формируют основной полый жидкостный вихрь и возбуждают в нем колебани давлени , отличающийс тем, что, с целью повышени эффективности перед закручиванием поток жидкости раздел ют на два, формируют дополнительный полый жидкостной вихрь, вбзбуждают в каждом потоке колебани давлени с разными частотами и привод т оба потока в соприкосновение .1, a method for generating oscillations of a liquid stream, which means that the liquid flow is twisted under the action of a differential pressure, forms the main hollow liquid vortex and excites pressure fluctuations in it, characterized in that, in order to increase the efficiency, the liquid flow is divided into two before the twisting , an additional hollow liquid vortex is formed, pressure oscillations with different frequencies are excited in each flow, and the two flows are brought into contact.

2. Устройство дл генерировани колебаний жидкостного потока, содержащее полый корпус, размещенный в нем основной вихревой генератор, сообщаемый с патрубком подачи рабочего тела, отличающее- с тем, что, с целью повышени эффективности , оно снабжено дополнительным вихревым генератором, сообщенным с патрубком, геометрические размеры кото-1 рого отличны от соответствующих размеров основного вихревого генератора.2. A device for generating oscillations of a liquid flow, comprising a hollow body, a main vortex generator disposed therein communicating with a working body supply nozzle, characterized in that, in order to increase efficiency, it is equipped with an additional vortex generator communicated with the nozzle, the sizes of which are 1 different from the corresponding sizes of the main vortex generator.

Фиг.11

11eleven

Редактор Ю.СередаEditor Y. Sereda

Техред М.МоргенталTehred M. Morgenthal

Заказ 1851ТиражПодписноеOrder 1851 Circulation Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб.. 4/5VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk emb. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина. 101Production and publishing combine Patent, Uzhgorod, Gagarin st. 101

Фиг.55

Корректор М.ПожоProofreader M. Pojo

Claims

Claim

1, A method for generating fluid flow oscillations, namely, that the fluid flow under the influence of pressure 1736630 6 swirls, form the main hollow fluid vortex and excite pressure fluctuations in it, such that, in order to increase the efficiency before twisting, the flow liquids are divided into two, form an additional hollow liquid vortex, excite pressure oscillations in each flow with different frequencies and bring both flows into contact.

2. A device for generating oscillations of a liquid flow, comprising a hollow body, a main vortex generator located in it, in communication with the nozzle; lump of the working fluid, characterized in that, in order to increase efficiency, it is equipped with an additional vortex generator in communication with the nozzle, the geometric dimensions of which are different from the corresponding dimensions of the main vortex generator.

13 77

FIG. 3 w / o h

Figure 5