Резонансный гидропульсатор Советский патент 1991 года по МПК F15B21/12 

Изобретение относится к устройствам для создания пульсирующего давления в жидкости и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности его работы путем расширения диапазона регулирования, снижения потерь и увеличения коэффициента усиления.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - узел крепления ограничите- ля перемещений газонаполненного элемента на крышке камеры; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1,

Пульсатор содержит корпус, выполненный в виде вертикальной цилиндрической камеры 1, частично заполненной жидкостью, имеющей в верхней своей части герметично подстыкованную крышку 2, а в нижней -днище 3, выполненное в виде гибкой мембраны. Внутри камеры 1 размещается газонаполненный резонатор, а по ее центру установлен регулятор положения в виде вертикального трубчатого стержня 4, закрепленного в крышке 2 с возможностью вертикального перемещения. Для этого по центру крышки 2 установлена вертикальная втулка 5, имеющая наружную резьбу, в которой с возможностью скольжения размещен стержень 4, жестко закрепленный, например, с помощью уплотнения 6 и накидной гайки 7, навернутой на втулку. На нижней части стрежня 4, размещенной вблизи днища 3 камеры, установлен газонаполненный резонатор, выполненный в виде торообразного элемента 8 из эластичной упругой, например резиновой, пленки 9,Торообразный элемент 8 свободно (с зазором) размещен на стержне 4, а высоту всплытия его ограничивают радиальные ребра 10, закрепленные на стержне. Таким образом, стержень 4 с ребрами 10 является ограничителем вертикальных и горизонтальных перемещений тосо

С

о VI ю о

00

рообразного элемента 8. Камера 1 установлена на раме 11 вибратора, обеспечивающей возможность свободных колебаний ее гибкого днища 3, центральная часть которого снабжена внешним упором 12, к которому шарнирно подсоединен шатун 13 эксцентрикового привода, другой конец которого связан с эксцентриком, закрепленным на валу электродвигателя 14 с регулируемым числом оборотов.

К жидкостной части камеры на уровне размещения газонаполненного элемента 8 подсоединен разделитель 15, представляющий собой дисковую камеру с двумя центральными патрубками, разделенную на две герметичные полости гибкой мембраной 16, закрепленной по периметру камеры 1.

Заполнение вертикальной камеры 1 жидкостью составляет 80-85%, остальная ее часть заполнена воздухом. Жидкость и размещенный в ней упругий газонаполненный элемент 8 образуют в камере 1 колебательную систему жидкость-газ, в которой газовый объем, заключенный в эластичную пленку 9, является упругим элементом 8, а столб жидкости над ним - инерционным элементом. Динамический контакт между элементами колебательной системы жидкость-газ осуществляется через эластичную пленку 9. Эта колебательная система обладает высокой чувствительностью (добротностью) вследствие очень высоких упругих свойств газа и большой удельной поверхности его динамического контакта с жидкостью, обусловленной торообразной формой газонаполненного элемента 8.

При включении электродвигателя 14 соединенный с его эксцентриком шатун 13 сообщает через упор 12 периодические колебания гибкому днищу 3 камеры 1, В жидкости возбуждаются пульсации давления с частотой внешнего вибровоздействия, которые передаются находящемуся в ней газу через эластичную пленку 9 - возбуждаются колебания системы жидкость-газ. При этом в жидкости возникают турбулентные движения, а газонаполненный горообразный эле- мент 8, установленный с зазором на стержне 4, совершает объемные пульсации. Согласно экспериментальным данным, собственная частота колебаний этой системы равна

fe-V

где п - коэффициент адиабаты;

р - давление над свободной поверхностью жидкости, дин /см ;

S - площадь горизонтального сечения газонаполненного элемента, см2;

Q - объем газа в газонаполненном элементе, см ;

h - высота столба жидкости над газонаполненным элементом, см; р - плотность жидкости. При совпадении частоты колебаний днища камеры 1, что достигается регулированием числа оборотов электродвигателя 14, с собственной частотой системы жидкость-газ в камере 1 возникает резонансный режим колебаний этой системы, характеризующийся репким усилением турбулизации

5 жидкости и увеличением амплитуды объемных пульсаций горообразного газонаполненного элемента 8. В камере 1 резко повышается интенсивность пульсаций давления жидкости, амплитуда волн которого

0 увеличивается в 8-10 раз. За счет высокой турбулизации жидкость захватывает газ, находящийся в верхней части камеры, кото-, рый разбивается на множество мелких пузырьков, распределенных в объеме жид5 кости и совершающих хаотические интенсивные движения. В результате в камере 1 образуется гомогенная аэрозоль, совершающая интенсивные турбулентные пульсации и заполняющая всю полость камеры 1.

0 При этом наличие газа в объеме жидкости дополнительно повышает чувствительность колебательной системы жидкость-газ и, как следствие, повышает интенсивность резонансных пульсаций этой системы.

5Получаемые в полости камеры 1 пульсации давления газожидкостной среды передаются потребителю колебаний давления, например, через разделитель 15 за счет колебаний гибкой мембраны 16.

0Для изменения частоты резонансных

пульсаций давления, передаваемых потребителю, изменяют в соответствии с формулой (1) уровень размещения газонаполненного элемента 8 в жидкости.

5 Для этого отворачивают гайку 7 на втулке 5 крышки 2 Камеры 1, зажимающую уплотнение 6, поднимают (в случае его исходного крайнего нижнего положения) вертикальный стержень 4 на заданную высоту и снова

0 зажимают уплотнение 6 гайкой 7. При этом газонаполненный элемент 8 всплывает на новый уровень, определяемый уровнем расположения в жидкости радиальных ребер 10. Затем в соответствии с новой резонанс5 ной частотой изменяют число оборотов электродвигателя 14.

Предложенное техническое решение позволяет значительно упростить конструкцию гидропульсатора: в отличие от известных решений он не содержит подвижных

механических частей, пневмомагистралей, переключающих и коммутирующих устройств. Значительно упрощается работа гидропульсатора и настройка его на резонансный режим в пределах регулируемого частотного диапазона,

Образованная в гидравлической полости колебательная система жидкость-газ об- ладает высокой чувствительностью, а отсутствие гидропневмосопротивлений сводит к минимуму потери при работе гидропульсатора. Это позволяет значительно увеличить коэффициент усиления получаемых резонансных колебаний давления и значительно снизить энергозатраты при ра- боте гидропульсатора.

Резонансный гидропульсатор позволяет получить значительный экономический эффект при осуществлении таких процессов, как смешивание компонентов, мойка,

растворение, тепломассообмен, диффузия, фильтрация.

Формула изобретения Резонансный гидропульсатор, содержащий цилиндрический корпус, частично заполненный жидкостью, упругий газонаполненный резонатор, размещенный в жидкости, и механический вибратор, закрепленный на днище корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем расширения диапазона регулирования, снижения потерь и увеличения коэффициента усиления, он снабжен регулятором положения резонатора, днище корпуса выполнено в виде гибкой мембраны, вибратор - в виде эксцентрикового привода, подсоединенного к центральной части днища, а резонатор - в виде -свободно установленного торооб- разного элемента.

Изобретение позволяет повысить эффективность работы резонансного гидропульсатора путем расширения диапазона регулирования, снижения потерь и увеличения коэффициента усиления. Цилиндрический корпус частично заполнен жидкостью. Упругий газонаполненный резонатор размещен в жидкости. Механический вибратор закреплен на днище 3 корпуса. Днище 3 выполнено в виде гибкой мембраны, вибратор - в виде эксцентрикового привода, подсоединенного к центральной части днища 3, резонатор - в виде свободно установленного торообразного элемента 8. Образованная в гидравлической полости колебательная система жидкость - газ обладает высокой чувствительностью и отсутствием гидропневмосопротивлений. 3 ил.

/Л /7////////7//л

v TTZv///////////// /

Фиг.1

Фиг.I

Фиг.Ъ