Способ создания плоской струи жидкости преимущественно для очистки животноводческих помещений и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B08B3/02 

Изобретение относится к очистке, преимущественно животноводческих помещений.

Цель изобретения - повышение режущих свойств струи.

Способ создания плоской струи включает формирование режущей цилиндрической струи жидкости с последующим ее нормальным сдавливанием в плоскоподобную форму, которой в продольном направлении придают эллипсоидную форму, после чего на полученный поток одновременно воздействуют двумя парами внешних взаимоперпендикулярных сил, одну из которых направляют вдоль малой оси эллипса от периферии к центру, а другую - перпендикулярно к первой паре в периферийной зоне малой оси эллипса.

На фиг. 1 изображено устройство для создания плоской струи, преимущественно для очистки животноводческих помещений, план, разрез; на фиг. 2 - то же, с кинематикой формирования струи; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - отражатель в аксонометрии, общий вид; на фиг. 5 - устройство с углом наклона отражателя Д общий вид; на фиг. 6 - то же, с углом наклона отражения а.

Устройство (фиг. 1-6) содержит насосную станцию 1, магистральный трубопровод 2, рабочий орган, выполненный в виде коно- идального насадка 3, состоящего из камеры 4 поджатия струи, камеры 5 стабилизации струи, камеры б свободного истечения струи, державки 7, к которой прикреплен отражатель 8, снабженный средством 3 форОч

Ч)

Јь

ю ел о

мирования струи, имеющем форму плоского сопла Лаваля 10, причем в месте сопряжения У-У малого канала 11 сопла в большое 12 по линии Х-Х контакта отражателя с образующей 13 и 131сопла выполнен клиновидный паз 14 с вершиной 15, лежащей в точке пересечения линии У-У сопряжения каналов с поверхностью отражателей. Образующая 131| наклонена к плоскости отражателя 8 по д острыми углами у и а, увеличивающимися в стороАу выходного сечения средства формирования.

Способ осуществляют следующим образом.

Через магистральный трубопровод 2 от насосной станции 1 воду подают в рабочий орган 3 и в коноидальном насадке производят формирование цилиндрической струи, затем ее подают на плоский отражатель 8 и осуществляют преобразование цилиндрической струи в эллипсообразную. Для обеспечения устойчивости эллипсообразной и плоской форм к струе прикладывается пара внешних сил PI и Ра во взаимно перпендикулярных направлениях. Средством для создания внешних сил Pi и Ра является формирователь 9 струи 16. Силы Pi, направленные вдоль малой оси эллипса, от периферии к центру, суть опорные реакции, возникающие на контакте струи с формирователем 9. Силы Р2 прикладывают к периферийной зоне эллипса посредством сжатия струи клиновидными пазами 14.

Выполнение формирователя 10 в виде плоского сопла Лаваля позволяет плавно изменять кинематику струи. При выборе струи из сопла коноидального насадка 4, обладающей высокой скоростью, она попадает на отражатель 8 и для того, чтобы не было резкого гашения скорости потока струю принимает высокоскоростной канал 11 малого сечения сопла Лаваля. Далее, попадая в канал (высокого давления) 12 большого сечения сопла, согласно эффекту Лаваля (эффект скоростного давления), струя приобретает резкое увеличение давления, намного превышающее магистральное. Таким образом, вышеизложенное преобразование струи из цилиндрической в плоскую позволяет придать ей режущие свойства.

П р и м е р. В лаборатории механизации процессов производства свинины проводили сравнительные испытания предлагаемого м известного объектов.

Данные испытания сведены в табл. 1-6.

При угле р до 5° происходит незначительная деформация струи (струя приобретает в поперечном сечении форму эллипса с незначительным различием диаметров),

при этом сохраняются высокие скоростные характеристики потока, что используется при очистке локальных мест загрязнения, образующегося за счет значительных сил

сцепления. Такой технологический прием применяют при дезинфекции помещений, очистке технических устройств, расположенных в навозоуборочных каналах, а также средств раздачи влажных кормов.

При угле /3 до 10° происходит дальнейшая деформация струи (эллипс с вытянутой продольной осью). При этом силовые характеристики остаются значительными и фронт атаки струи возрастает. Такой технологический прием используется при очистке значительных по размеру площадей, в которых незначительные силы сцепления, например очистка цепных передач, поверхностей, покрытых экскрементами с незначительным

временем экспозиции и т.д.

При угле/3 до 15° струя превращается в плоский клин с высокими режущими свойствами, При этом достигается равномерность давления по ширине струи и увеличенной

(по ширине струи) площадью обработки. Основное использование технологического приема - очистка логова и щелевых полов в станках для содержания свиней, перемешивания навоза в каналах самотечных систем

при нарушении их работы, выгульных площадок.

При дальнейшем увеличении угла уЗот 15° до 25° факел плоского клина раскрывается до 35-40° с равномерным распределением давления по ширине струи за счет направляющих. Этот прием позволяет проводить сплошную очистку и мойку помещений, полос, оборудования, стекол, внутренних и внешних элементов зданий,

мойки и моциона животных.

При изменении плоскости воздействия потока на обрабатываемую поверхность с фронтальной на боковую ширина обрабатываемой поверхности за один частотный цикл

возрастает до 6-7 м, что способствует соответственному увеличению производительности при выполнении уборочно-моечных операций.

Как видно из анализа данных таблиц,

составленных на основе натурных испытаний, производительность очистки одного станка откормочного поголовья при использовании предлагаемого объекта повысилась в сравнении с известным в 5 раз и имеет

оптимальные в заявочных пределах значения шероховатостей поверхностей средств для формирования струи. Кроме того, при проведении промышленных испытаний установлено, что смыв локальных зон загрязнения полов и оборудования навозом пониженной влажности (имеющем максимальное значение липкости) происходит в 5-7 раз быстрее предлагаемым объектом в сравнении с базовым за счет среза контактиру- емых поверхностей в первом случае и размывания объекта воздействия во втором.

Как видно из табл. 3, время очистки единичного образца и (РСр) среднее давление в сечении струи по режимам 1-3 находится на уровне прототипа и базовых объектов. Время очистки единичного образца при использовании предлагаемого объекта по режимам позиций 4-6 снижается примерно в 2,5-7 раз, а Рср (функция силы резания) возрастает в 2-5 раз.

Формула изобретения 1. Способ создания плоской струи жидкости преимущественно для очистки живо- тноводческих помещений ,от загрязнения, включающий предварительное формирование цилиндрической струи с последующим приданием ей эллипсоидной формы в продольном направлении, отличающий-

с я тем, что, с целью повышения режущих свойств струи, к периферийной части потока струи прикладывают пару внешних сил, направленных под острым углом в плоскости, перпендикулярной продольной оси струи.

2.Устройство для создания плоской струи жидкости преимущественно для очистки животноводческих помещений, содержащее насосную станцию, магистральный трубопровод и средство формирования плоской струи, отличающееся тем, что, с целью повышения режущих свойств струи, средство формирования плоской струи выполнено в продольном сечении в форме плоского сопла Лаваля, образующая которого выходной частью наклонена к рабочей поверхности отражателя сопла Лаваля под острым углом, раскрывающегося в сторону выходного сечения.

3.Устройство по п. 2, отличающее- с я тем, что шероховатость рабочей поверхности отражателя в пределах ,1...0,025, а шероховатость наклонной образующей средства формирования сгруи выполнено в пределах ,4...1,6.

Изобретение относится к очистке преимущественно животноводческих помещений и позволяет повысить режущие свойства струи. В части способа осуществляется формирование режущей цилиндрической струи с последующим ее нормальным сдавливанием в плоскообразную форму за счет приложения к периферийной части потока струи пары внешних сил, направленных под острым углом в плоскости, перпендикулярной продольной оси струи. Устройство позволяет путем изменения кинематики формирования струи создать плоскую струю за счет выполнения средства формирования плоской струи в продольном сечении в форме плоского сопла Лаваля, образующая которого выходной частью наклонена к рабочей поверхности отражателя сопла Лаваля под острым углом, раскрывающимся в сторону выходного сечения. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил., б табл. -г Ё

чТаблица1

Зависимость значения отношения РСр° к Рс° от угла

Примечание. Рср° - сила давления в любой точке по центральной оси струи;

PC - сила сопротивления потоку, измеряемая по центральной оси струи.

Таблица 2

Изменение отношения вертикальной составляющей Рь1 к Рс в зависимости от угла у f ( а )

Примечание. Рь -давление в вертикальной плоскости сечения струи, Па; Рс - среднее давление по оси струи, Па.

Изменение зависимости толщины гидравлического клина струи от шероховатости поверхности отражателя

Рср - среднее давление в сечении струи, Па.

Изменение неравномерности распределения давления в поперечном сечении по ширине плоской струи в зависимости от шероховатости (поверхности защемления) на образующей поверхности плоского сопла Лаваля

Таблица 5 Время очистки одного станка (ч) при фиксированном расходе (Q const)

Примечание. Схема замера: очистке подлежали места загрязнения логова

щелевой пол, основания ограждения станков

Изменение рабочего давления от величины липкости

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 6

X

/1 W 11 П

Фиг.1

А-А

ФигЛ

Фиг.5

Фиг.б