водоструйная головка
Классы МПК: | B29B11/02 разделением предварительно отформованного материала, например листов, прутков B05B1/02 приспособленные для получения струй, брызг или выпуска особого вида и формы, например в виде отдельных капель |
Автор(ы): | Пинаков В.И., Макаров А.И. |
Патентообладатель(и): | Конструкторско-технологический институт гидроимпульсной техники СО РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-08-24 публикация патента:
30.04.1994 |
Использование: разделение материалов высоконапорной струей жидкости. Сущность изобретения: водоструйная головка снабжена установленной в подводящем канале корпуса решеткой. Успокоитель струи выполнен в виде обоймы с установленными в ней параллельно оси канала капиллярными трубками, смещенными одна относительно другой по длине с образованием со стороны сопла выступающего конуса, расположенного в конической части канала. Капиллярные трубки выполнены по концам с внутренними фасками. Головка позволяет повысить эффективность гидроструйной резки. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
ВОДОСТРУЙНАЯ ГОЛОВКА, содержащая корпус с выполненным в нем подводящим каналом с конической частью и установленным в нем успокоителем струи, закрепленный на корпусе держатель и сопло, отличающаяся тем, что она снабжена установленной в подводящем канале корпуса решеткой, а успокоитель струи выполнен в виде обоймы с установленными в ней параллельно оси канала капиллярными трубками, смещенными одна относительно другой по длине с образованием со стороны сопла выступающего конуса, расположенного в конической части канала, при этом капиллярные трубки выполнены по концам с внутренними фасками.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к устройствам для разделения материалов высоконапорной струей жидкости. Известно сопло для получения режущей струи жидкости, содержащее штуцер с осевым каналом, держатель с вкладышем, втулку и завихритель в виде пружины. Однако установка завихрителя приводит к разбрызгиванию жидкости сразу же после выхода из сопла вследствие завихренности жидкости. Угол разлета частиц определяется отношением окружной и осевой скоростей. В результате режущая способность струи в непосредственной близости от сопла становистя выше, поскольку капельное воздействие вызывает более интенсивное разрушение твердых материалов. Однако по мере удаления от сопла эффективность разрушения резко падает вследствие тормозного действия воздуха (оно особенно велико при сверхзвуковой скорости полета капель) и вследствие увеличения ширины разрушаемого участка. Это делает энергетически невыгодным резку особенно толстых листов. Наиболее близким из известных решений является водоструйная головка, содержащая корпус с выполненным в нем подводящим каналом с конической частью и установленным в нем успокоителем струи, закрепленный на корпусе держатель и сопло. Однако в этой головке турбулентность несколько меньше, но не устранена полностью. Большой радиус, на который разнесены каналы, увеличивает момент количества движения. По закону сохранения количества движения при уменьшении радиуса (при подходе жидкости к соплу) возрастает поперечная скорость. Техническим результатом, который достигается в изобретении, является повышение эффективности процесса гидрорезания путем ламинаризации режущей струи. Это достигается тем, что водоструйная головка содержит корпус с выполненным в нем подводящим каналом с конической частью и установленным в нем успокоителем струи, закрепленный на корпусе держатель и сопло. Согласно изобретению, она снабжена установленной в подводящем канале корпуса решеткой, а успокоитель струи выполнен в виде обоймы с установленными в ней параллельно оси канала капиллярными трубками, смещенными друг относительно друга по длине с образованием со стороны сопла выступающего конуса, расположенного в конической части канала, при этом капиллярные трубки выполнены по концам с внутренними фасками. Установка решетки обеспечивает выравнивание профиля потока, он становится плоским по всему диаметру, т. е. выравнивается скорость частиц потока. С целью ликвидации турбулентности поток затем пропускается через установленные в обойме капиллярные трубки. Пульсации будут гаситься, еслиRe =
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011520/2011520t.gif)
u - скорость воды;
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011192/957.gif)
d - диаметр трубки. Если задан секундный объемный расход воды Q, то скорость воды при протекании через n-трубок будет
u =
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011520/2011520-2t.gif)
n =
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011520/2011520-3t.gif)
u
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011003/8776.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011520/2011520-4t.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011520/2011520-5t.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011003/8776.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011004/183.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011520/2011520-6t.gif)
Например, при Q = 8
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011004/729.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011004/729.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011055/8773.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011171/964.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011003/8776.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011520/2011520-7t.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011100/247.gif)
Следовательно, на струю резонансно воздействуют частоты в диапазоне 105Гц
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011055/8773.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011192/957.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011055/8773.gif)
Это возбуждает периодические колебания параметров струи с характерной длиной
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011170/955.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011003/8776.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011520/2011520-8t.gif)
![водоструйная головка, патент № 2011520](/images/patents/462/2011170/955.gif)
S - плотность жидкости;
с - скорость звука. То есть прошедшая через успокоитель струя существенно более компактна и после распада имеет меньший диаметр сечения, чем обычная. Таким образом, вследствие того, что частицы жидкости меньше затормаживаются и выше удельная (на единицу площади) энергия, воздействия струи жидкости на материал более эффективно.
Класс B29B11/02 разделением предварительно отформованного материала, например листов, прутков
Класс B05B1/02 приспособленные для получения струй, брызг или выпуска особого вида и формы, например в виде отдельных капель