УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОГРУЖЕННЫХ В ЖИДКОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2000 года по МПК B63B59/08 B08B3/02 

Изобретение относится к технологии выполнения ремонтных работ и может быть использовано для очистки любых поверхностей, находящихся под водой или погруженных в жидкость, в частности подводной части судов или гидротехнических сооружений с сохранением краски или с полным ее удалением или защитного слоя и любых отложений. Изобретение также может быть использовано для очистки внутренних поверхностей трубопроводов, цистерн и емкостей любого вида, а также для разрушения бетона и скальных грунтов.

Известно, что совместное использование динамического и кавитационного эффектов обрабатывающей струи в некоторых случаях повышает производительность очистки в 10 и более раз (авт. св. СССР, 1102712, МКИ: В 63 В 59/08, опуб. БИ 26, 84 г.). Объясняется это резкими скачками давления (гидростатическими ударами), сопровождающими процесс схлопывания кавитационных пузырьков.

Известно устройство для создания высоконапорной кавитирующей струи жидкости (патент России, 2072937, МКИ: В 63 В 59/08, опуб. БИ 4,97 г.), используемой для очистки твердых поверхностей, путем нагнетания ее под давлением через сопло-кавитатор и дополнительного воздействия на нее с целью усиления кавитирующего эффекта кольцевого потока воды, формируемого под углом к струе, вытекающей из сопла. Кольцевой поток, равномерно направленный под углом к обрабатываемой поверхности, встречается с высоконапорной кавитирующей струей, способствуя созданию затопленности струйного потока и развитию в нем кавитации.

Данное устройство является наиболее близким к предлагаемому с точки зрения использования дополнительного воздействия на кавитирующую струю. Однако создаваемый кольцевой поток вызывает дополнительные турбулентные завихрения, что приводит к большим затратам мощности и расходу используемой жидкости.

Известно устройство для гидродинамической очистки поверхностей от отложений (авт. св.1636072, МКИ: В 08 B 3/02, опуб. Би 11, 91 г.), содержащее насадку сопла-кавитатора, имеющую проточный центральный канал, образующий кавитирующую струю жидкости.

Канал сопла-кавитатора создает ощутимое гидродинамическое сопротивление прокачиваемой по нему жидкости за счет турбулентного трения о его поверхность. Это снижает экономичность и производительность очистки поверхности ввиду непроизводительных потерь мощности насоса и кавитирующей струи жидкости.

В основу настоящего изобретения положена задача разработать устройство для обработки погруженных в жидкость поверхностей, которое за счет конструктивного выполнения сопла-кавитатора позволило бы добавлять в используемую для обработки жидкость модификаторы, изменяющие ее свойства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для обработки погруженных в жидкость поверхностей, содержащем по меньшей мере одно сопло-кавитатор с по меньшей мере одним подводящим патрубком, сообщенным с центральным проточным каналом насадки, образующим кавитирующую струю нагнетаемой под давлением через подводящий патрубок жидкости, согласно изобретению, в сопле-кавитаторе выполнена первая группа каналов, сообщенных с центральным проточным каналом и предназначенных для подачи в жидкость модификатора.

Это позволяет изменять свойства используемой для обработки жидкости, а также варьировать размерами кавитирующей струи в зависимости от характера и состава разрушаемого материала или отложений и обрастаний и тем самым управлять режимом обработки и добиваться наибольшего разрушающего и чистящего эффекта при изменяющихся условиях.

В одном из вариантов выполнения устройства первую группу каналов целесообразно выполнять в корпусе сопла-кавитатора. Это позволяет использовать в качестве модификаторов высокомолекулярные полимеры или химически активные газы. Это связано с тем, что газ необходимо подавать до насадки, чтобы он успел прореагировать с жидкостью, а высокомолекулярные полимеры - для уменьшения сопротивления трению и ламиниризации потока жидкости.

При использовании в качестве модификаторов, например, веществ с абразивным эффектом, для того чтобы они не разрушали внутреннюю поверхность сопла-кавитатора, указанную первую группу каналов предпочтительно выполнять в теле насадки.

Кроме того, в сопле-кавитаторе может быть выполнена по меньшей мере одна дополнительная группа каналов, расположенных на расстоянии от указанной первой группы каналов по направлению к выходу сопла-кавитатора, сообщенных с центральным проточным каналом и предназначенных для подачи в жидкость модификатора. Это позволяет поддерживать необходимую концентрацию добавляемого, например, полимера вдоль всей длины сопла-кавитатора при высоких скоростях потока.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает один вариант выполнения устройства для обработки погруженных в жидкость поверхностей;
фиг. 2 - другой вариант выполнения устройства для обработки погруженных в жидкость поверхностей;
фиг. 3 - общий вид устройства для обработки погруженных в жидкость поверхностей с несколькими соплами-кавитаторами.

Устройство для обработки погруженных в жидкость поверхностей, согласно изобретению, содержит по меньшей мере одно сопло-кавитатор 1 с подводящим патрубком 2, сообщенным с центральным проточным каналом 3 насадки 4, с помощью которого образуют кавитирующую струю нагнетаемой под давлением через подводящий патрубок 2 жидкости, направленную на обрабатываемую поверхность 5. В сопле-кавитаторе 1, например, как показано на фиг.1, в теле насадки 4 выполнена группа каналов 6 для подачи в жидкость модификатора. Каналы 6 сообщены с центральным проточным каналом 3 и могут быть, например, равномерно расположены по поперечному сечению насадки 4.

Аналогичные каналы 7 (фиг.2) могут быть выполнены в корпусе 8 сопла-кавитатора 9, в котором, кроме того, может быть выполнена по меньшей мере одна группа дополнительных каналов 10, расположенных на расстоянии от каналов 7 по направлению к выходу сопла-кавитатора 9. На фиг.2 изображен вариант, по которому предусмотрена одна группа дополнительных каналов 10, сообщенных с центральным проточным каналом 11 и выполненных ближе ко входу насадки 12 для обеспечения одинаковых свойств пристеночного слоя жидкости. Однако таких групп дополнительных каналов может быть несколько.

На фиг. 3 представлен вариант выполнения предлагаемого устройства с несколькими соплами-кавитаторами 13, угол α наклона которых к обрабатываемой поверхности 5 может меняться. Для этого в устройстве предусмотрена несущая рама 14, на которой размещена подвижная рама 15, установленная с возможностью возвратно-поступательного перемещения в продольном направлении и позволяющая изменять в процессе работы расстояние от среза сопел-кавитаторов 13 до обрабатываемой поверхности 5 посредством узла 16. С подвижной рамой 15 соединены узлы 17, установленные с возможностью принудительного или пассивного вращения вокруг своей и поворота относительно оси подвижной рамы 15 и связанные с узлами 18 поворота и наклона патрубков 19 к обрабатываемой поверхности 5 и взаимного расстояния между ними, при этом патрубки 19 сообщены с соплами-кавитаторами 13.

Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Жидкость под необходимым давлением подают в сопла-кавитаторы 13 (фиг. 3), на входе которых проводят модификацию жидкости для улучшения и облегчения условий возникновения кавитации. Например, в рабочую жидкость может быть добавлено вещество, воздействующее на структуру течения жидкости. В процессе работы благодаря узлам 17 и 18 происходит сложное перемещение сопел-кавитаторов 13, определяемое их вращением и поворотом в зависимости от выбранной конструкции. Кроме того, происходит возвратно-поступательное движение в продольном направлении рамы 15 в соответствии с командами оператора. Таким образом, параметры режима работы кавитирующей струи регулируются оператором в зависимости от условий и свойств обрабатываемого материала. Задавая оптимальные для данных условий расстояние сопел-кавитаторов 13 от обрабатываемой поверхности 5 и угол α наклона к ней, возможно проводить обработку поверхности в минимально короткое время, причем угол α наклона и время воздействия должны быть тем больше, чем более пластичный разрушается материал. Благодаря этому предлагаемый способ может применяться с одинаковой эффективностью для обработки различных поверхностей с разнообразными по составу и свойствам отложениями, в частности, когда такое разнообразие отложений имеется на ограниченной поверхности.

Изобретение относится к технологии выполнения ремонтных работ и может использоваться при очистке любых поверхностей, находящихся под водой или погруженных в жидкость, в частности при очистке подводной части корпусов судов или гидротехнических сооружений. Изобретение также может быть использовано для очистки внутренних поверхностей трубопроводов, цистерн и емкостей любого вида, а также для разрушения скальных грунтов и бетона. Устройство имеет по крайней мере одно сопло-кавитатор с по меньшей мере одним подводящим патрубком. Последний сообщен с центральным проточным каналом насадки, образующим кавитирующую струю жидкости, нагнетаемой под давлением через подводящий патрубок. В сопле-кавитаторе выполнена первая группа каналов для подачи модификатора в жидкость. Эти каналы сообщены с центральным проточным каналом и могут выполняться в корпусе сопла-кавитатора или в теле насадки устройства. В сопле-кавитаторе может быть выполнена по крайней мере одна дополнительная группа каналов для подачи модификатора в жидкость. Каналы дополнительной группы расположены на расстоянии от первой группы каналов по направлению к выходу сопла-кавитатора и сообщены с центральным проточным каналом. Сопло-кавитатор установлено с возможностью изменения его угла наклона к обрабатываемой поверхности. Технический результат реализации изобретения заключается в получении возможности изменения свойств жидкости, применяемой для обработки, путем добавления в нее модификаторов и в повышении эффективности эксплуатации устройства. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обработки погруженных в жидкость поверхностей, содержащее по меньшей мере одно сопло-кавитатор с по меньшей мере одним поводящим патрубком, сообщенным с центральным проточным каналом насадки, образующим кавитирующую струю нагнетаемой под давлением через подводящий патрубок жидкости, отличающееся тем, что в сопле-кавитаторе выполнена первая группа каналов, сообщенных с центральным проточным каналом и предназначенных для подачи в жидкость модификатора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанная первая группа каналов выполнена в корпусе сопла-кавитатора. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанная первая группа каналов выполнена в теле насадки. 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что в сопле-кавитаторе выполнена по меньшей мере одна дополнительная группа каналов, расположенных на расстоянии от указанной первой группы каналов по направлению к выходу сопла-кавитатора, сообщенных с центральным проточным каналом и предназначенных для подачи в жидкость модификатора. 5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что сопло-кавитатор установлено с возможностью изменения его угла наклона к обрабатываемой поверхности.