RU2040325C1

RU2040325C1 - Hydrodynamic dispersive apparatus

Info

Publication number: RU2040325C1
Authority: RU
Inventors: И.М. Иванов; М.И. Иванчук; С.Г. Сергеев; Н.М. Харченко; А.А. Чмиленко; Ю.И. Чупраков; Н.С. Чупракова
Original assignee: Бородянский экскаваторный завод
Priority date: 1992-01-28
Filing date: 1992-01-28
Publication date: 1995-07-25
Also published as: UA6798C2

Abstract

FIELD: dispersion of running mediums. SUBSTANCE: dispersive apparatus has body 1, in which nozzle 4 with entry part 5 and anvil 7 are mounted. Nozzle 4 has guiding member made in the form of cylinder 9, that concentrically surrounds entry part of nozzle 4. Between adjacent surfaces of nozzle 4 and cylinder 9 there is axis-radial clearance 10, communicated with entry canal 2. Anvil 7 is located opposite exit cut 12 of nozzle 4 and has working surface with area, that is smaller than area of minimum cross-section of nozzle 4, that allows that only central part of stream from nozzle, in which mechanical impurities are concentrated, is subjected to dispersion. At least parts of holes 14 passing cross-section are located opposite exit cut 12 of nozzle 4. EFFECT: hydrodynamic dispersive apparatus is used to dispergate running mediums. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение касается устройства для диспергирования текучих сред с механическими примесями и может найти применение в химической, нефтяной промышленности, а также в машиностроении, в частности в гидроприводах при диспергировании механических примесей, присутствующих в масле. The invention relates to a device for dispersing fluids with mechanical impurities and can find application in the chemical, petroleum industry, as well as in mechanical engineering, in particular in hydraulic drives for dispersing mechanical impurities present in oil.

Для повышения срока службы оборудования и масла, применяемого в качестве рабочей жидкости, в гидроприводах различного технологического оборудования в гидросистему встраивают диспергирующее устройство, осуществляющее диспергирование механических примесей под действием ударов о наковальню частиц, движущихся с потоком масла, при этом вновь образованные мелкие частицы покрываются оболочкой, обладающей антифрикционными свойствами. Попадая в зазоры рабочих пар, эти частицы заполняют микронеровности поверхностей трения, благодаря чему увеличивается площадь контакта и снижается коэффициент трения. To increase the service life of equipment and oil used as a working fluid, a dispersing device is built into the hydraulic system of various technological equipment, dispersing mechanical impurities under the impact of anvil of particles moving with the oil flow, while the newly formed small particles are covered with a shell, possessing antifriction properties. Getting into the gaps of the working pairs, these particles fill the microroughness of the friction surfaces, due to which the contact area increases and the friction coefficient decreases.

Известно устройство для диспергирования механических примесей, встраиваемое в гидросистему и содержащее сопло с каналом для формирования и разгона потока, наковальню, размещенную напротив выходного канала сопла, отверстия для отвода диспергированной среды в выходной канал и гидросистему, примыкающие к наковальне [1]
В этом устройстве струя, формируемая каналом сопла, вся направляется на наковальню, вследствие чего разбиение струи происходит по всему сечению потока, что увеличивает гидравлические потери устройства.A device for dispersing mechanical impurities, built into the hydraulic system and containing a nozzle with a channel for forming and accelerating the flow, an anvil located opposite the outlet channel of the nozzle, openings for diverting the dispersed medium into the output channel and a hydraulic system adjacent to the anvil [1]
In this device, the jet formed by the nozzle channel is directed to the anvil, as a result of which the jet splits over the entire flow section, which increases the hydraulic losses of the device.

Наиболее близким к изобретению является гидродинамическое диспергирующее устройство, содержащее корпус с входным и выходным каналами, установленные в корпусе сопло с входной и выходной частями и наковальню, размещенную напротив выходного среза сопла, по меньшей мере одно отверстие, выполненное сбоку от наковальни и сообщенное с выходным каналом [2]
В этом устройстве текучая среда масло с механическими примесями разгоняется в сопле и ударяется о наковальню. В результате удара происходят физико-химические изменения структуры масла, приводящие к улучшению его смазывающих свойств. После удара масло через осевое отверстие, расположенное рядом с наковальней, поступает в выходной канал и далее в гидросистему. В этом диспергирующем устройстве, как и в предыдущем, имеет место диспергирование струи по всему сечению сопла, при этом "перемалывается" весь объем текучей среды, а не только одни механические примеси, что увеличивает гидравлические потери устройства. Вследствие этого диспергирующее устройство нецелесообразно встраивать во всасывающую и напорную линии гидросистемы.Closest to the invention is a hydrodynamic dispersing device comprising a casing with inlet and outlet channels, a nozzle with an inlet and outlet portions and an anvil installed in the casing, located opposite the nozzle exit section, at least one hole made to the side of the anvil and in communication with the outlet channel [2]
In this device, fluid with mechanical impurities accelerates in the nozzle and hits the anvil. As a result of the impact, physical and chemical changes in the structure of the oil occur, leading to an improvement in its lubricating properties. After the impact, the oil through the axial hole located next to the anvil enters the outlet channel and then into the hydraulic system. In this dispersing device, as in the previous one, the dispersion of the jet over the entire cross section of the nozzle takes place, while the entire volume of the fluid is “grinded”, and not only mechanical impurities, which increases the hydraulic losses of the device. As a result of this, the dispersing device is impractical to integrate into the suction and pressure lines of the hydraulic system.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать диспергирующее устройство, позволяющее уменьшить концентрацию механических примесей в текучей среде с наименьшими потерями. The objective of the invention is to create a dispersing device that allows to reduce the concentration of solids in the fluid with the least loss.

Задача решается за счет того, что в гидродинамическом диспергирующем устройстве, содержащем корпус с входным и выходным каналами, установленные в корпусе сопло с входной и выходной частями и наковальню, размещенную напротив выходного среза сопла, по меньшей мере одно отверстие для отвода диспергированной среды в выходной канал, расположенное сбоку от наковальни, сопло снабжено направляющим элементом в виде перевернутого стакана, концентрично окружающего входную часть сопла с образованием между смежными поверхностями кольцевого осерадиального зазора, сообщенного с входным каналом, для прохода текучей среды ко входу сопла, наковальня установлена симметрично по оси сопла и имеет площадь рабочей поверхности, меньшую площади минимального поперечного сечения сопла, а отверстие для отвода диспергированной среды по меньшей мере частью своего проходного сечения расположено напротив выходного среза сопла. The problem is solved due to the fact that in the hydrodynamic dispersing device comprising a housing with input and output channels, a nozzle with an input and output parts and an anvil located in front of the nozzle exit section, at least one hole for discharging the dispersed medium into the output channel installed in the housing located on the side of the anvil, the nozzle is equipped with a guide element in the form of an inverted cup concentrically surrounding the inlet part of the nozzle with the formation of an annular axer between adjacent surfaces for the passage of fluid to the inlet of the nozzle, the anvil is installed symmetrically along the axis of the nozzle and has a working surface area smaller than the minimum cross-sectional area of the nozzle, and the hole for discharging the dispersed medium at least part of its passage section is opposite nozzle exit cut.

Задача решается также за счет того, что рабочая поверхность наковальни составляет 10-15% минимального поперечного сечения сопла, а также за счет того, что входная часть сопла выполнена конфузорной, а выходная диффузорной. The problem is also solved due to the fact that the working surface of the anvil is 10-15% of the minimum cross section of the nozzle, and also due to the fact that the inlet part of the nozzle is made confuser, and the outlet is diffuser.

При таком выполнении вследствие воздействия направляющего элемента механические примеси концентрируются в центре сопла, а из-за малых размеров наковальни и расположения ее по оси сопла ударному воздействию и диспергированию подвергается не вся истекающая из сопла струя, а только ее центральная часть. В результате гидравлические потери устройства снижаются, и оно может быть установлено в различных частях гидросистемы, в частности во всасывающей и напорной линии, что является наиболее выгодным. Выбор площади рабочей поверхности наковальни 10-15% минимального поперечного сечения сопла характеризует оптимальное выполнение изобретения, обеспечивающее максимальный по значению технический результат, заключающийся в снижении потерь. In this embodiment, due to the action of the guide element, mechanical impurities are concentrated in the center of the nozzle, and due to the small size of the anvil and its location along the axis of the nozzle, not the entire jet flowing out of the nozzle is subjected to impact and dispersion, but only its central part. As a result, the hydraulic losses of the device are reduced, and it can be installed in various parts of the hydraulic system, in particular in the suction and pressure lines, which is the most advantageous. The choice of the area of the working surface of the anvil 10-15% of the minimum cross section of the nozzle characterizes the optimal implementation of the invention, providing the maximum value of the technical result, which consists in reducing losses.

На фиг. 1 изображено гидродинамическое диспергирующее устройство; на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б фиг. 1. In FIG. 1 shows a hydrodynamic dispersing device; in FIG. 2 a section A-A of FIG. 1; in FIG. 3 section BB of FIG. 1.

Гидродинамическое диспергирующее устройство содержит корпус 1 с входным каналом 2 и выходным каналом 3, выполненным в жестко связанном с корпусом штуцере. В корпусе 1 установлены сопло 4 с входной конфузорной частью 5 и выходной диффузорной частью 6 и наковальню 7, закрепленную на шайбе 8, зафиксированной в корпусе 1. Сопло 4 снабжено направляющим элементом, выполненным в виде перевернутого стакана 9, концентрично окружающего входную часть 5 сопла 4 с образованием между смежными поверхностями сопла 4 и стакана 9 кольцевого осерадиального зазора 10 для прохода текучей среды. Осерадиальный зазор 10 сообщен с входным каналом 2 через радиальные проходные отверстия 11 в нижней части стакана 9. Наковальня 7 установлена напротив выходного среза 12 сопла 4 симметрично по оси 13 сопла и имеет рабочую поверхность с площадью S, меньшей площади минимального поперечного сечения S₁ канала сопла 4. Сбоку от наковальни 7 в шайбе 8 выполнены отверстия 14, преимущественно осевые, для отвода диспергированной текучей среды в выходной канал 3. Отверстия 14 по меньшей мере частью 15 своего поперечного сечения расположены напротив выходного среза 12 сопла 4. В данном примере выполнения отверстий 14 несколько и они равномерно распределены по окружности. Отверстие 14 может быть в единственном количестве и выполнено кольцевым. Как показали исследования, оптимальной величиной площади S рабочей поверхности наковальни 7 с точки зрения минимальных потерь является площадь S, составляющая 10-15% от площади S₁ минимального поперечного сечения канала сопла 4.The hydrodynamic dispersing device comprises a housing 1 with an input channel 2 and an output channel 3, made in a fitting rigidly connected to the housing. In the housing 1, a nozzle 4 is installed with an inlet confuser part 5 and an outlet diffuser part 6 and an anvil 7 mounted on a washer 8 fixed in the housing 1. The nozzle 4 is provided with a guide element made in the form of an inverted glass 9 concentrically surrounding the inlet part 5 of the nozzle 4 with the formation between the adjacent surfaces of the nozzle 4 and the glass 9 of the annular axial radial clearance 10 for the passage of fluid. The axial clearance 10 is communicated with the inlet channel 2 through radial passage holes 11 in the lower part of the cup 9. The anvil 7 is installed opposite the outlet cut 12 of the nozzle 4 symmetrically along the axis 13 of the nozzle and has a working surface with an area S smaller than the minimum cross-sectional area S _{1 of} the nozzle channel 4. On the side of the anvil 7 in the washer 8 there are holes 14, mainly axial, for diverting the dispersed fluid into the outlet channel 3. The holes 14 are at least part 15 of their cross section opposite the outlet cut 12 of the nozzle 4. In this example, the holes 14 are several and they are evenly distributed around the circumference. The hole 14 may be in a single quantity and is made annular. As studies have shown, the optimal value of the area S of the working surface of the anvil 7 from the point of view of minimum losses is the area S, which is 10-15% of the area S _{1 of the} minimum cross section of the channel of the nozzle 4.

Гидродинамическое диспергирующее устройство работает следующим образом. Hydrodynamic dispersing device operates as follows.

Текучая среда, например масло, с механическими примесями поступает через входной канал 2 внутрь корпуса 1, проходит через радиальные отверстия 11 стакана 9 в осерадиальный зазор 10. При последовательном повороте потока из осевого в радиальное направление, происходящем при огибании стенок стакана 9, механические частицы, пытаясь по инерции сохранить первоначальное движение, прижимаются к внутренним поверхностям стакана 9. Перед входом потока в сопло 4 механические частицы перемещаются по внутренней поверхности дна 16 стакана 9 от периферии к центру и концентрируются по оси 13 сопла 4, в то время как более легкая часть текучей среды группируется по периферии канала сопла 4. При распределении скоростей по поперечному сечению канала сопла 4 выделяется центральная высокоскоростная струя, в которой сосредоточены механические частицы. Высокоскоростная струя с механическими частицами ударяется о размещенную напротив нее наковальню 7. Частицы размельчаются и, смешиваясь с потоком жидкости, проходящим по периферии канала сопла 4 и не подвергавшимся ударному воздействию наковальни, поступают через отверстия 14 в выходной канал 3 и далее в гидросистему. При этом вновь образованные дисперсные частицы за счет выделяющегося при измельчении тепла и излучений покрываются оболочкой, перестают быть химически агрессивными по отношению к маслу и теряют абразивные свойства. Благодаря выполнению наковальни 7 с площадью рабочей поверхности, согласованной с площадью поперечного сечения канала сопла 4, ударному воздействию подвергается только та часть потока, в которой концентрируются механические примеси, что максимально уменьшает потери. Это дает возможность устанавливать диспергирующее устройство в любом участке гидросистемы и расширить область его применения. A fluid, for example, oil, with mechanical impurities enters through the inlet channel 2 into the housing 1, passes through the radial holes 11 of the glass 9 into the axial clearance 10. When the flow is rotated axially from the axial to the radial direction, which occurs when the walls of the glass 9 are bent around, mechanical particles trying to maintain the initial motion by inertia, they are pressed against the inner surfaces of the cup 9. Before the flow enters the nozzle 4, mechanical particles move along the inner surface of the bottom 16 of the cup 9 from the periphery to the center the center and are concentrated along the axis 13 of the nozzle 4, while the lighter part of the fluid is grouped along the periphery of the channel of the nozzle 4. When the velocities are distributed over the cross section of the channel of the nozzle 4, a central high-speed jet is released in which mechanical particles are concentrated. A high-speed jet with mechanical particles strikes the anvil placed opposite it 7. The particles are crushed and, mixed with the fluid stream passing along the periphery of the nozzle channel 4 and not subjected to the impact of the anvil, enter through the openings 14 into the outlet channel 3 and then into the hydraulic system. In this case, the newly formed dispersed particles are covered by a shell due to the heat and radiation released during grinding, cease to be chemically aggressive with respect to oil and lose their abrasive properties. Due to the implementation of the anvil 7 with a working surface area consistent with the cross-sectional area of the nozzle channel 4, only that part of the stream in which mechanical impurities are concentrated is impacted, which minimizes losses. This makes it possible to install a dispersing device in any section of the hydraulic system and expand its scope.

Claims

1. A HYDRODYNAMIC DISPERSION DEVICE, comprising a housing with input and output channels, a nozzle with an input and output parts and an anvil installed in the housing, located opposite the nozzle exit cut, at least one hole for diverting dispersible medium into the output channel, made to the side of the anvil, characterized in that the nozzle is provided with a guide element in the form of an inverted cup concentrically surrounding the nozzle inlet with the formation of an annular axial radial clearance between adjacent surfaces and, in communication with the inlet channel, for the passage of fluid to the nozzle inlet, the anvil is installed symmetrically along the axis of the nozzle and has a working surface area smaller than the minimum cross section of the nozzle channel, and the outlet for discharging the dispersed medium is at least part of its passage section opposite the outlet nozzle cut.

2. The device according to claim 1, characterized in that the area of the working surface of the anvil is 10 15% of the minimum cross-sectional area of the nozzle channel.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the input part of the nozzle is made confuser and the output diffuser.