СТРУЙНО-КАВИТАЦИОННЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ПОТОКА ЖИДКОСТИ Российский патент 2016 года по МПК G05D11/02 

Изобретение относится к струйной технике, в частности к струйным делителям потока жидкости, и может быть использовано в гидроприводах для синхронизации движения исполнительных гидродвигателей, разделения потока жидкости на требуемое число частей в заданном отношении.

Известны золотниковые дроссельные делители потока (Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я.М. Вильнер, Я.Т. Ковалев, Б.Б. Некрасов и др. - 2-е изд. - Мн. Высш. шк., 1985. - 382 с.), состоящие из двух чувствительных элементов (постоянные дроссели) и золотника с каналами (переменные дроссели) и позволяющие осуществлять синхронизацию скорости движения двух гидродвигателей посредством поддержания постоянных перепадов давления на чувствительных элементах переменным дросселем.

Недостатками такой конструкции являются сложность изготовления прецизионных золотниковых пар, чувствительность к качеству рабочей жидкости, необходимость селективной сборки, возможность разделения потока только на четное число частей.

Известен одномембранный дроссельный делитель потока [АС СССР №1696756, кл. F15B 13/06, 11/22, F15C 3/04, бюл. №45, 1991 г.] с двумя чувствительными элементами (постоянные дроссели) и элементом типа «сопло-заслонка» (переменный дроссель) с заслонкой, перемещаемой мембраной.

Недостатками такой конструкции является недолговечность мембраны из-за усталостного разрушения, необходимость использования редких эластомеров при изготовлении, низкая чувствительность к изменению давления в выходных каналах, возможность разделения потока только на две части.

Известен делитель суммирующий клапан мембранного типа с механизмом запирания [АС СССР №1744312, кл. F16B 11/022, бюл. №24, 1992 г.], в котором чувствительные элементы выполнены в виде трубок Вентури, а переменный дроссель выполнен в виде золотниковой пары, перемещаемой мембраной.

Недостатками такой конструкции являются ее сложность, кавитационные ограничения на расход, усталостное разрушение мембраны.

Известен эффект стабилизации расхода жидкости (свойство сохранять постоянство расхода при постоянном давлении на входе и переменном на выходе) в трубках Вентури при гидродинамической кавитации (Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для вузов / Т.М. Башта и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.) при постоянном давлении питания на входе, который может использоваться для разделения потока жидкости на несколько частей.

Известно также о возникновении эффекта кавитационной стабилизации расхода в струйных элементах и влияние конструктивных параметров на расход стабилизации (Мансуров В.И. Выбор конструктивных параметров струйных элементов // Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. Вып. 3. - М.: Машиностроение, 1975. - стр. 271-277).

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются делители потока на стендах для проверки расходомеров и счетчиков жидкости [АС СССР №356474, кл. G01F 25/00, бюл. №32, 1972 г.; АС СССР №540152, кл. G01F 25/00, бюл. №47, 1976 г.], содержащие в качестве кавитационных элементов трубки Вентури, соединенные параллельно (гребенкой), в каждой из которых наблюдается эффект стабилизации расхода жидкости.

Недостатками конструкции таких делителей потока являются выполнение компоновки кавитационных элементов в виде гребенки, низкая точность разделения расхода вследствие пульсаций давления.

Задачей изобретения является оптимизация массогабаритных характеристик и функциональных возможностей устройства.

Техническим результатом, обеспечиваемым эффектом стабилизации расхода, является возможность разделения потока жидкости на части без использования золотниковых или мембранных элементов, с повышением точности разделения.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в струйно-кавитационном делителе потока жидкости, содержащем корпус с кавитационными элементами, согласно изобретению кавитационные элементы выполнены в виде струйных элементов типа «сопло-сопло», расположенных равномерно вокруг конфузорного сопла и помещенных в крышку.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена конструкция устройства в разрезе.

Струйно-кавитационный делитель потока жидкости состоит из корпуса 1, в котором расположены равномерно вокруг конфузорного сопла 2, в зависимости от количества частей, на которые делится поток, струйные элементы типа «сопло-сопло», состоящие из струйной трубки 3 и диффузорного приемного сопла 4, закрытые крышкой 5, связанной с корпусом 1, в которую вворачивается питающее конфузорное сопло 2.

Струйно-кавитационый делитель потока жидкости работает следующим образом. При подаче давления в конфузорное сопло 2 формируется затопленная струя жидкости, которая попадает на спрофилированную отражающую поверхность корпуса 1, отражается и попадает в кавитационные элементы типа «сопло-сопло». При попадании жидкости в струйную трубку 3 в струйной камере формируется струя жидкости, состоящая из ядра и струйного пограничного слоя. Часть струи совместно со струйным пограничным слоем попадает в диффузорное приемное сопло 4, где высокая скорость движения жидкости (свыше 150 м/с) способствует возникновению кавитации, которая позволяет сохранить гидравлическое сечение струи до конца диффузорного участка приемного сопла, тем самым обеспечивая эффект кавитационной стабилизации расхода. При возникновении эффекта кавитационной стабилизации расхода в кавитационных элементах устанавливается постоянный расход, который не зависит от давления на выходе из элементов, что позволяет разделить расход через конфузорное сопло 2 на требуемое число частей.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с ближайшим аналогом позволяет оптимизировать массогабаритные характеристики делителей потока, использующих эффект кавитационной стабилизации расхода жидкости, а также повысить точность разделения потоков за счет использования струйных элементов типа «сопло-сопло».

Изобретение относится к струйной технике, в частности к струйным делителям потока жидкости, и может быть использовано в гидроприводах для синхронизации движения исполнительных гидродвигателей, разделения потока жидкости на требуемое число частей в требуемом отношении. Кавитационный делитель потока жидкости содержит корпус с кавитационными элементами в виде струйных элементов типа «сопло-сопло», расположенные равномерно вокруг конфузорного сопла и помещенные в крышку. Технический результат - возможность разделения потока жидкости на части без использования золотниковых или мембранных элементов с повышением точности разделения. 1 ил.

Кавитационный делитель потока жидкости, содержащий корпус с кавитационными элементами, отличающийся тем, что кавитационные элементы выполнены в виде струйных элементов типа «сопло-сопло», расположенных равномерно вокруг конфузорного сопла и помещенных в крышку.