WO2014109674A1 - Способ генерирования колебаний жидкостного потока и гидродинамический генератор. - Google Patents
Способ генерирования колебаний жидкостного потока и гидродинамический генератор. Download PDFInfo
- Publication number
- WO2014109674A1 WO2014109674A1 PCT/RU2013/001163 RU2013001163W WO2014109674A1 WO 2014109674 A1 WO2014109674 A1 WO 2014109674A1 RU 2013001163 W RU2013001163 W RU 2013001163W WO 2014109674 A1 WO2014109674 A1 WO 2014109674A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- flow
- additional
- hydrodynamic
- nozzle
- liquid
- Prior art date
Links
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
- B06B1/18—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure 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
Definitions
- the invention relates to techniques for creating pulsating fluid flows and can be used in technological processes requiring intensive cycles of exposure using fluctuations in flow rate and pressure of the fluid.
- a known method of creating a pulsating liquid stream including twisting the liquid and the formation of two oppositely directed vortices, the periphery of which is hydraulically connected to the elastic cavity and the outlet nozzle, the pulsating liquid from which is mixed with an additional high-speed jet, and also a device for implementing this method, containing a pressure line, case with a vortex chamber and a central body, swirl channels made in two planes of the vortex chamber and oppositely oriented, output a nozzle from a vortex chamber and an additional nozzle hydraulically connected to it (RU N ° 2310078, 10.1 1.2007).
- a disadvantage of the known method and device is a narrow range of its effective operation, which is manifested in the need for the presence of a medium with a minimum wave impedance, for example, air, at the output from the device.
- a medium with a minimum wave impedance for example, air
- the pulsation resistance will increase, which significantly narrows the range of application of the method and device for flow rate.
- the presence of a cavity with elasticity leads to an increase in the external dimensions of the device, and to maintain the required elasticity, to the necessary adjustment of the pressure in the cavity in accordance with the pressure in the pressure line and the medium being treated.
- a known method of generating oscillations of the fluid flow consisting in the fact that the fluid is twisted in two oppositely directed vortices, separated by an intermediate nozzle of a centrifugal nozzle, one vortex is connected to an elastic cavity, and the other to an output nozzle, and also an oscillation generator for implementing the method containing a pressure head a line, a vortex chamber with a central body and a gap between them, two rows of swirl channels oppositely oriented and separated by an intermediate nozzle, while one row of channels with connected to the elastic cavity, and the other to the outlet nozzle (RU N ° 2296894, 04/10/2007).
- the device operates stably in air in a wide range of flow rate and pressure, while the disadvantages include the fact that the presence of a cavity with elasticity leads to an increase in the dimensions of the structure.
- the discharge pressure When flowing into the space flooded with liquid, it is necessary to increase the discharge pressure, which in turn leads to an unregulated increase in the oscillation frequency and the need to compensate for the pressure created in the elastic cavity, in order to expand the working range, it is necessary to install an additional elastic cavity.
- a known method of generating oscillations of the fluid flow consisting in the fact that the fluid under pressure twist and form at least two oppositely directed vortices with the same supply pressure, the periphery of which is hydraulically connected to the cavity with adjustable elasticity.
- a known oscillation generator for implementing the method comprising a housing with a vortex chamber, swirl channels made in two planes of the cross-section of the swirl chamber with a mutually opposite orientation, an output nozzle, a pressure line connected to the swirl channels, and installed in a vortex chamber with a gap relative to the side wall of the central body, while the casing is provided with a cavity with adjustable elasticity in communication with the vortex chamber and through the gap with the outlet nozzle (RU Do2144440, 01.20.2000).
- the disadvantages of the known method and device include the loss of the intensity of the twist due to mixing in one chamber oppositely directed vortices, which leads to a decrease in the intensity of generation of oscillations, and the presence of volume for installing a cavity with elasticity leads to an increase in the dimensions of the structure and the need to compensate for the pressure in it when the fluid flows into the space with high pressure.
- the closest method and technical solution for implementation is the method of generating oscillations of the fluid flow, which consists in the fact that the fluid is supplied under excess pressure and is divided into the main and additional autonomous flows, the main flow is twisted to form a vortex, and in the additional, partially relieve pressure and fed to the periphery of the vortex with a peripheral velocity component less than the peripheral velocity of the main stream, and an oscillation generator for implementing this method, which holds the housing, the flow chamber installed in it with the swirl channels and the outlet nozzle, the pressure line connected to the swirl channels, while the housing is equipped with a central body installed in the flow chamber with a gap relative to its side wall, an additional trunk with a flow limiter connected through the gap between the central body and the wall of the flow chamber (RU N ° 2087756, 08.20.1997).
- the disadvantages of the known method and device are unproductive energy losses of the additional flow due to partial pressure relief, which leads to a narrowing of the frequency range, and the use of a flow limiter in the formation of an additional flow - to increase the dimensions of the device necessary to increase the oscillating mass of the liquid and save energy interaction with the periphery of the swirling flow.
- the oscillation generator stably works in airspace. When flowing into a space flooded with liquid, in order to maintain a stable generation regime in a wide range of flow rate and pressure, it is necessary to install an additional elastic cavity behind the outlet nozzle, which in turn will consume part of the vibration energy.
- the objective of the invention is to expand the functional and operational capabilities by controlling the amplitude-frequency characteristic of oscillation generation, expanding the operating ranges of the flow rates and pressures used in this case, reducing the size and simplifying the design while maintaining a stable mode of generating fluid flow oscillations in various environments, and reducing energy losses.
- the task is achieved by the fact that in the known method, consisting in the fact that the liquid is pumped under pressure, divided into the main and additional autonomous flows, the main flow is twisted and bleed through the nozzle, and the additional stream is directed to the periphery of the main stream, according to the invention, the axial part of the main swirling stream is directed into an additional stream and separated by an elastic partition, and when the liquid is divided into cars Nominal flows maintain the flow rate into the additional flow equal to or less than the flow rate into the main swirling flow.
- it is advisable to change the compressibility of the flow in the axial channel by adding gas to it.
- a cavity with elasticity is used.
- this problem is solved by the fact that in the known hydrodynamic oscillation generator containing a pressure line with a liquid, a housing with an output nozzle and a flow chamber with a central body installed with a gap relative to its side wall, and swirl channels, an additional line connected to the housing and communicated with the pressure line, as well as through the gap of the flow chamber with the outlet nozzle, according to the invention, an axial channel is made in the central body of the flow chamber, the input of which is located n opposite the outlet nozzle, and the outlet is located in an additional line and is closed by an elastic partition, the additional line is connected to the pressure line through at least one distribution channel, the passage area of which is less than or equal to the total area of the passage sections of the swirl channels.
- the claimed invention implements a self-oscillation excitation mechanism, which allows to obtain a new technical result, which consists in the fact that the regulation of fluid flow through a hydrodynamic oscillation generator occurs through the interaction of two autonomous flows, swirling and additional, both through the periphery of the swirling stream and through its middle .
- the interaction of flows through the periphery occurs using an open hydraulic connection by mixing liquids, and through the middle they provide elastic interaction of the flows, providing feedback to control the rotation rate of the swirling flow. It is the elastic interaction that provides self-excitation of self-oscillations of the fluid in the additional flow, which periodically, through the periphery, joining the swirling flow, reduces its intensity, thereby increasing the flow rate of the fluid through the nozzle.
- a new mechanism for controlling the amplitude and frequency of oscillations of the flow from the nozzle is implemented. Since the flow rate of the liquid in the main swirling flow varies depending on the discharge pressure, and the flow rate of the fluid in the secondary flow is kept lower than or equal to this flow rate, conditions are created for regulating the pressure at the periphery of the main swirling flow and controlling the force of interaction with the secondary flow in time. This control allows you to change the frequency and amplitude of the flow oscillations from the nozzle depending on the injected fluid pressure.
- the proposed constructive implementation of the method allows you to start the work of a hydrodynamic generator even at low pressure drops and low flow rates, regardless of the environment in which the oscillations occur, since the process of excitation of self-oscillations begins due to the distribution and interaction of flows within the device itself, thereby expanding the operating range of flow rates and pressures, which ensure stable generation with high amplitude while reducing energy costs .
- this design solution allows to reduce the dimensions, simplify the device and provide control of the amplitude-frequency vibration parameters.
- Figure 1 and figure 2 shows a diagram of a hydrodynamic oscillator when it is performed according to the basic formula
- Fig. 3 is a variant of its implementation with additions on optional grounds.
- the hydrodynamic oscillator of the fluid flow contains a housing (1), a flow chamber (2) made therein with swirl channels (3) and an outlet nozzle (4), a pressure line (5) in communication with swirl channels (3), for example, tangential channels twist (Fig. 2).
- a central body (7) is installed with an axial channel (8), its inlet (9) and outlet (10), which is equipped with an elastic partition (11).
- the housing (1) is connected to an additional line (12), which is connected through at least one distribution channel (13) to the pressure line (5).
- a cavity with elasticity is installed in the axial channel (8) (Fig. 3), for example, in the form of a container (14) filled with a compressible medium, the inlet of which is closed by an elastic shell (15).
- a throttle (16) For setting the oscillation parameters in the output nozzle (4) install a throttle (16).
- Hydrodynamic oscillator operates as follows. To ensure the working amplitude-frequency range of oscillations at a given flow-pressure mode of pumping the working fluid, the flow sections of the components of the hydrodynamic generator are preliminarily calculated and the necessary type of elastic partition is established (11).
- Part of the liquid from the pressure line (5) through the swirl channels (3) enters the flow chamber (2) and swirls, reducing the total flow rate through the outlet nozzle (4).
- Another part of the liquid from the pressure line (5) through the distribution channel (13) enters the additional line (12), forming an additional stream.
- the periphery of the swirling flow using the centrifugal pressure created by it, blocks the bleeding of the additional flow through the gap (6) and the outlet nozzle (4).
- the calculated parameters of the flow sections of the flow chamber (2), the outlet nozzle (4) and, if necessary, the throttle (16) provide an adjustable pressure reduction in the axial part of the swirling flow relative to its centrifugal pressure at the periphery.
- the pressure in the axial channel (8) will increase and the additional flow will receive a momentum of force from the return of the elastic partition (11) to its original position.
- the total effect of excess pressure and elastic force on the periphery of the main swirling flow sharply reduces the intensity of its rotation and the value of centrifugal pressure.
- the pressure in the additional line (12) decreases due to a sharp discharge of part of the additional stream through the output nozzle (4), and then conditions are created again to restore the initial intensity of the swirling flow and reduce the total flow rate through the output nozzle (4).
- flow fluctuations occur in a pulsating flow regime from the output nozzle (4).
- a cavity with elasticity is established, for example, in the form of a container (14) filled with a compressible medium, the entrance of which is closed by an elastic shell (15). This ensures a delay in time of pressure reduction in the axial channel (8), as a result, the frequency of flow fluctuations decreases and the pulsating mass of the flow from the output nozzle increases (4).
- the use of the invention allows to ensure reliability and controllability of the operating parameters of a hydrodynamic generator of fluid flow oscillations even at small pressure drops in the pressure line and regardless of the medium into which ripple radiation. Due to self-excitation of self-oscillations of the liquid mass inside the generator, it is possible to use it in wide ranges of flow rate and pressure of the pumped liquid. In this case, the design solution allows to reduce the dimensions of the device while maintaining the radiation intensity, which also extends its operational capabilities.
Abstract
Группа изобретений относится к гидродинамическим системам. Жидкость из напорной магистрали (5) разделяют на основной и дополнительный потоки. Поддерживают величину расхода основного потока большей или равной величины расхода дополнительного. Основной поток закручивают в проточной камере (2) с выходным соплом (4). Часть основного потока стравливают через сопло (4), а другую направляют в осевой канал (8) в центральном теле (7). Выход (10) канала (8) закрывают упругой перегородкой (11). Из напорной магистрали (5) через распределительный канал (13) жидкость направляют в дополнительную магистраль (12). Магистраль (12) соединяют с соплом (4) через зазор (6) и с каналом (8) через перегородку (11), с помощью которой обеспечивают разделение и упругое взаимодействие потоков из магистрали (12) и канала (8). В результате чего в дополнительном потоке происходит сначала задержка роста давления, а затем обеспечивается дополнительное импульсное воздействие, с помощью которого разрушается основной закрученный поток в камере (2) и происходит кратковременное, импульсное увеличение расхода жидкости через сопло (4).
Description
СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ЖИДКОСТНОГО ПОТОКА И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
Область техники
Изобретение относится к технике создания пульсирующих жидкостных потоков и может быть использовано в технологических процессах, требующих проведения циклов интенсивного воздействия с помощью колебаний расхода и давления жидкости.
Предшествующий уровень техники
Известен способ создания пульсирующей жидкостной струи, включающий закручивание жидкости и образование двух противоположно направленных вихрей, периферия которых гидравлически связана с упругой полостью и выходным соплом, пульсирующую жидкость из которого смешивают с дополнительной скоростной струей, а также устройство для реализации этого способа, содержащее напорную магистраль, корпус с вихревой камерой и центральным телом, каналы закрутки, выполненные в двух плоскостях вихревой камеры и противоположно ориентированные, выходное сопло из вихревой камеры и гидравлически соединенное с ним дополнительное сопло (RU N°2310078, 10.1 1.2007 г.).
Недостатком известного способа и устройства является узкий диапазон его эффективной эксплуатации, проявляющийся в необходимости наличия на выходе из устройства среды с минимальным волновым сопротивлением, например, воздушной. При истечении в затопленную жидкостью среду сопротивление пульсациям будет возрастать, что существенно сужает диапазон применения способа и устройства по расходу. Наличие полости с упругостью приводит к увеличению внешних габаритов устройства, а для сохранения требуемой упругости - к необходимой регулировке давления в полости в соответствии с давлением в напорной магистрали и обрабатываемой среде.
Известен способ генерирования колебаний жидкостного потока, состоящий в том, что жидкость закручивают в двух противоположно направленных вихрях, разделяют их промежуточным соплом центробежной форсунки, один вихрь соединяют с упругой полостью, а другой с выходным соплом, а также генератор колебаний для реализации способа, содержащий напорную магистраль, вихревую камеру с центральным телом и зазором между ними, двумя рядами каналов закрутки противоположно ориентированными и разделенными промежуточным соплом, при этом один ряд каналов соединен с упругой полостью, а другой с выходным соплом (RU N° 2296894, 10.04.2007 г.).
Устройство устойчиво работает в воздушную среду в широком диапазоне расхода и давления, при этом к недостаткам можно отнести то, что наличие полости с упругостью приводит к увеличению габаритов конструкции. При истечении в затопленное жидкостью пространство для поддержания устойчивого режима генерации необходимо увеличивать давление нагнетания, что в свою очередь приводит к нерегулируемому росту частоты колебаний и к необходимости компенсировать давление, создаваемое в упругой полости, при этом для расширения рабочего диапазона необходимо устанавливать за выходным соплом дополнительную упругую полость.
Известен способ генерирования колебаний жидкостного потока, состоящий в том, что жидкость под давлением закручивают и формируют не менее двух противоположно направленных вихрей с одинаковым давлением подачи, периферия которых гидравлически связана с полостью с регулируемой упругостью. Известен генератор колебаний для реализации способа, содержащий корпус с вихревой камерой, каналы закрутки, выполненные в двух плоскостях сечения вихревой камеры с взаимно противоположной ориентацией, выходное сопло, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, и установленное в
вихревой камере с зазором относительно боковой стенки центральное тело, при этом корпус снабжен полостью с регулируемой упругостью, сообщенной с вихревой камерой и через зазор с выходным соплом (RU До2144440, 20.01.2000 г.).
К недостаткам известного способа и устройства можно отнести потери интенсивности закрутки из-за смешения в одной камере противоположно направленных вихрей, что в результате приводит к снижению интенсивности генерации колебаний, а наличие объема для установки полости с упругостью приводит к увеличению габаритов конструкции и к необходимости компенсировать давление в ней при истечении жидкости в пространство с повышенным давлением.
Наиболее близким по способу и техническому решению по реализации является способ генерирования колебаний жидкостного потока, заключающийся в том, что жидкость подают под избыточным давлением и разделяют на основной и дополнительный автономные потоки, осуществляют закручивание основного потока для образования вихря, а в дополнительном частично стравливают давление и подают на периферию вихря с окружной составляющей скорости, меньшей окружной скорости основного потока, и генератор колебаний для осуществления этого способа, который содержит корпус, установленную в нем проточную камеру с каналами закрутки и выходным соплом, напорную магистраль, сообщенную с каналами закрутки, при этом корпус снабжен центральным телом, установленным в проточной камере с зазором относительно ее боковой стенки, дополнительной магистралью с ограничителем расхода, подключенной через зазор между центральным телом и стенкой проточной камеры (RU N°2087756, 20.08.1997г.).
Недостатками известного способа и устройства являются непроизводительные потери энергии дополнительного потока из-за частичного стравливания давления, что приводит к сужению частотного
диапазона, а использование ограничителя расхода при формировании дополнительного потока - к увеличению габаритов устройства, необходимых для увеличения колеблющейся массы жидкости и сохранения энергии взаимодействия с периферией закрученного потока. Генератор колебаний устойчиво работает в воздушное пространство. При истечении в затопленное жидкостью пространство для поддержания устойчивого режима генерации в широком диапазоне расхода и давления необходимо устанавливать за выходным соплом дополнительную упругую полость, которая в свою очередь будет потреблять часть энергии колебаний.
Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения являются расширение функциональных и эксплуатационных возможностей за счет управления амплитудно- частотной характеристикой генерации колебаний, расширения рабочих диапазонов используемых при этом расходов и давлений, уменьшения габаритов и упрощения конструкции с сохранением устойчивого режима генерирования колебаний жидкостного потока в различных средах, снижения энергетических потерь.
В части способа генерирования колебаний жидкостного потока решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе, состоящем в том, что жидкость нагнетают под давлением, разделяют на основной и дополнительный автономные потоки, основной поток закручивают и стравливают через сопло, а дополнительный поток направляют на периферию основного потока, согласно изобретению, осевую часть основного закрученного потока направляют в дополнительный поток и разделяют их с помощью упругой перегородки, а при разделении жидкости на автономные потоки поддерживают расход в дополнительный поток по величине равным или меньшим, чем величина расхода в основной закрученный поток.
Для регулирования частотного диапазона колебаний жидкостного потока целесообразно изменять сжимаемость потока в осевом канале добавлением в него газа.
Для регулирования частоты колебаний в потоке осевого канала используют полость с упругостью.
В части устройства указанная задача решается тем, что в известном гидродинамическом генераторе колебаний, содержащем напорную магистраль с жидкостью, корпус с выходным соплом и проточной камерой с центральным телом, установленным с зазором относительно ее боковой стенки, и каналами закрутки, дополнительную магистраль, соединенную с корпусом и сообщенную с напорной магистралью, а также через зазор проточной камеры с выходным соплом, согласно изобретению, в центральном теле проточной камеры выполнен осевой канал, вход которого расположен напротив выходного сопла, а выход расположен в дополнительной магистрали и закрыт упругой перегородкой, дополнительная магистраль сообщена с напорной магистралью через, по крайней мере, один распределительный канал, площадь проходного сечения которого меньше или равна суммарной площади проходных сечений каналов закрутки.
При небольших перепадах давления на гидродинамическом генераторе колебаний целесообразно упругую перегородку выполнить в виде эластичной оболочки или сильфона, а при больших перепадах давления - в виде подпружиненной мембраны или подпружиненного поршня.
Для регулирования частоты генерации колебаний целесообразно осевой канал снабдить полостью с упругостью.
Для регулирования частоты колебаний целесообразно полость с упругостью выполнить в виде емкости, заполненной сжимаемой средой, вход которой закрыт эластичной оболочкой.
С целью управления частотой колебаний в среде с небольшой плотностью, например воздушной, целесообразно снабдить выходное сопло дросселем.
В заявляемом изобретении реализуется механизм возбуждения автоколебаний, позволяющий получить новый технический результат, который заключается в том, что регулирование потока жидкости через гидродинамический генератор колебаний происходит с помощью взаимодействия двух автономных потоков, закрученного и дополнительного, как через периферию закрученного потока, так и через его середину. Взаимодействие потоков через периферию происходит с помощью открытой гидравлической связи смешением жидкостей, а через середину обеспечивают упругое взаимодействие потоков, осуществляя обратную связь для управления интенсивностью вращения закрученного потока. Именно упругое взаимодействие обеспечивает самовозбуждение автоколебаний жидкости в дополнительном потоке, который периодически, через периферию, присоединяясь к закрученному потоку, уменьшает его интенсивность, увеличивая тем самым расход жидкости через сопло. В заявляемом изобретении реализуется новый механизм управления амплитудой и частотой колебаний потока из сопла. Так как расход жидкости в основном закрученном потоке меняется в зависимости от давления нагнетания, а расход жидкости в дополнительном потоке поддерживают меньшим или равным этому расходу, то создаются условия для регулирования давления на периферии основного закрученного потока и управления по времени силой взаимодействия с дополнительным потоком. Такое управление позволяет изменять частоту и амплитуду колебаний потока из сопла в зависимости от нагнетаемого давления идкости.
Предложенная конструктивная реализация способа позволяет начинать работу гидродинамического генератора уже при низких
перепадах давления и небольших расходах независимо от среды, в которой происходят колебания, так как процесс возбуждения автоколебаний начинается благодаря распределению и взаимодействию потоков внутри самого устройства, тем самым расширяется рабочий диапазон расходов и давлений, при которых обеспечивается устойчивая генерация с высокой амплитудой при снижении энергетических затрат. При этом данное конструктивное решение позволяет уменьшить габариты, упростить устройство и обеспечить управление амплитудно-частотными параметрами колебаний.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 и фиг.2 дана схема гидродинамического генератора колебаний при выполнении его по основной формуле, на фиг.З - вариант его выполнения с дополнениями по факультативным признакам.
Гидродинамический генератор колебаний жидкостного потока содержит корпус (1), выполненную в нем проточную камеру (2) с каналами закрутки (3) и выходным соплом (4), напорную магистраль (5), сообщенную с каналами закрутки (3), например, тангенциальными каналами закрутки (фиг. 2). В проточной камере (2) с зазором (6) установлено центральное тело (7) с осевым каналом (8), его входом (9) и выходом (10), который снабжен упругой перегородкой (11). Корпус (1) соединен с дополнительной магистралью (12), которая через, по крайней мере, один распределительный канал (13) сообщена с напорной магистралью (5). В осевой канал (8), при необходимости устанавливают полость с упругостью (фиг. 3), например, в виде заполненной сжимаемой средой емкости (14), вход которой закрыт эластичной оболочкой (15). Для
настройки параметров колебаний в выходном сопле (4) устанавливают дроссель (16).
Вариант осуществления изобретения
Поскольку заявленный способ реализуется при работе заявляемого гидродинамического генератора колебаний, то описание способа приведено при изложении раздела описания работы устройства
Гидродинамический генератор колебаний работает следующим образом. Для обеспечения рабочего амплитудно-частотного диапазона колебаний при заданном расходно-напорном режиме нагнетания рабочей жидкости предварительно рассчитывают проходные сечения составных частей гидродинамического генератора и устанавливают необходимый тип упругой перегородки (11).
Часть жидкости из напорной магистрали (5) через каналы закрутки (3) поступает в проточную камеру (2) и закручивается, уменьшая общий расход через выходное сопло (4). Другая часть жидкости из напорной магистрали (5) через распределительный канал (13) поступает в дополнительную магистраль (12), образуя дополнительный поток. При этом периферия закрученного потока с помощью создаваемого им центробежного давления блокирует стравливание дополнительного потока через зазор (6) и выходное сопло (4). Расчетные параметры проходных сечений проточной камеры (2), выходного сопла (4) и при необходимости дросселя (16) обеспечивают регулируемое снижение давления в осевой части закрученного потока относительно его центробежного давления на периферии. Снижение давления через вход (9) осевого канала (8) в центральном теле (7) и через закрытый упругой перегородкой (11) выход (10) воздействует на поток в дополнительной магистрали (12), направляя его в сторону осевого канала (8). Движение дополнительного потока продолжается до прекращения движения перегородки (11) под действием сил упругости. В дальнейшем, поступающая жидкость из напорной
магистрали (5) в дополнительную магистраль (12) создает в ней избыточное давление и позволяет дополнительному потоку преодолеть блокирующее влияние центробежного давления, а за счет присоединения своей массы к вращающейся массе закрученного потока уменьшить его интенсивность вращения и увеличить расход через выходное сопло (4). При этом возрастет давление в осевом канале (8) и дополнительный поток получит импульс силы от возврата упругой перегородки (11) в первоначальное положение. Суммарное действие избыточного давления и упругой силы на периферию основного закрученного потока резко уменьшает интенсивность его вращения и величину центробежного давления. В результате давление в дополнительной магистрали (12) уменьшается за счет резкого сброса части дополнительного потока через выходное сопло (4), а затем вновь создаются условия для восстановления первоначальной интенсивности закрученного потока и уменьшения общего расхода через выходное сопло (4). В результате автоколебаний жидкости в осевом канале и в дополнительной магистрали (12) возникают колебания расхода в пульсирующем режиме течения из выходного сопла (4). Для регулирования амплитуды и частоты колебаний потока в осевом канале (8) устанавливается полость с упругостью, например, в виде заполненной сжимаемой средой емкости (14), вход которой закрыт эластичной оболочкой (15). При этом обеспечивается задержка по времени снижения давления в осевом канале (8), в результате уменьшается частота колебаний расхода и увеличивается пульсирующая масса потока из выходного сопла (4).
Промышленная применимость
Использование изобретения позволяет обеспечить надежность и управляемость рабочими параметрами гидродинамического генератора колебаний жидкостного потока уже при небольших перепадах давления в напорной магистрали и независимо от среды, в которую происходит
излучение пульсаций. За счет самовозбуждения автоколебаний массы жидкости внутри генератора обеспечивается возможность его применения в широких диапазонах расхода и давления нагнетаемой жидкости. При этом конструктивное решение позволяет уменьшить габариты устройства с сохранением интенсивности излучения, что также расширяет его эксплуатационные возможности.
Claims
1. Способ генерирования колебаний жидкостного потока, состоящий в том, что жидкость нагнетают под давлением, разделяют на основной и дополнительный автономные потоки, основной поток закручивают и стравливают через сопло, а дополнительный поток направляют на периферию основного потока, отличающийся тем, осевую часть основного закрученного потока направляют в дополнительный поток и разделяют их с помощью упругой перегородки, а при разделении жидкости на автономные потоки поддерживают расход в дополнительный поток по величине равным или меньшим, чем величина расхода в основной закрученный поток.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в осевом канале регулируют величину сжимаемости потока с помощью добавления газа.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в осевом канале регулируют величину сжимаемости потока с помощью полости с упругостью.
4. Гидродинамический генератор колебаний, содержащий напорную магистраль с жидкостью, корпус с выходным соплом и проточной камерой с центральным телом, установленным с зазором относительно ее боковой стенки, и каналами закрутки, дополнительную магистраль, соединенную с корпусом и сообщенную с напорной магистралью через ограничитель расхода, а также через зазор проточной камеры с выходным соплом, отличающийся тем, что в центральном теле проточной камеры выполнен осевой канал, вход которого расположен напротив выходного сопла, а выход расположен в дополнительной магистрали и закрыт упругой перегородкой, дополнительная магистраль сообщена с напорной магистралью через, по крайней мере, один распределительный канал, площадь проходного сечения которого меньше или равна суммарной площади проходных сечений каналов закрутки.
5. Гидродинамический генератор колебаний по п. 4, отличающийся тем, что упругая перегородка выполнена в виде эластичной оболочки.
6. Гидродинамический генератор колебаний по п. 4, отличающийся тем, что упругая перегородка выполнена в виде сильфона.
7. Гидродинамический генератор колебаний по п. 4, отличающийся тем, что упругая перегородка выполнена в виде подпружиненной мембраны.
8. Гидродинамический генератор колебаний по п. 4, отличающийся тем, что упругая перегородка выполнена в виде подпружиненного поршня.
9. Гидродинамический генератор колебаний по п. 4, отличающийся тем, что осевой канал снабжен полостью с упругостью.
10. Гидродинамический генератор колебаний по п. 9, отличающийся тем, что полость с упругостью выполнена в виде заполненной сжимаемой средой емкости, вход которой закрыт эластичной оболочкой.
1 1. Гидродинамический генератор колебаний по п. 4, отличающийся тем, что выходное сопло снабжено дросселем.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013100011 | 2013-01-09 | ||
| RU2013100011/06A RU2511888C1 (ru) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и гидродинамический генератор колебаний для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014109674A1 true WO2014109674A1 (ru) | 2014-07-17 |
Family
ID=50438235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2013/001163 WO2014109674A1 (ru) | 2013-01-09 | 2013-12-24 | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и гидродинамический генератор. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2511888C1 (ru) |
| WO (1) | WO2014109674A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106391436A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-15 | 濮阳市鸿宇压力容器有限公司 | 一种空气激振器 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2560866C1 (ru) * | 2014-10-27 | 2015-08-20 | Рустэм Наифович Камалов | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и генератор колебаний потока |
| RU2680030C1 (ru) * | 2017-10-26 | 2019-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Устройство для ультразвуковой очистки изделий |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2087756C1 (ru) * | 1994-04-27 | 1997-08-20 | Марчуков Евгений Ювенальевич | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и устройство для его осуществления |
| RU2210011C2 (ru) * | 2001-11-05 | 2003-08-10 | Зао "Нипиотстром" | Генератор ударных потоков |
| WO2012041487A1 (en) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Airbus Operations Gmbh | Fluid actuator for influencing the flow along a flow surface, as well as blow-out device and flow body comprising a like fluid actuator |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3768520A (en) * | 1972-04-06 | 1973-10-30 | Westinghouse Electric Corp | Fluidic high pressure hydraulic pulsator |
| RU2144440C1 (ru) * | 1998-08-24 | 2000-01-20 | Дыбленко Валерий Петрович | Способ возбуждения колебаний потока жидкости и гидродинамический генератор колебаний |
| RU2310078C2 (ru) * | 2005-02-21 | 2007-11-10 | Рустэм Наифович Камалов | Способ создания пульсирующей жидкостной струи и устройство для его осуществления |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013100011/06A patent/RU2511888C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2013-12-24 WO PCT/RU2013/001163 patent/WO2014109674A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2087756C1 (ru) * | 1994-04-27 | 1997-08-20 | Марчуков Евгений Ювенальевич | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и устройство для его осуществления |
| RU2210011C2 (ru) * | 2001-11-05 | 2003-08-10 | Зао "Нипиотстром" | Генератор ударных потоков |
| WO2012041487A1 (en) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Airbus Operations Gmbh | Fluid actuator for influencing the flow along a flow surface, as well as blow-out device and flow body comprising a like fluid actuator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106391436A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-15 | 濮阳市鸿宇压力容器有限公司 | 一种空气激振器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2511888C1 (ru) | 2014-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4041984A (en) | Jet-driven helmholtz fluid oscillator | |
| WO2014109674A1 (ru) | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и гидродинамический генератор. | |
| CN204571851U (zh) | 一种脉冲射流喷嘴 | |
| RU2464456C2 (ru) | Способ и устройство для генерирования колебаний давления в потоке жидкости | |
| GB1079635A (en) | Centrifugal pumping systems | |
| RU2369734C1 (ru) | Устройство для волновой обработки продуктивных пластов | |
| RU2267364C1 (ru) | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и гидродинамический генератор колебаний | |
| RU2533525C1 (ru) | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и генератор колебаний для его осуществления | |
| CN209588046U (zh) | 一种燃油燃烧器自激脉动喷嘴 | |
| US4275794A (en) | Tool equipped with a percussive device | |
| RU2560866C1 (ru) | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и генератор колебаний потока | |
| RU2144440C1 (ru) | Способ возбуждения колебаний потока жидкости и гидродинамический генератор колебаний | |
| RU2087756C1 (ru) | Способ генерирования колебаний жидкостного потока и устройство для его осуществления | |
| RU2310078C2 (ru) | Способ создания пульсирующей жидкостной струи и устройство для его осуществления | |
| CN111255400A (zh) | 一种液力脉冲振动器 | |
| RU63714U1 (ru) | Скважинный гидроакустический генератор | |
| RU2399746C1 (ru) | Устройство для волновой обработки продуктивных пластов | |
| RU217875U1 (ru) | Внутрискважинный гидромеханический осциллятор | |
| SU1326328A1 (ru) | Устройство дл приготовлени эмульсий | |
| RU2145681C1 (ru) | Гидравлический усилитель мощности струйного типа | |
| RU2281389C2 (ru) | Вибратор для виброволновой обработки продуктивных пластов и фильтров скважин | |
| RU2335346C2 (ru) | Устройство для формирования струи жидкости | |
| RU117817U1 (ru) | Огнетушитель | |
| RU116190U1 (ru) | Струйная насосная установка | |
| RU2502536C1 (ru) | Пеногенератор |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13870613 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 16.11.2015) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13870613 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |