Генератор колебаний давления проточной среды

 

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.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)э В 06 В 1/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828315/28 (22) 23,05.90 (46) 15.07.92. Бюл, М 26 (71) Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики Ростовского государственного университета (72) Б.Г.Пьянков, M Ã.Ñåëåçíåâ, А.M.Êàêóðèí и В.В.Борисов (53) 534.232 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1446370, кл. Г 15 В 21/12, 1987. (54) ГЕНЕРАТОР КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ

ПРОТОЧНОЙ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к акустическим

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 генераторы, раоотающие от энергии потока среды, а также внешних приводных воздействий.

Недостатком упомянутых устройств является их недостаточная применимость для случаев использования в системах с nposoдимыми неньютоновскими жидкостями, где в области частот высокого или инфраниэко, > nn 1 747 1 92 А 1 генераторам и может быть использовано в гидросистемах автоматики и противопожарных устройствах. Цель изобретения — расширение частотного диапазона. Генератор колебаний давления проточной среды содержит сопло в виде конфуэора. и диффуэора, 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 уст.ройство витки пружины смыкаются и размыкаются, и вследствие этого генерируются колебания давления. 1 ил, .го диапазона может наблюдаться нестабильная их работа. Это связано с применением в устройствах элементов, часгично периодически перегораживающих их проходное сечение, и рядом нелинейных эффектов, возникающих при взаимодействии упомянутых элементов со средой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генсратор колебаний Карсавина, содержащий сопла из конфуэора и диффузора, системы изменения условий истечения жидкости через его критическое сечение. Зто устройство не содержит в своем составе элементов, далеко выступающих в основное проходное сечение, поэтому воздействие дестабилизирующих аффектов в его работе является сниженным, Однако, состав устройства и взаимодействие его частей таковы, что исключают во. -можность использования в области частот свыже 1 КГц, что требуется для систем автоматикии, строительной техники, в медицинских терапевтических устройствах и т.п.

1747192

Целью изобретения является раСширение частотного диапазона использования.

Указанная цель достигается тем, что генератор колебаний давления проточной среды, содержащий сопло в виде конфуэора 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 иэ сплошного конфуэора 3 и подпружиненного диффузора 4, выполненного из конической пружины; пружинных тяг 5; регулирующего пружинного устройства 5; отрезка упругого рукава 7; отверстия 8 s к оoнHф у з3о0рpеe, входящего в объем рукава 7.

Буквами и стрелками обозначены; А— вход текучей среды в генератор,  — ее основной поток в проходном сечении, С вЂ” выход среды с генерированными в ней колебаниями, 0 — поток среды, ответвляющийся от основного через отверстие 8 в обьем, ограниченный отрезком упругого рукава 7. Индексами при О обозначены "3"— поток D при смыкании витков диффуэора 4, "0" — 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 s 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 ви4 сопла, состоящего из сплошного конфузора 3 и пружинного диффуэора 4, вследствие чего характер истечения жидкости через устройство меняется, и оно переходит в режим

5 генерации колебаний.

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

10 процесс отдросселирования перетекающей среды через гидравлическое сопротивление общего вида к более упВрядочен ному протеканию через сопло, при этом происходит резкое увеличение коэффициента расхода

15 и, следовательно. увеличение скорости протекания среды через устройство при одинаковом ее напоре в зоне конфузора 3. В результате этого порции среды, вытекающие по стрелке В через критическое сече-20 ние сопла 2 ускоряются, а давление в . диффузорном участке резко падает. C этого момента на внутреннюю поверхность диффузора 4 начинает действовать избыточное раэряжение, преодолевающее силы поджа25 тии его витков от воздействия пружинного регулирующего устройства 6 и тяг 5. В результате витки диффузора 4 размыкаются,.и давление, аккумулированное в полости рукава 7, перетекает внутрь проходного сече30 ния диффузора 4. Одновременно сам диффузор, вследствие изменения своей геометрии, перестает выполнять функцию диффуэора, и процесс упорядоченного истечения, rlo совокупному действию 3TI4x двух

35 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, 40 что сопровождается некоторым сдуванием рукава 7. Поскольку данный процесс носит явно выраженный релаксационный характер, неупорядоченный порядок истечения среды через него сохраняется некоторое

45 время; при этом пропуская способность генератора в течение этого времени остается пониженной, а скорость протекания через. него жидкости падает, Следующая фаза работы генератора на50 чинается после окончании этого процесса, при этом витки диффузора 4 смыкаются и начинается переходный процесс от дроссе- .. лирования среды к ее упорядоченному истечению через сопло 2. Во время этого

55 переходного процесса часть среды продолжает перетекать по стрелке D через отверстие 8 в конфузоре, выравнивает давление, подтягивает своим давлением рукав 7, создавая дополнительный избыток потенци альной энергии в системе и. крм .е того, 1747192

Составитель Б.Пьянков

Редактор H,Êsìåêñêàÿ Т хред М.Моргентал f(opph gp C ep ö

Заказ 2459 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москаа, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 создает избыток кинетической энергии за счет образования циркуляции среды по стрелке Рз, 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 6 и упpyroro рукава 7. Частота генерации устройства может быть. отрегулирована с помощью регулирующей пружины 6, в основном за счет изменения времени раскрытия-закрытия пружинного диффузора 4.

Использование устройства обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества; по предварительным расчетам, при соответствующем подборе этих параметров, изобретение может обеспечить генерацию частот в диапазонах от 0,5 Гц до 40 кГц. 8 качестве б материалов для использования сопла.уст-. ройства могут быть использованы стали и сплавы промышленно освоенных марок, допущенных к арматуростроению. текстурированные материалы и композиты

10 (раздуваемая оболочка-рукав), литьевые металлы и пластины (корпусные детали).

Формула изобретения

Генератор колебаний давления проточной среды. содержащий сопло в виде конфу15 зара, 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

20 виде конической пружины с регулируемым сжатием,