РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ КОЛЛЕКТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ Российский патент 2001 года по МПК C21D1/667 

Описание патента на изобретение RU2164246C1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для водовоздушной закалки при термообработке деталей различного назначения.

Известно распределительное коллекторное устройство для раздачи жидкотекучих сред, в том числе запыленных потоков, состоящих из газа и твердых частиц, содержащее полый корпус, состоящий из нескольких участков цилиндрической формы, выполненных с постепенным уменьшением диаметров по мере приближения к заднему торцу корпуса, при этом на образующих цилиндрических участков выполнены выпускные отверстия [И.Е.Идельчик, "Аэродинамика технологических аппаратов", М. , Машиностроение, 1983 г. , с. 320, рис. 10.42] (прототип).

Недостатком такого технического решения является значительная неравномерность раздачи жидкой составляющей смеси через выпускные отверстия коллекторного устройства. Через первые отверстия коллекторного устройства наблюдается повышенный расход жидкости, который, как показали экспериментальные проверки, в несколько раз превышает средний расход жидкости по отверстиям. Расход жидкости на средних участках резко снижается, а на последних вновь возрастает.

Неравномерность раздачи жидкости по отверстиям коллекторного устройства приводит при закалке к неравномерному охлаждению поверхности деталей и, соответственно, к повышенному разбросу механических свойств закаливаемых деталей и неблагоприятному напряженно-деформированному состоянию, вследствие чего возможны повышенные поводки и растрескивание.

Неравномерное распределение расхода жидкости через выпускные отверстия при течении газожидкостной смеси по коллекторному устройству объясняется следующим образом.

При течении газожидкостной смеси внутри коллекторного устройства образуется пристенная жидкая пленка, которая движется в направлении движения газового ядра, но со значительно меньшей скоростью.

Газовое ядро содержит жидкие частицы, которые движутся в силу инерционности по траекториям, отличным от траекторий частиц газа.

Пристенная жидкая пленка при натекании на выпускное отверстие отдает в него часть своей массы, причем расход жидкости из пленки в выпускное отверстие пропорционален массовому расходу жидкости в пленке и периметру выпускного отверстия.

По мере раздачи жидкости из пленки в выпускные отверстия массовый расход жидкости в пленке уменьшается и, следовательно, уменьшается расход жидкости через выпускные отверстия.

Жидкие частицы, движущиеся в газовом ядре, отклоняются от первоначального направления в сторону выпускных отверстий и частично долетают до жидкой пленки, увеличивая ее массовый расход.

Однако эта компенсация массового расхода жидкой пленки существенна только в начальной части коллекторного устройства и слабо влияет на распределение расхода жидкости через выпускные отверстия в средней части коллекторного устройства.

Другая часть жидких капель долетает до заднего торца коллектора, оседает на его стенках и, накапливаясь, приводит к повышенному расходу жидкости и ухудшению дисперсности распыливания в последних отверстиях коллекторного устройства.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - повышение равномерности раздачи жидкости через выпускные отверстия коллекторного устройства и дисперсности ее распыления при течении газожидкостной смеси по коллекторному устройству.

Для решения поставленной задачи известное распределительное коллекторное устройство, содержащее цилиндрический полый корпус, состоящий из нескольких участков с постепенным уменьшением их диаметров при приближении к заднему торцу корпуса, по образующим которых выполнены выпускные отверстия, снабжено размещенной внутри корпуса перепускной трубой с отверстиями или плоской разделительной перегородкой с отверстиями и установленным перед корпусом эжектором, соединенным посредством трубы с задним торцом корпуса, при этом труба имеет диаметр меньший, чем диаметр последнего участка корпуса.

Признаки, отличающие предлагаемое коллекторное устройство от наиболее близкого к нему: наличие внутри цилиндрического корпуса перепускной трубы с отверстиями или плоской разделительной перегородки с отверстиями и установленного перед корпусом эжектора, соединенного посредством трубы, диаметр которой меньше диаметра последнего цилиндрического участка корпуса, с задним торцом корпуса - обеспечивают повышение равномерности раздачи жидкости через выпускные отверстия коллекторного устройства и дисперсность распыления жидкости при течении газожидкостной смеси по коллекторному устройству.

Предлагаемое коллекторное устройство поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства с перепускной трубой; на фиг. 2 - его поперечный разрез; на фиг. 3 изображен продольный разрез устройства с плоской разделительной перегородкой; на фиг. 4 - его поперечный разрез.

Распределительное коллекторное устройство содержит полый корпус 1, состоящий из нескольких цилиндрических участков с постепенно уменьшающимся их диаметром по мере приближения последних к заднему торцу корпуса 1.

На образующих цилиндрических поверхностей участков выполнены выпускные отверстия 2. Внутри корпуса установлена перепускная труба 3 с отверстиями 4 на ее образующей или плоская разделительная перегородка 5 с отверстиями 6.

На входе в корпус установлен эжектор 7, всас которого соединен с задним торцом корпуса 1 трубой 8, диаметр которой меньше диаметра последнего цилиндрического участка корпуса коллектора. Пространство между перепускной трубой 3 и корпусом 1 коллекторного устройства образует внешний контур 9.

При установке плоской распределительной перегородки 5 образуется две полости, первая 10 - между плоской распределительной перегородкой 5 и внутренней поверхностью корпуса 1, содержащей выпускные отверстия 2, вторая 11 - между плоской разделительной перегородкой 5 и остальной частью корпуса 1.

Работает предлагаемое распределительное коллекторное устройство следующим образом.

На вход эжектора 7 поступает предварительно подготовленная газожидкостная смесь под давлением P ≥ 2 кг/см2. В эжекторе 7 газожидкостная смесь разгоняется и поступает в корпус 1.

На входе в корпус 1 устройства поток газожидкостной смеси разделяется на две части:
- при установке перепускной трубы одна часть течет по внешнему контуру 9, образованному корпусом 1 и перепускной трубой 3, вторая часть течет внутри перепускной трубы 3;
- при установке плоской разделительной перегородки одна часть течет внутри полости 10, образованной плоской разделительной перегородкой 5 и частью внутренней поверхности корпуса, содержащей выпускные отверстия 2, вторая часть течет внутри полости 11, образованной разделительной перегородкой 5 и оставшейся частью внутренней поверхности корпуса.

Через каждое выпускное отверстие 2 устройства происходит истечение газожидкостной смеси в окружающее пространство:
- при установке перепускной трубы 3 истечение происходит из внешнего контура 9, при этом из перепускной трубы 3 через отверстия 4 во внешний контур 9 поступает определенное количество газожидкостной смеси, компенсирующее до некоторой степени уменьшение концентрации жидкой составляющей во внешнем контуре, что выравнивает ее расход через выпускные отверстия 2;
- при установке плоской разделительной перегородки 5 истечение происходит из полости 10, при этом из полости 11 через отверстия 6 в полость 10 поступает определенное количество газожидкостной смеси, компенсирующее до некоторой степени уменьшение концентрации жидкой составляющей в полости 10, что выравнивает ее расход через выпускные отверстия 2.

От заднего торца корпуса 1 устройства по трубе 8 газожидкостная смесь перепускается на всас эжектора 7, что обеспечивает совместно с уменьшением диаметров цилиндрических участков корпуса 1 устройства определенный скоростной режим (дисперсно-кольцевой режим) газожидкостной смеси: при установке перепускной трубы течения как во внешнем контуре 9, так и внутри перепускной трубы 3, а при установке разделительной перегородки как внутри полости 10, так и внутри полости 11, препятствующий расслоению водовоздушной смеси и повышающий равномерность ее раздачи в выпускных отверстиях 2.

Расположение перепускной трубы и плоской разделительной перегородки относительно корпуса коллектора зависит от расположения корпуса (вертикальное, горизонтальное, наклонное).

Расположение отверстий перепускной трубы и плоской разделительной перегородки относительно отверстий корпуса коллектора также зависит от расположения корпуса.

Установка перепускной трубы меньшего диаметра с отверстиями на ее образующих или плоской разделительной перегородки с отверстиями на ней внутри корпуса позволяет уменьшить расход жидкости в выпускных отверстиях в начальной части корпуса распределительного коллекторного устройства и удержать его на постоянном уровне в выпускных отверстиях в средней части корпуса. Это достигается тем, что часть жидкости оседает в виде жидкой пленки на внутренней трубе или перегородке, уменьшая массовый расход жидкости в пленке, движущейся по внутренней поверхности начального участка корпуса.

В дальнейшем уменьшение массового расхода жидкости в пленке вследствие ее раздачи по выпускным отверстиям корпуса компенсируется ее притоком от перепускной трубы или разделительной перегородки.

Установка эжектора на входе в корпус устройства и соединение заднего торца корпуса с всасом эжектора трубой меньшего диаметра позволяет повысить скорость течения газожидкостной смеси у заднего торца корпуса, предотвратить расслоение потока и связанное с этим ухудшение равномерности раздачи и дисперсности распыливания жидкости, истекающей через последние отверстия корпуса.

Высокая скорость истечения газожидкостной смеси из сопла эжектора, диаметр которого существенно меньше внутреннего диаметра распределительного коллекторного устройства, способствует дополнительному распылению жидкости в подсасываемом рециркулирующем потоке.

Похожие патенты RU2164246C1

название год авторы номер документа
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ КОЛЛЕКТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ 2000
  • Юровский Н.А.
RU2173717C1
РОТОРНЫЙ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОНТАКТНО-ПОВЕРХНОСТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 1998
  • Балашов Ю.А.
RU2141087C1
РЕАКТОР СИНТЕЗА МЕТИЛФОРМИАТА 1993
  • Зоботта Георг
  • Скачко Владимир Петрович
  • Паздерский Юрий Антонович
  • Тагаев Олег Алексеевич
  • Караев Ринальд Анатолиевич
RU2146556C1
МНОГОФАЗНЫЙ ВИНТОВОЙ НАСОС 1999
  • Садыков А.Ф.
  • Абайдуллин А.И.
  • Назмутдинов Р.М.
  • Тахаутдинов Ш.Ф.
  • Жеребцов Е.П.
  • Авраменко А.Н.
  • Гибадуллин К.Г.
  • Хамидуллин И.В.
RU2164312C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИПЕЧНОЙ ГРАНУЛЯЦИИ ШЛАКА 2011
  • Зайнуллин Лик Анварович
RU2496727C2
ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР 1999
  • Бойко С.И.
  • Касапов Н.К.
  • Килинник С.В.
RU2153915C1
ИСПАРИТЕЛЬ-СМЕСИТЕЛЬ 1999
  • Гиневич Г.И.
  • Прохоров В.П.
RU2158626C1
СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГАЗА В ГОРЕЛКАХ ЗАЖИГАТЕЛЬНЫХ ГОРНОВ АГЛОМЕРАЦИОННЫХ МАШИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2012
  • Винтовкин Анатолий Александрович
  • Деньгуб Валерий Васильевич
  • Чистополов Виктор Александрович
  • Чистополов Александр Викторович
RU2525960C2
ПРЯМОТОЧНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР 2014
  • Кочубей Юрий Иванович
RU2579079C1
КОЛЛЕКТОР ТЕПЛООБМЕННИКА 1992
  • Суркова А.Ф.
  • Азнабаев А.А.
RU2101648C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 164 246 C1

Реферат патента 2001 года РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ КОЛЛЕКТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам водовоздушной закалки при термообработке деталей различного назначения. Задачей изобретения является повышение равномерности раздачи жидкости через выпускные отверстия и дисперсности распыления. Распределительное коллекторное устройство содержит цилиндрический полый корпус, который состоит из нескольких участков с постепенным уменьшением их диаметров при приближении к заднему торцу корпуса. На образующих цилиндрических участков выполнены выпускные отверстия. Для повышения равномерности распределения газожидкостной смеси и дисперсности ее распыления внутри корпуса устанавливают перепускную трубу с отверстиями или плоскую разделительную перегородку с отверстиями. Перед корпусом коллекторного устройства устанавливают эжектор, соединенный с задним торцом корпуса трубой, диаметр которой меньше диаметра последнего цилиндрического участка корпуса коллектора. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 164 246 C1

Распределительное коллекторное устройство для раздачи газожидкостной смеси, содержащее цилиндрический полый корпус, состоящий из нескольких участков с постепенным уменьшением их диаметров при приближении к заднему торцу корпуса, по образующим которых выполнены выпускные отверстия, отличающееся тем, что устройство снабжено размещенными внутри корпуса перепускной трубой с отверстиями или плоской разделительной перегородкой с отверстиями и установленным перед корпусом эжектором, соединенным посредством трубы с задним торцом корпуса, при этом диаметр трубы меньше, чем диаметр последнего участка корпуса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2164246C1

ИДЕЛЬЧИК И.Е
Аэродинамика технологических аппаратов
- М.: Машиностроение, 1983, с.320, рис.10,42
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ОХЛАЖДЕНИЯИЗДЕЛИЙ 0
  • И. А. Усейнов, Б. А. Ахмедов, Г. Н. Хейфец, Д. Д. Алескеров
  • В. М. Гарбер
SU275087A1
СПРЕЙЕР 0
  • Э. М. Соловьев, В. П. Копытин Ю. А. Еремин
SU388036A1
SU 916559, 30.03.1982
Устройство для охлаждения проката 1980
  • Блинов Юрий Иванович
  • Усов Владимир Антонович
  • Липкин Ян Натанович
  • Фотов Александр Андреевич
  • Нодев Эрик Освальдович
  • Алешин Владимир Аркадьевич
  • Кукарских Вадим Николаевич
  • Шекунов Геннадий Михайлович
  • Карпов Владимир Иванович
  • Столетний Марат Федорович
  • Клемперт Ефим Давыдович
  • Шмаленюк Римма Прохоровна
  • Барац Нина Кондратьевна
SU929270A1
Устройство для водовоздушного охлаждения изделий 1984
  • Абрашкина Елена Александровна
SU1296604A1

RU 2 164 246 C1

Авторы

Юровский Н.А.

Траянов Г.Г.

Литвинов А.Н.

Одиноких В.В.

Постыляков Л.В.

Никитина В.И.

Юдин Ю.В.

Даты

2001-03-20Публикация

1999-09-01Подача