ФОРСУНКА ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ОЧИСТКИ Российский патент 2004 года по МПК B63B59/08 B08B3/02 

Настоящее изобретение относится к технологии гидродинамической очистки и касается создания инструментов для очистки подводных поверхностей корпусов судов и гидротехнических сооружений от обрастании, коррозионных корок и химических и механических отложений.

Известны форсунки различных конструкций - простые с расширенной камерой и без нее, с центральным телом и т.д.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является форсунка (RU 2163877), проточный канал которой образован входным конфузором, прямым цилиндрическим участком, расширительной камерой и выходным диффузором. Кроме того, в корпусе форсунки выполнены под углом к продольной оси проточного канала по меньшей мере два канала, соединяющие расширительную камеру с задиффузорным пространством.

Истекающая струя воды дольше всего сохраняет оптимальные условия для кавитации вблизи оси самой струи, а по периферии кавитирующий поток тормозится относительно быстрее, скорость воды падает, давление (в соответствии с законом Бернулли) растет, и кавитационные пузырьки исчезают.

В основу настоящего изобретения положена задача создания форсунки инструмента для подводной очистки, обеспечивающей более полное использование кинетической энергии кавитирующей струи воды за счет образования дополнительного контура истекающей струи воды.

Поставленная задача решается тем, что форсунка инструмента для подводной очистки, содержащая корпус с центральным проточным каналом, образованным входным конфузором, расширительной камерой и выходным диффузором, в корпусе которого под углом к продольной оси проточного канала выполнены каналы, которые сообщены с полостью расширительной камеры, согласно изобретению содержит дополнительный диффузор, корпус которого установлен на корпусе форсунки в области расположения выходного диффузора и внутренняя полость которого сообщена с полостью расширительной камеры посредством указанных каналов, выполненных в корпусе диффузора.

Целесообразно, чтобы корпус дополнительного диффузора был бы установлен на корпусе форсунки с возможностью продольного перемещения вдоль него и последующей фиксации в требуемом положении.

Для обеспечения более ранней и более высокой степени кавитации в рабочей струе форсунка дополнительно содержит источник ультразвуковых колебаний, примыкающий к расширительной камере со стороны входного конфузора и выполненный, например, в виде цилиндрической вставки с центральным каналом, внутренняя поверхность которого выполнена в виде гребенки.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид форсунки инструмента для подводной очистки, продольный разрез;
фиг.2 - то же, но с источником ультразвуковых колебаний;
фиг.3 - источник ультразвуковых колебаний.

Форсунка инструмента для подводной очистки согласно изобретению содержит цилиндрический корпус 1, в котором выполнен центральный проточный канал 2, образованный соосно расположенными и последовательно сопряженными по направлению движения жидкости входным конфузором 3, расширительной камерой 4 и выходным диффузором 5. На корпусе 1 в области расположения выходного диффузора 5 закреплен корпус 6 дополнительного диффузора 7. В корпусе диффузора 5 под углом к продольной оси проточного канала 2 выполнены каналы 8, которые сообщены с полостью расширительной камеры 4 и выходные отверстия которых направлены в сторону выхода диффузора 5 так, что расширительная камера 4 сообщена с полостью диффузора 7. Число и диаметр этих каналов 8 определяют количество воды, отводимой из расширительной камеры во второй контур, т.е. в диффузор 7.

Форсунка может дополнительно содержать источник 9 (фиг.2) ультразвуковых колебаний, примыкающий к расширительной камере 4 со стороны входного конфузора 3. Источник 9 ультразвуковых колебаний выполнен, например, в виде цилиндрической вставки с центральным каналом 10 (фиг.3), внутренняя поверхность 11 которого выполнена в виде гребенки, профиль которой - равносторонний треугольный или квадратный.

Предлагаемую форсунку инструмента для подводной очистки используют следующим образом.

Во время работы форсунки поток воды высокого давления движется через форсунку (на чертеже - справа налево) - через полость конфузора 3, расширительную камеру 4 и полость диффузора 5, образуя на выходе из форсунки рабочий факел. Проходя через две последние полости, поток воды разгоняется до скорости, обеспечивающей возникновение и сохранение кавитации во всем объеме факела струи воды. Возникновение кавитации происходит в результате увеличения скорости истечения и в соответствии с законом Бернулли понижением давления в струе воды вплоть до величины давления насыщенного пара при давлении окружающей среды.

Истекающая струя воды дольше всего сохраняет оптимальные условия для кавитации вблизи оси самой струи, а по периферии кавитирующий поток тормозится относительно быстрее, скорость воды падает, давление растет и кавитационные пузырьки исчезают. Вследствие этого рабочий факел имеет форму сильно вытянутого веретена.

Для устранения этого явления в предлагаемой форсунке образован второй контур истекающей струи за счет использования дополнительного диффузора 7, при этом при помощи каналов 8 осуществляют отбор из расширительной камеры 4 части воды, которую отводят на периферию факела, т.е. в пространство между наружной и внутренней поверхностями диффузоров 5 и 7. Таким образом, рабочий факел кавитирующей воды образуется как за счет непосредственного истечения воды из выхода конфузора, так и за счет образования второго контура истекающей струи. Это позволяет более полно использовать кинетическую энергию кавитирующей струи, что приводит к увеличению сечения рабочего факела.

Благодаря отводу воды из расширительной камеры форсунки в полость диффузора увеличивается объем и масса кавитирующей струи рабочего факела.

Известно, что кавитация в жидкости может возникать как за счет истечения с большой скоростью (гидродинамическая), так и за счет воздействия на жидкость ультразвуковых колебаний (акустическая). В предлагаемой конструкции форсунки используется источник 9 (фиг.2) ультразвуковых колебаний, обеспечивающий более полную кавитацию в протекающей струе воды. При протекании воды через канал 10 (фиг.3) в струе воды высокого давления возникают колебания, частота которых определяется скоростью истечения воды и параметрами гребенки в соответствии с зависимостью
f=V/h [кГц] (1),
где V - скорость прохода воды через вставку, м/с;
h - шаг гребенки, мм.

Длина вставки равна диаметру канала 10.

Резьбовое крепление корпуса 6 диффузора 7 на корпусе 1 форсунки позволяет регулировать положение диффузора 7. Размеры, форма и место расположения диффузора 7 зависят от специфики работы - характера обрастании, необходимой степени очистки, рабочего давления, расхода воды и др. Корпус 6 диффузора 7 фиксируется в требуемом положении с помощью контргайки 12.

Изобретение относится к технологии гидродинамической очистки и касается создания инструментов для очистки подводных поверхностей корпусов и гидротехнических сооружений. Форсунка содержит корпус с центральным проточным каналом, образованным входным конфузором, расширительной камерой и выходным диффузором. В корпусе этого диффузора под углом к продольной оси проточного канала выполнены каналы, которые сообщены с полостью расширительной камеры. Форсунка содержит дополнительный диффузор. Корпус дополнительного диффузора может быть установлен на корпусе форсунки с возможностью продольного перемещения вдоль него и последующей фиксации в требуемом положении. Форсунку целесообразно снабжать источником ультразвуковых колебаний, который может примыкать к расширительной камере со стороны входного конфузора. Источник ультразвуковых колебаний целесообразно выполнять в виде цилиндрической вставки с центральным каналом, внутренняя поверхность которого может быть выполнена в виде гребенки. Технический результат реализации изобретения заключается в более полном использовании кинетической энергии кавитирующей струи воды путем образования дополнительного контура водной истекающей струи. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Форсунка инструмента для подводной очистки, содержащая корпус с центральным проточным каналом, образованным входным конфузором, расширительной камерой и выходным диффузором, в корпусе которого под углом к продольной оси проточного канала выполнены каналы, которые сообщены с полостью расширительной камеры, отличающаяся тем, что содержит дополнительный диффузор, корпус которого установлен на корпусе форсунки в области расположения выходного диффузора и внутренняя полость которого сообщена с полостью расширительной камеры посредством указанных двух каналов, выполненных в корпусе форсунки.2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что корпус дополнительного диффузора установлен на корпусе форсунки с возможностью продольного перемещения вдоль него и последующей фиксации в требуемом положении.3. Форсунка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит источник ультразвуковых колебаний, примыкающий к расширительной камере со стороны входного конфузора.4. Форсунка по п.3, отличающаяся тем, что источник ультразвуковых колебаний выполнен в виде цилиндрической вставки с центральным каналом, внутренняя поверхность которого выполнена в виде гребенки.