Устройство для гидрокавитационной очистки поверхностей

 

Устройство содержит корпус с прямым трубчатым коллектором для подвода рабочей жидкости и ряд равномерно установленных в стенке коллектора форсунок с осевым цилиндрическим каналом и острой кромкой в выходной проточной части для возбуждения процесса кавитации. Кроме того устройство снабжено прикрепленным к корпусу с возможностью взаимного вертикального перемещения коробчатым кожухом с открытым дном и выступающими за поверхность роликами, установленными с возможностью вращения в корпусе по обеим сторонам от коллектора, а оси вращения расположены параллельно его продольной оси. При этом форсунки изготовлены из двух элементов с резьбовым разъемом, один из элементов жестко прикреплен к стенке коллектора, а в другом выполнена выходная проточная часть форсунки в виде диффузорного щелевого сопла, ширина которого меньше радиуса сопряженного с ним осевого цилиндрического канала. Одна из стенок щелевого сопла расположена по касательной к его внутренней поверхности, а все щелевые сопла ориентированы параллельно друг другу и под острым углом к продольной оси коллектора, величина угла составляет 15-30^o. Изобретение удешевляет процесс очистки за счет снижения энергозатрат. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано в машиностроении при изготовлении устройств для гидрокавитационной очистки поверхностей и труб от различного рода загрязнений, преимущественно в нефтеперерабатывающей промышленности и на транспорте от продуктов нефтепереработки.

Известно устройство для гидродинамической очистки от нежелательных отложений, содержащее корпус с сопловыми каналами для прохода рабочей жидкости (европейский патент, EP, 0124107, кл. B 08 B 9/02, 1984).

Гидродинамические устройства позволяют очистить от всех видов нежелательных отложений, но требуют источников высокого давления - от 40 до 100 МПа и выше в зависимости от твердости отложений, что делает процессе очистки энергоемким.

Известно устройство для эродирования твердой поверхности за счет кавитирующего течения, содержащее корпус с прямым трубчатым коллектором для подвода рабочей жидкости и ряд равномерно установленных в стенке коллектора форсунок с осевым цилиндрическим каналом и острой кромкой в выходной проточной части для возбуждения процесса кавитации (европейский патент, EP, 0108666, В1, кл. B 08 B 3/02, 1986).

Гидрокавитационные устройства очищают от всех видов отложений и накипи с большой производительностью и работают при давлениях ниже тех, которые требуют гидродинамические устройства для аналогичных видов отложений.

Однако в вышеуказанном устройстве очистка производится при непосредственном контакте форсунок с очищаемой поверхностью. Это приводит к усложнению конструкции, так как каждая форсунка должна быть снабжена компенсатором, прижимающим ее к поверхности.

При этом, в случае значительных неровностей на очищаемом изделии, полного контакта форсунок с поверхностью не происходит, процесс очистки становится менее производительным и требует больших энергозатрат.

Задачей изобретения является удешевление процесса очистки путем снижения энергозатрат.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для гидрокавитационной очистки поверхностей содержит корпус с прямым трубчатым коллектором для подвода рабочей жидкости и ряд равномерно установленных в стенке коллектора форсунок с осевым цилиндрическим каналом и острой кромкой в выходной проточной части для возбуждения процесса кавитации, кроме того устройство снабжено прикрепленным к корпусу с возможностью взаимного вертикального перемещения коробчатым кожухом с открытым дном и выступающими за поверхность дна роликами, установленными с возможностью вращения в корпусе по обеим сторонам от коллектора, а их оси вращения расположены параллельно его продольной оси, при этом выходная проточная часть осевого цилиндрического канала форсунок выполнена с торцевой сферической поверхностью и с сопряженным с ним диффузорным щелевым соплом, одна из стенок которого расположена по касательной к внутренней поверхности канала, а все щелевые сопла ориентированы параллельно друг другу, и каждое из них расположено под острым углом к продольной оси коллектора, величина угла составляет 15-30^o, несопряженные с осевым цилиндрическим каналом донные участки щелевого сопла выполнены по радиусу.

На фиг.1 изображен поперечный разрез устройства; на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.2; на фиг.4 сечение В-В фиг.3; на фиг.5 - сечение Г-Г фиг.3.

Устройство для гидрокавитационной очистки поверхностей содержит корпус 1 с прямым трубчатым коллектором 2 для подвода рабочей жидкости и ряд равномерно установленных в стенке коллектора 2 форсунок 3 с осевым цилиндрическим каналом 4 и острой кромкой 5 в выходной проточной части для возбуждения процесса кавитации, кроме того устройство снабжено прикрепленным к корпусу 1 с возможностью взаимного вертикального перемещения коробчатым кожухом 6 с открытым дном и выступающими за поверхность дна роликами 7, установленными с возможностью вращения в корпусе 1 по обеим сторонам от коллектора 2, а их оси вращения расположены параллельно его продольной оси, при этом выходная проточная часть осевого цилиндрического канала 4 выполнена с торцевой сферической поверхностью 10 и с сопряженным с ним диффузорным щелевым соплом 8, одна из стенок 9 которого расположена по касательной к внутренней поверхности цилиндрического канала 4, а все щелевые сопла 8 ориентированы параллельно друг другу и под острым углом α к продольной оси коллектора 2, величина угла составляет 15-З0^o, несопряженные с осевым цилиндрическим каналом 4 донные участки 11 щелевого сопла 8 выполнены по радиусу. Осевой цилиндрический канал 4 выполнен с торцевой сферический поверхностью 10 и острыми кромками 5 для возбуждения процесса кавитации. Коллектор 2 снабжен резьбовым входным штуцером 12.

Устройство для гидрокавитационной очистки поверхностей работает следующим образом.

Вода под давлением 30-40 МПа поступает в прямой трубчатый коллектор 2, из которого подается в форсунки 3. В форсунках 3 поток разгоняется в осевом цилиндрическом канале 4 и, огибая острые кромки 5, ударяется в стенку 9 и растекается из щелевого сопла 8 в виде плоской струи. При этом на острых кромках 5 возникает система вихрей, в которых давление снижается до давления насыщенных паров воды, и образуются кавитационные каверны, заполняющие практически все сечение струи.

Попадая на очищаемую поверхность, каверны схлопываются, создавая множество импульсов высокого давления, достигающих 100 МПа и более, которые очищают поверхность. Продукты очистки выносятся потоком в боковые щели между роликами 7.

Величина зоны обработки и интенсивность кавитационного воздействия в значительной мере зависит от расстояния h от торца форсунки 3 до очищаемой поверхности. С целью оптимизации этого параметра выполняют пробные проходы и, перемещая корпус 1 относительно кожуха 6, устанавливают требуемый размер. В выполненных конструкциях он составлял 25 мм.

Шаг L между плоскостями действия струй и угол α разворота струй относительно продольной оси устройства выбирается в зависимости от расстояния h, исходя из уменьшения влияния соседних струй друг на друга при сохранении максимально возможной ширины захвата каждой струи. В выполненных конструкциях α составляет от 15 до 30^o, а L = 10 - 15 мм.

Формула изобретения

1. Устройство для гидрокавитационной очистки поверхностей, содержащее корпус с прямым трубчатым коллектором для подвода рабочей жидкости и ряд равномерно установленных в стенке коллектора форсунок с осевым цилиндрическим каналом и острой кромкой в выходной проточной части для возбуждения процесса кавитации, отличающееся тем, что устройство снабжено прикрепленным к корпусу с возможностью взаимного вертикального перемещения коробчатым кожухом с открытым дном и выступающими за поверхность дна роликами, установленными с возможностью вращения в кожухе по обеим сторонам от коллектора, а их оси вращения расположены параллельно его продольной оси, при этом выходная проточная часть осевого цилиндрического канала форсунок выполнена с торцевой сферической поверхностью и с сопряженным с ним диффузорным щелевым соплом, одна из стенок которого расположена по касательной к внутренней поверхности канала, а все щелевые сопла ориентированы параллельно друг другу под острым углом к продольной оси коллектора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол между каждым щелевым соплом и продольной осью коллектора составляет 15 - 30^o.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что несопряженные с осевым цилиндрическим каналом донные участки щелевого сопла выполнены по радиусу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5