Генератор колебаний давления проточной среды Советский патент 1992 года по МПК B06B1/20 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для генерации переменных по давлению и расходу струй жидкости. Изобретение может быть использовано в трубопроводных системах аварийной защиты в качестве источника приводного воздействия, в гидросистемах автоматики, в ирригационных и противопожарных устройствах.

Известны генераторы переменного давления, скорости и расхода потока текучей среды, содержащее размещенные в проходном сечении деформируемые и кинематические элементы, изменяющие местный коэффициент сопротивления. В частности, известны генеоаторы, работающие от энергии потока среды, а также внешних приводных воздействий.

Недостатком упомянутых устройств является их недостаточная применимость для случаев использования в системах с проводимыми неньютоновскими жидкостями, где в области частот высокого или инфранизкого диапазона может наблюдаться нестабильная их работа. Это связано с применением s устройствах элементов, часгично периодически перегораживающих мх проходное сечение, и рядом нелинейных эффектов, возникающих при взаимодействии упомянутых элементов со средой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор колебаний Карсавина, содержащий сопло из конфузора и диффузора, системы изменения условий истечения жидкости через его критическое сечение. Это устройство не содержит в своем составе элементов, далеко выступающих в основное проходное сечение, поэтому воздействие дестабилизирующих эффектов в его работе является сниженным.

Однако, состав устройства и взаимодействие его частей таковы, что исключают возможность гспользовзния в области частот свыше 1 кГц, что требуется для систем автоматики, строительной техники, в медицинских терапевтических устройствах и т.п.

XI

0«k

О

К

Целью изобретения является расширение частотного диапазона использования.

Указанная цель достигается тем, что генератор колебаний давления проточной среды, содержащий сопло в виде конфузора и диффузора, снабжен упругим рукавом, охватывающим сопло, образующим с ним полость, сообщаемую с конфузором, а диффузор выполнен в виде конической пружины с регулируемым сжатием.

На чертеже представлен генератор колебания давления текучей среды.

Генератор колебаний давления текучей среды состоит из форкамеры 1 с патрубком для входа текучей среды под давлением; ввернутого в корпус форкамеры 1 составного сопла 2, состоящего из сплошного конфу зора 3 и подпружиненного диффузора 4, выполненного из конической пружины; пружинных тяг 5; регулирующего пружинного устройства б; отрезка упругого рукава 7; отверстия 8 в конфузоре, входящего в объем рукава 7,

Буквами и стрелками обозначены: А - вход текучей среды в генератор, В - ее основной поток в проходном сечении, С - выход среды с генерированными в ней колебаниями, D - поток среды, ответвляющийся от основного через отверстие 8 в объем, ограниченный отрезком упругого рукава 7. Индексами при D обозначены 3 поток D при смыкании витков диффузора 4, О - поток D при размыкании витков диффузора 4.

Устройство работает следующим образом.

В неотрегулированном состоянии витки диффузора 4 сопла 2 под действием сил упругости распрямлены, поэтому внитри сопла 2 по месту диффузора 4 образуется спиральная щель. В этом состоянии устройство представляет собой местное гидравлическое сопротивление и при пропуске через него текучей среды по стрелке А колебаний не генерирует, поскольку имеет место ее свободное перетекание как через его основной проход в направлении стрелки В, так и по пути ответвляемого потока Do. Отрезок упругого рукава 7 в этом состоянии оказывается натянутым давлением среды.

В состоянии регулировки, в том числе и при протекании через генератор потока рабочей среды, устройство работает следующим образом. Регулирующим пружинным устройством 6 через пружинные тяги 5 сжимают пружинный диффузор 4 вплоть до смыкания его витков. При этом протекание рабочей среды по направлению ответвляемого потока прекращается, а геометрия основного прохода устройства приобретает вид сопла,

состоящего из сплошного конфузора 3 и пружинного диффузора 4, вследствие чего характер истечения жидкости через устройство меняется, и оно переходит в режим

генерации колебаний.

В режиме генерации колебаний устройство работает следующим образом. При начале смыкания витков пружинного диффузора 4 инициируется переходный

процесс от дросселирования перетекающей среды через гидравлическое сопротивление общего вида к более упорядоченному протеканию через сопло, при этом происходит резкое увеличение коэффициента расхода

и, следовательно, увеличение скорости протекания среды через устройство при одинаковом ее напоре в зоне конфузора 3. В результгте этого порции среды, вытекаю щме по стрелке В через критическое сечение сопла 2 ускоряются, а давление в диффузорном участке резко падает. С этого момен га на внутреннюю поверхность диффузора 4 начинает действовать избыточное разряжение, преодолевающее силы поджатия его витков от воздействия пружинного регулирующего устройства б и тяг 5. В результате витки диффузора 4 размыкаются, и давление, аккумулированное в полости рукава 7, перетекает внутрь проходного сечения диффузора 4. Одновременно сам диффузор, вследствие изменения саоей геометрии, перестает выполнять функция диффузора, и процесс упорядоченного истечения, по совокупному действию этих двух

причин, срывается. Процесс перетекания рабочей среды по стрелке Do через разомкнутые витки диффузора 4 прекращается при выравнивании давления в полости упругого рукава 7 и- внутри проходного сечения,

что сопровождается некоторым сдуваиием рукава 7. Поскольку данный процесс носит явно выраженный релаксационный характер, неупорядоченный порядок истечения среды через него сохраняется некоторое

время; при этом пропуская способность генератора s течение этого времени остается пониженной, а скорость протекания через няго жидкости падает.

Следующая фаза работы генератора начинается после окончания этого процесса, при этом витки диффузора 4 смыкаются и начинается переходный процесс от дросселирования среды к ее упорядоченному истечению через сопло 2. Во время этого

переходного процесса часть среды продолжает перетекать по стрелке D через отверстие 8 о конфузоре, выравнивает давление, подтягивает своим давлением рукав 7, создавая дополнительный избыток лотенци

альксй энергии в сие1е;4в и, того,

создает избыток кинетической энергии за счет образования циркуляции среды по стрелке Оз. В дальнейшем, по окончании переходного процесса, генератор вновь входит в режим упорядоченного истечения, то есть процесс циклически повторяется. Диапазон частоты генерации колебаний в основном зависит от соотношения расхода среды, ее плотности, а также от соотношения пропускных способностей устройства по основному и ответвляемому ее потоку и, кроме того, от упругих характеристик пружинного диффузора 4, регулирующего пружинного устройства б и упругого рукава 7. Частота генерации устройства может быть отрегулирована с помощью регу- пирующей пружины 6, в основном за счет изменения времени раскрытия-закрытия пружинного диффузора 4.

Использование устройства обеспечивает по сравнению с существующими устрой- ствами следующие преимущества: по

предварительным расчетам, при соответствующем подборе этих параметров, изобретение может обеспечить генерацию частот в диапазонах от 0,5 Гц до 40 кГц. В качестве материалов для использования сопла устройства могут быть использованы стали и сплавы промышленно освещенных марок, допущенных к арматуростроению, текстури- рованные материалы и композиты (раздуваемая оболочка-рукав), литьевые металлы и пластины (корпусные детали). Формула изобретения Генератор колебаний давления проточной среды, содержащий сопло в виде конфу- зора, отличающийся тем,что,с целью расширения частотного диапазона, он снабжен упругим рукавом, охватывающим сопло, образующим с ним полость, сообщаемую с конфузором, а диффузор выполнен в виде конической пружины с регулируемым сжатием.

Изобретение относится к акустическим генераторам и может быть использовано в гидросистемах автоматики и противопожарных устройствах. Цель изобретения - расширение частотного диапазона. Генератор колебаний давления проточной среды содержит сопйо в виде конфузора и диффузора, упругий рукав, охватывающий сопло и образующий с ним полость, сообщаемую с конфузором, а диффузор выполнен в виде конической пружины с регулируемым сжатием. При протекании жидкости через устройство витки пружины смыкаются и размыкаются, и вследствие этого генерируются колебания давления. 1 ил.