устройство и способ для обработки текучих сред

Формула изобретения

1. Устройство для обработки текучих сред, содержащее насос, корпус с входом и выходом источника текучих сред, раму для крепления корпуса, трубопровод, соединенный с выходом насоса и с корпусом, блок вихревых сопел, включающий первое вихревое сопло, установленное в корпусе в противоположном направлении по отношению ко второму вихревому соплу, также установленному в корпусе, камеру столкновений, в которой происходит столкновение первого вихревого потока со вторым вихревым потоком, отличающееся тем, что трубопровод содержит делитель потока Y-образной формы, с помощью которого поступающий из насоса поток текучей среды разделяется на первый поток текучей среды и второй поток текучей среды, корпус имеет первую полость, из которой первый поток текучей среды поступает в первое вихревое сопло и придает ей вращательное движение, создавая первый вихревой поток текучей среды, и вторую полость, из которой второй поток текучей среды поступает во второе вихревое сопло и придает ей вращательное движение, создавая второй вихревой поток текучей среды, при этом камера столкновения соединена с выходом корпуса, расположенным сверху камеры столкновений.

2. Устройство для обработки текучих сред по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит опору насоса, на которой крепится насос.

3. Устройство для обработки текучих сред по п.2, отличающееся тем, что опора насоса выполнена длиннее, чем насос, так, что двигатель насоса может скользить вдоль опоры насоса, когда сняты зажимы крепления насоса.

4. Устройство для обработки текучих сред по п.2, отличающееся тем, что опора насоса длиннее, чем насос, так, что двигатель насоса может поворачиваться на опоре насоса, когда сняты зажимы крепления насоса.

5. Устройство для обработки текучих сред по п.2, отличающееся тем, что насос ориентирован вертикально для установки ступенчатой крыльчатки насоса.

6. Устройство для обработки текучих сред по п.1, отличающееся тем, что насос закреплен к раме так, чтобы вес соединительных приспособлений, соединяющих источник текучих средств с насосом, не был приложен к насосу

7. Устройство для обработки текучих сред по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит втулки между рамой и корпусом для предотвращения распространения звука от корпуса к раме.

8. Устройство для обработки текучих сред по п.1, отличающееся тем, что трубопровод содержит первое колено, соединенное с делителем потока и выполненное с возможностью принимать первый поток текучей среды.

9. Устройство для обработки текучих сред по п.1, отличающееся тем, что трубопровод содержит второе колено, соединенное с делителем потока и выполненное с возможностью принимать второй поток текучей среды.

10. Устройство для обработки текучих сред по п.8, отличающееся тем, что трубопровод содержит первое соединение, соединенное с первым коленом, от которого первое соединение получает первый поток текучей среды и проводит первый поток текучей среды к корпусу.

11. Устройство для обработки текучих сред по п.10, отличающееся тем, что первое соединение выполнено гибким для снижения передачи звука от трубопровода к корпусу.

12. Устройство для обработки текучих сред по п.8, отличающееся тем, что трубопровод содержит второе соединение, соединенное со вторым коленом, от которого второе соединение получает второй поток текучей среды и проводит второй поток текучей среды к корпусу.

13. Устройство для обработки текучих сред по п.12, отличающееся тем, что второе соединение выполнено гибким для снижения передачи звука от трубопровода к корпусу.

14. Устройство для обработки текучих сред по п.1, отличающееся тем, что корпус включает первый вход для поступления первого потока и второй вход для поступления второго потока текучей среды.

15. Устройство для обработки текучих сред по п.1, отличающееся тем, что выход корпуса включает колено, которое направляет горизонтально поток текучей среды, выходящий из камеры столкновений.

16. Устройство для обработки текучих сред по п.1, отличающееся тем, что корпус имеет отверстие для трубки, которое позволяет измерение разрежения внутри блока вихревых сопел.

17. Устройство для обработки текучих сред по п.16, отличающееся тем, что в отверстии установлен саморегулирующийся уплотнитель, который способствует установлению одного конца трубки в полости блока вихревых сопел.

18. Устройство для обработки текучих сред по п.17, отличающееся тем, что саморегулирующийся уплотнитель является направляющим уплотнителем.

19. Устройство для обработки текучих сред по п.1, отличающееся тем, что включает дополнительный корпус, выполненный с возможностью включать в себя насос, корпус, трубопровод и раму.

20. Устройство для обработки текучих сред по п.19, отличающееся тем, что корпус включает звуковую стенку для снижения шума, создаваемого текущей средой, движущейся в трубопроводе и корпусе.

21. Способ обработки текучей среды, включающий доставку потока текучей среды в трубопровод, имеющий соединители, установку в камере столкновений первого вихревого сопла противоположно по отношению ко второму вихревому соплу, отличающийся тем, что поток текучей среды разделяют в трубопроводе делителем потока Y-образной формы на первый поток текучей среды и второй поток текучей среды и обеспечивают подачу текучей среды из первого потока текучей среды в полость, окружающую первое вихревое сопло, и в первое сопло, подачу второго потока текучей среды в полость, окружающую второе вихревое сопло, и во второе сопло, при этом вывод текучей среды из камеры столкновения обеспечивают через выход, расположенный сверху камеры.

22. Способ обработки текучей среды по п.21, отличающийся тем, что соединители трубопровода выполнены из гибкого материала для ослабления звука.

Описание изобретения к патенту

1. Область, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способу и устройству для обработки текучих сред и, в особенности, но не ограничивая этим, к усовершенствованной системе подачи текучих сред к блоку вихревых сопел.

2. Описание известных решений

Патент US 4261521 раскрывает блок вихревых сопел, собранный из пары вихревых сопел, установленных внутри корпуса в противоположных направлениях. Корпус обеспечивает расположение сопел и соответствующих выходов сопел по одной оси и подачу текучей среды в эти вихревые сопла. Текучая среда поступает во внутреннюю сужающуюся трубку каждого вихревого сопла через прямой круглый проход, тангенциальный тороидальной полости. Тороидальная полость примыкает к большому концу сужающейся конической вихревой трубки, который нормален к оси сопла.

Текучая среда переходит из этой тороидальной секции и движется по спирали к выходу из сопла по мере того, как текучая среда продолжает непрерывно поступать в проход. Переход от тороидальной формы к конической критично. Если внутренний край конуса тангенциален к наружной поверхности тороида, текучая среда выходит слишком быстро, чтобы покрыть всю внутреннюю поверхность вихревой трубки. Проще говоря, если внутренний край конуса начинается от нижней секции тороида, выходящая текучая среда мешает входящему потоку и создает значительную турбулентность.

Когда текучая среда движется по спирали на выходе из каждой вихревой трубки, центробежная сила прижимает круговую секцию текучей среды к стороне сужающейся вихревой трубки. Когда текучая среда выходит со стенок вихревой трубки, она ускоряется радиально, образуя пустой конус. Этот пустой конус текучей среды из одного вихревого сопла сталкивается с пустым конусом текучей среды из другого вихревого сопла внутри корпуса, который задает покрытую текучей средой закрытую камеру. В этой закрытой камере создается существенное разрежение, вызванное центробежной силой в вихре. Энергия соударения двух пустых конусов текучей жидкости в условиях существенного вакуума вызывает изменения текучей среды.

Желательно и преимущественно, чтобы текучая среда образовывала равномерную и тонкую пленку, покрывая максимальную площадь вихревой камеры. В дополнение к этому эта тонкая пленка текучей среды становится внутренней стенкой вихревой камеры. Если текучая среда не распределена равномерно вдоль стенок сужающейся вихревой трубки, когда она выходит из сопла, столкновение выходов текучей среды между двумя соплами будет нестабильным, что приводит к низкой эффективности сопел.

Увеличение длины вихревой трубки позволяет повысить равномерность пленки за счет увеличения времени, в течение которого формируется устойчивый поток, но, к сожалению, увеличение длины приводит к росту потерь на трение. Эти потери на трение снижают энергию удара, когда два пустых конуса текучей среды сталкиваются при выходе из сопел, таким образом снижая эффективность работы сопел. При добавленной длине снижается центробежная энергия, так как длина должна добавляться на большой стороне вихревой трубки. Это требует большего размера тороидальной секции и снижает скорость вращения при заданной скорости на входе.

В патенте US 5435913 добавляется еще одна внутренняя вихревая трубка для каждого сопла, чтобы уйти от единственного входного прохода. Это дает определенный положительный эффект, особенно когда спаренные вихревые трубки хорошо рассчитаны по размерам и расположению относительно друг друга. Однако конструирование тандема для сопел может оказаться весьма трудной задачей. Следует очень точно определить относительные размеры и положения, иначе вихревые трубки могут противодействовать, а не усиливать действие друг друга.

Таким образом, существует давно назревшая необходимость совершенствования системы подачи текучей смеси к вихревому соплу, расположенному в системе. В усовершенствованной системе подачи текучей среды происходит более эффективное движение текучей среды, позволяющее получить более равномерную толщину слоя в отдельном вихревом сопле установки с вихревыми соплами. Усовершенствованная система подачи текучей среды также обеспечивает большую свободу для конструктора оборудования при менее сложных требованиях и возможности конструировать с одним соплом или их тандемом.

Краткое описание изобретения

В соответствии с данным изобретением устройство для обработки текучих сред содержит насос, корпус с входом и выходом источника текучих сред, раму для крепления корпуса, трубопровод, соединенный с выходом насоса и с корпусом, блок вихревых сопел, включающий первое вихревое сопло, установленное в корпусе в противоположном направлении по отношению ко второму вихревому соплу, также установленному в корпусе, камеру столкновений, в которой происходит столкновение первого вихревого потока со вторым вихревым потоком, далее трубопровод содержит делитель потока Y-образной формы, с помощью которого поступающий из насоса поток текучей среды разделяется на первый поток текучей среды и второй поток текучей среды, корпус имеет первую полость, из которой первый поток текучей среды поступает в первое вихревое сопло и придает ей вращательное движение, создавая первый вихревой поток текучей среды, и вторую полость, из которой второй поток текучей среды поступает во второе вихревое сопло и придает ей вращательное движение, создавая второй вихревой поток текучей среды, при этом камера столкновения соединена с выходом корпуса, расположенным сверху камеры столкновений.

Устройство для обработки текучих сред дополнительно содержит опору насоса, на которой крепится насос, а опора насоса выполнена длиннее, чем насос, так, что двигатель насоса может скользить вдоль опоры насоса, когда сняты зажимы крепления насоса и двигатель насоса может поворачиваться на опоре насоса, когда сняты зажимы крепления насоса, а насос ориентирован вертикально для установки ступенчатой крыльчатки насоса, при этом насос закреплен на раме так, чтобы вес соединительных приспособлений, соединяющих источник текучих средств с насосом, не был приложен к насосу.

Устройство для обработки текучих сред дополнительно содержит втулки между рамой и корпусом для предотвращения распространения звука от корпуса к раме, а трубопровод содержит первое колено, соединенное с делителем потока и выполненное с возможностью принимать первый поток текучей среды, и трубопровод содержит второе колено, соединенное с делителем потока и выполненное с возможностью принимать второй поток текучей среды, и далее трубопровод содержит первое соединение, соединенное с первым коленом, от которого первое соединение получает первый поток текучей среды и проводит первый поток текучей среды к корпусу, а первое соединение выполнено гибким для снижения передачи звука от трубопровода к корпусу.

Трубопровод содержит второе соединение, соединенное со вторым коленом, от которого второе соединение получает второй поток текучей среды и проводит второй поток текучей среды к корпусу, а второе соединение выполнено гибким для снижения передачи звука от трубопровода к корпусу, при этом корпус включает первый вход для поступления первого потока и второй вход для поступления второго потока текучей среды, а выход корпуса включает колено, которое направляет горизонтально поток текучей среды, выходящий из камеры столкновений, а корпус имеет отверстие для трубки, которое позволяет измерение разряжения внутри блока вихревых сопел, и в отверстии установлен саморегулирующийся уплотнитель, который способствует установлению одного конца трубки в полости блока вихревых сопел, и саморегулирующийся уплотнитель является направляющим уплотнителем.

Устройство для обработки текучих сред включает дополнительный корпус, выполненный с возможностью включать в себя насос, корпус, трубопровод и раму, при этом корпус включает звуковую стенку для снижения шума, создаваемого текучей средой, движущейся в трубопроводе и корпусе.

Способ обработки текучей среды, включающий доставку потока текучей среды в трубопровод, имеющий соединители, установку в камере столкновений первого вихревого сопла противоположно по отношению ко второму вихревому соплу, при этом поток текучей среды разделяют в трубопроводе делителем потока Y-образной формы на первый поток текучей среды и второй поток текучей среды и обеспечивают подачу текучей среды из первого потока текучей среды в полость, окружающую первое вихревое сопло, и в первое сопло, подачу второго потока текучей среды в полость, окружающую второе вихревое сопло, и во второе сопло, при этом вывод текучей среды из камеры столкновения обеспечивают через выход, расположенный сверху камеры, а соединители трубопровода выполнены из гибкого материала для ослабления звука.

Одной из целей данного изобретения является создание устройства для обработки текучих сред, обладающего свойствами звукоподавления.

Другой целью данного изобретения является создание устройства для обработки текучих сред, которое просто в обслуживании.

Еще одной целью данного изобретения является создание устройства для обработки текучей среды, которое более эффективно поставляет текучую среду к блоку вихревых сопел.

Другие цели, признаки и преимущества данного изобретения станут очевидными для специалиста в этой области при ознакомлении с дальнейшим описанием.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фигуре 1 приведен вид в перспективе корпуса устройства для обработки текучих сред.

На фигурах 2-4 показан вид в перспективе системы доставки текучей среды в соответствии с первым воплощением устройства для обработки текучих сред

На фигуре 5 представлен частичный поперечный разрез, показывающий вихревое сопло.

На фигуре 6 показан разрез системы подачи текучей среды с блоком вихревых сопел.

На фигуре 7 в перспективе показана система подачи текучей среды в соответствии со вторым воплощением устройства для обработки текучих сред

На фигуре 8 приведен вид сбоку системы подачи текучей среды в соответствии со вторым воплощением устройства для обработки текучих сред.

На фигуре 9 приведен вид сверху системы подачи текучей среды в соответствии со вторым воплощением устройства для обработки текучих сред.

На фигуре 10 показан вид спереди с частичным поперечным разрезом системы подачи текучей среды в соответствии со вторым воплощением устройства для обработки текучих сред.

На фигурах 11 и 12 в перспективе показано вихревое сопло устройства для обработки текучих сред.

На фигуре 12 в перспективе показано вихревое сопло устройства для обработки текучих сред.

На фигуре 13 на виде снизу показан корпус вихревого сопла со стороны входа.

На фигуре 14 показан разрез корпуса вихревого сопла.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫХ ВОПЛОЩЕНИЙ.

Как показано на фигурах 1 и 2, корпус 1 устройства 5 для обработки текучих сред в соответствии с данным изобретением включает верхнее покрытие 51, боковые стенки 52 и 53, переднюю стенку 59 и заднюю стенку 54. Верхнее покрытие 51 корпуса 50 поддерживается боковыми стенками 52 и 53, передней стенкой 59 и задней стенкой 54, которые в свою очередь поддерживаются и укрепляются на основании 6а. Боковые стенки 52 и 53, передняя стенка 59 и задняя стенка 54 корпуса 50 имеют существенно одинаковую высоту около углов. Четыре опоры 55а, 55b, 55с и 55d стенок также крепятся к основанию.

Опоры 55а, 55b, 55с и 55d стенок выполнены из уголковой стали и имеют форму, соответствующую сходящимся в углах краям боковых стенок 52 и 53, передней стенки 59 и задней стенки 54. Боковые стенки 52 и 53, передняя стенка 59 и задняя стенка 54 крепятся к опорам 55а, 55b, 55с и 55d стенок в углах с использованием подходящих средств, таких как желобки и щели, заклепки, болты с гайками и подобные средства.

В первом воплощении передняя стенка 59 выполнена из двух секций 59а и 59b, у которых имеются полукруглые выемки, и когда они соединяются вместе, образуются отверстия для установки входа 60 и выхода 23. Аналогичным образом боковые стенки 52 и 53 выполняются из передних секций 52а и 53а и задних секций 52b и 53b. Кроме того, в корпусе 50 могут выполняться вентиляционные щели 56 любой конфигурации для того, чтобы обеспечить требующуюся вентиляцию двигателя 7b насоса в блоке 7 насоса устройства 5 для обработки текучих сред. Конечно, другие проходы или отверстия могут быть выполнены в корпусе 50 или в основании 6а для подвода питания или для других целей, определяемых пользователем.

Верхнее покрытие 51 корпуса 50 в первом воплощении укреплено сверху боковых стенок 52 и 53, передней стенки 59 и задней стенки 54 с использованием подходящих средств, таких как заклепки, удержание за счет трения, крепежные винты, болты с гайками и подобные средства. Кромка 51а верхнего покрытия 51 вытянута существенно перпендикулярно от внешнего края верхнего покрытия 51 таким образом, что внутренняя сторона кромки 51а верхнего покрытия находится в контакте с внешними сторонами боковых стенок 52 и 53, передней стенки 59 и задней стенки 54. Хотя данное первое воплощение имеет верхнее покрытие 51, укрепленное на боковых стенках 52 и 53, передней стенке 59 и задней стенке 54 корпуса 50 указанным образом, специалист с обычными знаниями в данной области техники поймет, что верхнее покрытие 51 может быть иным образом укреплено на боковых стенках 52 и 53, передней стенке 59 и задней стенке 54 корпуса 50 или что верхнее покрытие 51 может вообще не крепиться, а просто опираться на боковые стенки 52 и 53, переднюю стенку 59 и заднюю стенку 54 корпуса 50.

Звуковая стенка 57 крепится к основанию 6а внутри корпуса 50. Звуковая стенка 57 в первом воплощении выполнена из двух секций 57а и 57b, каждая из которых имеет полукруглую выемку таким образом, чтобы при соединении вместе образовывалось отверстие для корпуса 7а блока 7 насоса устройства 5 для обработки текучих сред. Кроме того, передняя стенка 59, передние секции 52а и 53а, звуковая стенка 57 и верхнее покрытие 51 в данном первом воплощении выполнены таким образом, чтобы уменьшить или подавить шум, создаваемый текучей средой при движении по трубопроводу 8 и внутри корпуса 9 устройства 5 для обработки текучих сред. Преимущественно, чтобы передняя стенка 59, передние секции 52а и 53а, звуковая стенка 57 и верхнее покрытие 51 не имели проходов или отверстий, способствуя таким образом гашению звука, а также преимущественно, чтобы они изготавливались из материалов или покрывались материалами, которые поглощают звук, таких как вспененные материалы, корковые материалы и аналогичные им.

Как показано на фигурах 2-4 и 6, устройство 5 для обработки текучих сред включает корпус 7а насоса и двигатель 7b насоса. Корпус 7а насоса блока 7 насоса включает вход 60, который обеспечивает соединение с источником текучей среды, а также выход 11. В блоке 7 насоса используется любой насос, способный прокачивать текучую среду от источника текучей среды через устройство 5 для обработки текучих сред. Текучей средой в этом первом воплощении является любая текучая жидкость, или газ, или твердые частицы, которые могут перемещаться потоком газа или жидкости под давлением. Хотя это первое воплощение раскрывает блок 7 насоса для подачи текучих сред, специалист в этой области может привести много других подходящих и эквивалентных средств, например подача из находящихся под давлением газовых баллонов.

Устройство 5 для обработки текучих сред включает раму 6 и опору насоса 70, которые смонтированы на основании с помощью подходящих средств, таких как заклепки, крепежные винты, болты с гайками и подобные средства. Опора 70 насоса служит для крепления двигателя 7b насоса блока 7 насоса, а рама 6 служит для крепления входа 60 блока 7 насоса с помощью опорной скобы 71а и опорной стойки 71b. Рама 6 с помощью опорной скобы 71 а и опорной стойки 71b закрепляет вход 60 таким образом, что вес любой арматуры, используемой для присоединения к блоку 7 насоса источника текучей среды, не опирается на корпус 7а насоса, тем самым предохраняя от повреждения уплотнение насоса, подшипники насоса и вал насоса, которое может быть вызвано вертикальным смещением соединения между двигателем 7b насоса и корпусом 7а насоса.

Двигатель 7b насоса крепится к опоре 70 насоса таким образом, что когда двигатель 7b насоса отсоединяется от корпуса 7а насоса (например, для обслуживания или ремонта), он может сдвигаться назад вдоль опоры 70 насоса к задней стенке 54. Затем двигатель 7b насоса может быть повернут на опоре 70 насоса так, чтобы обеспечить доступ к внутренним частям двигателя 7b насоса. Поворот двигателя 7b насоса относительно опоры 70 насоса позволяет остальным элементам устройства 5 для обработки текучих сред оставаться в собранном виде во время обслуживания или ремонта двигателя 7b насоса или корпуса 7а, тем самым сокращая время ремонта. Соответственно опора 70 насоса длиннее, чем двигатель 7b насоса, чтобы дать возможность достаточно смещаться для лучшего доступа к двигателю 7b насоса или корпусу 7а насоса.

Устройство 5 для обработки текучих сред включает корпус 9 с блоком 10 вихревых сопел и трубопровод 8, который соединяет по текучей связи выход 11 блока 7 насоса с корпусом 9. Рама 6 поддерживает корпус 9 с помощью опорной скобы 72 и стойки 76. Рама 6 с помощью опорной скобы 72 и стойки 76 поддерживает корпус 9 и таким образом также трубопровод, при этом их вес не приложен к корпусу 7а насоса, тем самым предохраняется от повреждения уплотнение насоса, подшипники насоса и вал насоса, которое может быть вызвано вертикальным смещением под действием избыточного веса соединения между двигателем 7b насоса и корпусом 7а насоса.

Опорная скоба 72 крепится на раме 6 любыми подходящими средствами, такими как болты с гайками или крепежные винты. Стойка 76 укрепляется на корпусе 9 с использованием любых подходящих средств, таких как сварка, но стойка 76 крепится к опорной скобе 72 с помощью подавляющих или поглощающих звук втулок 73 для того, чтобы предотвратить передачу раме звука, создаваемого в трубопроводе 8 и корпусе 9 потоком текучей среды. В данном первом воплощении втулки 73 выполнены из звукопоглощающей резины и состоят из частей, одна из которых имеет форму болта, а другая имеет форму гайки. Часть, имеющая форму гайки, прокладывается между стойкой 76 и опорной скобой 72. Часть в форме болта вставляется через отверстие в опорной скобе 72 сквозь часть в форме гайки и отверстие в стойке 76, закрепляя таким образом стойку 76 на опорной скобе 72 и обеспечивая звукопоглощение между ними.

Несмотря на то, что это первое воплощение содержит снижающие уровень и поглощающие звук втулки 73, специалист в данной области поймет, что имеется большое число различных снижающих уровень и поглощающих звук соединителей или втулок, которые могут использоваться при креплении стойки 76 к опорной скобе 72. Кроме того, если нет необходимости в поглощении звука, у опорной скобы 72 имеется множество соединительных вырезов, которые позволяют вертикальное смещение опорной скобы 72, так что опорная скоба 72 может крепиться непосредственно к стойке 76.

Обращаясь теперь к фигурам 3, 4 и 6, следует отметить, что трубопровод 8 содержит вход 12, делитель 13 потока, колена 14 и 15 и гибкие соединители 80 и 81. Вход 12 соединяется с выходом 11 корпуса 7а насоса с помощью подходящих средств, таких как фланец с зажимами, для поступления потока текучей среды из корпуса 7а насоса. Вход 12 вставлен внутрь входа делителя 13 потока и удерживается на трении, сваркой, склейкой или подобными способами для прохождения текучей среды в делитель 13 потока. Делитель 13 потока принимает входящий поток и делит его на первый поток текучей среды и второй поток текучей среды, изменяя направление потока текучей среды на существенно перпендикулярное по отношению к направлению потока при выходе из входа 12. Делитель 13 потока в этом первом воплощении имеет Y-образную форму, что способствует более плавному переходу потока текучей среды, поступающего от входа 12, в первый поток текучей среды и второй поток текучей среды. Таким образом, в делителе 13 потока предотвращается внезапная остановка потока или его движение в противоположном направлении, что в свою очередь позволяет повысить давление в двух полученных потоках текучей среды.

Делитель 13 потока соединен с коленами 14 и 15 на трении, сваркой, склейкой или подобным способом, направляя первый поток текучей среды в колено 14 и второй поток текучей среды в колено 15.

Колено 14 изменяет направление первого потока текучей среды, приходящего от делителя 13 потока, и направляет первый поток текучей среды в гибкий соединитель 80. Колено 14 содержит коленный фитинг 16 для соединения с гибким соединителем 80 с помощью соединительного зажима 82. Подобным образом колено 15 изменяет направление второго потока текучей среды, приходящего от делителя 13 потока, и направляет второй поток текучей среды в гибкий соединитель 81. Колено 15 содержит коленный фитинг 18 для соединения с гибким соединителем 81 с помощью соединительного зажима 83.

Корпус 9 включает фитинг 17 корпуса, как показано на Фигуре 3, который соединяется с гибким соединителем 80 с помощью соединительного зажима 84, обеспечивая подачу первого потока текучей среды к корпусу 9. Корпус 9 также включает фитинг 19 корпуса, который соединяется с гибким соединителем 81 с помощью соединительного зажима 85, обеспечивая подачу второго потока текучей среды к корпусу 9. Гибкие соединители 80 и 81 в данном первом воплощении выполнены из гибкого материала, способного уменьшить или исключить распространение звука к корпусу 9. Однако гибкие соединители 80 и 81 и соединительные зажимы 82-85 необходимы только в тех случаях применения изобретения, когда желательна звуковая защита. В таких применениях, когда звукопоглощение не требуется, две трубы с фланцами или другие средства могут использоваться для направления потоков текучей среды от колен 14 и 15 к корпусу 9. Также, хотя данное первое воплощение раскрывает трубопровод 8 для подачи потока текучей среды в корпус 9, специалист в данной области найдет много других возможных и эквивалентных средств, таких как, например, установка отдельных насосов с отдельными соединениями с корпусом 9 или один насос, доставляющий текучую среду через боковые стороны корпуса 9, а не концевые.

Корпус 9 включает входы 21 и 22, выход 23, фиксаторы 25 и 26, концевые крышки 86 и 87 и цилиндр 88. Корпус 9 определяет канал 20 вдоль его центральной оси и канал 24, расположенный приблизительно в центре средней точки корпуса 9, который сообщается с каналом 20. Корпус 9 присоединен к гибким соединителям 80 и 81 с помощью соединительных зажимов 84 и 85, причем первый поток текучей среды поступает на вход 21 и второй поток текучей среды поступает на вход 22.

Выход 23 выполнен с возможностью соединения с любым хранилищем или системой подачи текучей среды с помощью известных соединительных трубопроводов, и в данном первом воплощении выход 23 представляет собой колено, которое направляет поток текучей среды горизонтально для снижения потери выходного давления путем предотвращения прямого давления в канале 20 и канале 24 и в то же время поддерживая условия для наполнения в канале 20 и канале 24. Хотя желательным для выхода является направление вверх, могут использоваться конструкции с другими углами.

Блок 10 вихревых сопел находится внутри канала 20 и в данном первом воплощении включает вихревые сопла 27 и 28, которые установлены в канале 20 корпуса 9 в противоположных направлениях для того, чтобы сталкивать первый поток текучей среды со вторым потоком текучей среды и таким образом обрабатывать текущую среду. Вихревое сопло 27 вставляется в канал 20 до тех пор, пока оно не упрется в фиксатор 25, а концевая крышка 86 укрепляется на цилиндре 88 с помощью подходящих способов, таких как трение, сварка, приклеивание или подобные им, формируя первую сторону корпуса 9. Когда сопло 27 установлено в корпусе 9, это вихревое сопло 27 и корпус 9 задают полость 40, в которую поступает первый поток текучей среды от входа 21 и откуда первый поток текучей среды поступает в вихревое сопло 27. Подобным образом вихревое сопло 28 вставляется в канал 20 до тех пор, пока оно не примкнет к фиксатору 26, а концевая крышка 87 укрепляется на цилиндре 88 с помощью подходящих способов, таких, как трение, сварка, приклеивание или подобные им, формируя вторую сторону корпуса 9. При вихревом сопле 28, установленном в корпусе 9, это вихревое сопло 28 и корпус 9 задают полость 41, в которую поступает второй поток текучей среды от входа 22 и откуда второй поток текучей среды подается в вихревое сопло 28. Кроме того, расположение вихревых сопел 27 и 28 в противоположных направлениях внутри канала 20 создает камеру 89 столкновений, где происходит столкновение первого потока текучей среды со вторым потоком текучей среды.

Как показано на фигурах 5 и 11-14, вихревое сопло 27 включает тело 29 сопла и концевую крышку 30. Для описания в дальнейшем будет рассмотрено только вихревое сопло 27, однако следует понимать, что вихревое сопло 28 имеет идентичную конструкцию и назначение с вихревым соплом 27 и только устанавливается в канале 20 корпуса 9 в противоположном направлении по отношению к вихревому соплу 27 для осуществления столкновения второго потока текучей среды с первым потоком текучей среды. Кроме того, несмотря на то, что конструкция вихревого сопла 27 является преимущественной, специалист в данной области поймет, что могут использоваться вихревые сопла, описанные в патентах US 4261521 и US 5435913.

Тело 29 в данном первом воплощении является существенно цилиндрическим по форме и включает сужающийся канал 31, расположенный по оси и проходящий сквозь тело. Сужающийся канал 31 имеет входную сторону 32 и сокращается в диаметре до тех пор, пока не достигнет выходной стороны 33. Конусность сужающегося канала 31 более 0° и менее 90°, однако более преимущественна конусность более 5° и менее 60°.

Тело 29 сопла включает плечо 34, имеющее поднятую часть 35 с желобом 36. Плечо 34 рассчитано так, чтобы плотно входить внутрь корпуса 9, а поднятая часть упиралась в фиксатор 25, обеспечивая точную установку внутри корпуса 9. В желоб 36 прокладывается уплотнение, чтобы обеспечить герметичность тела 29 сопла и тем самым всего вихревого сопла 27 внутри корпуса 9.

Тело 29 сопла также включает проходы 37-39 для попадания первого потока текучей среды в сужающийся канал 31 вихревого сопла 27. В первом воплощении проходы 37-39 имеют существенно трапециевидную форму и расположены на одинаковых расстояниях радиально по телу 29 сопла, начиная на входной стороне 32. Хотя в данном первом воплощении описываются три прохода 37-39 существенно трапециевидной формы, специалист в данной области поймет, что в действительности необходим только один проход и что можно использовать любое их количество. Кроме того, проходы 37-39 могут быть любой формы, пригодной для подачи текучей среды в сужающийся канал 31, такой как эллиптическая, треугольная, D-форма и подобные им.

В данном первом воплощении проходы 37-39 выполнены по касательной к внутренней поверхности сужающегося канала 31 и входят в сужающийся канал 31 под углом конуса сужающегося канала 31, что способствует поступлению первого потока текучей среды из полости 40 в сужающийся канал 31 и, в конечном итоге, распределению первого потока текучей среды по сужающемуся каналу 31. Хотя в этом первом воплощении раскрываются тангенциальные проходы 37-39, расположенные под углом конусности сужающегося канала 31, специалист в данной области поймет, что проходы 37-39 могут входить в сужающийся канал 31 под любым углом по отношению к конусу сужающегося канала 31. В дополнение конец тела 29 сопла, определяющий входную сторону 32, включает конусность того же угла, что и сужающийся канал 31, чтобы каждый из проходов 37-39 имел существенно трапецеидальную форму.

Концевая крышка 30 примыкает к концу тела 29 сопла на входной стороне 32 и закрывает входную сторону 32, оставляя возможность для текучей среды поступать в сужающийся канал 31 только через о проходы 37-39. Соответственно внутренняя поверхность концевой крышки 30, которая примыкает к концу тела 29 сопла на входной стороне 32, включает сужающуюся часть того же угла, что и сужающийся канал 31. Концевая крышка 30 крепится к концу тела 29 сопла на входной стороне 32 с использованием любого подходящего средства, такого как крепежные винты, клей и подобные им средства. Однако следует понимать, что концевая крышка 30 может формироваться заодно с телом 29 сопла. Хотя это первое воплощение описывает внутреннюю поверхность концевой крышки 30 и конец тела 29 сопла на входной стороне 32, которая примыкает к концу тела 29 сопла на входной стороне 32, включает сужающуюся часть того же угла, что и сужающийся канал 31 на входной стороне 32, как имеющие один угол сужения, так как включает сужение такого же угла, как конус сужающегося канала 31, чтобы каждый из проходов 37-39 имел существенно трапецеидальную форму, специалист в этой области поймет, что внутренняя поверхность концевой крышки 30 и конец тела 29 сопла на входной стороне 32 могут иметь любые углы.

Концевая крышка 30 включает выступ 42, выполненный заодно с крышкой или укрепленный на ней приблизительно в центре внутренней стороны концевой крышки 30. В этом первом воплощении выступ 42 имеет коническую форму и выступает в сужающийся канал 31 для установки компонента вектора силы поступающей в сужающийся канал 31 текучей среды. Канал 43 соединяется с полостью 44 приблизительно в центре внешней стороны концевой крышки 30. Трубка 45, показанная на фигуре 5, вводится в полость 44 для получения замеров разрежения внутри сужающегося канала 31. Направляющий уплотнитель 46 трубки устанавливается в концевой крышке 47 на отверстии 48 в корпусе 9 с помощью подходящих средств, таких как резьба, сварка или им подобные средства. Как концевая крышка 47, так и направляющий уплотнитель 46 трубки имеют отверстие, позволяющее вставлять трубку 45 в полость 40 и таким образом в полость 44. Направляющий уплотнитель 46 трубки преимущественно изготавливается из податливого или эластомерного материала, который позволяет трубке 45 лучше перемещаться в полости 40 и таким образом иметь лучшую возможность герметизировать трубку 45, когда она находится в полости 44. Направляющий уплотнитель 46 трубки саморегулирующийся и действует совместно с концевой крышкой 47 таким образом, что давление текучей среды на внутреннюю сторону направляющего уплотнителя 46 трубки прижимает направляющий уплотнитель 46 трубки к концевой крышке 47, тем самым деформируя направляющий уплотнитель 46 трубки у концевой крышки 47 и трубки 45, создавая герметичное уплотнение для текучей среды.

Первый поток текучей среды, поступающий из полости 40 к вихревому соплу 27, проходит в сужающийся канал 31 через проходы 37-39. Подача первого потока текучей среды к проходам 37-39 через полость 40 имеет значительное преимущество, так как отпадает необходимость ориентировать проходы 37-39 по отношению к определенным входам текучей среды. Сужающийся канал 31, в который поступает текучая среда, придает ей вращательное движение, создавая первый вихревой поток текучей среды, который движется вдоль сужающегося канала 31 и выходит на его выходящей стороне 33.

Каждый проход 37-39 доставляет свою порцию потока текучей жидкости как тангенциально, так и нормально к сужающемуся каналу 31. Такое тангенциальное и нормальное вхождение текучей среды множеством потоков распределяет текучую среду равномерно тонкой вращающейся пленкой по сужающемуся каналу 31, снижая потери текучей среды из-за внутреннего турбулентного движения. Соответственно вихревое сопло 27 обеспечивает более интенсивный и устойчивый напор вихревого потока, выходящего на выходной стороне 33 сужающегося канала 31.

Дополнительно следует отметить, что в данном первом воплощении площадь поперечного сечения проходов 37-39 меньше, чем площадь поперечного сечения входной стороны 32 сужающегося канала 31, что создает вакуум внутри вихревого потока текучей среды. Тем не менее, специалисты в этой области поймут, что размеры проходов 37-39 могут варьироваться в зависимости от требований конкретных применений. Величина разрежения, создаваемого проходами 37-39, может регулироваться с помощью выступа 42, изменяя векторы силы вихревого потока текучей среды. Для иллюстрации рассмотрим увеличение размеров выступа 42 (т.е. его диаметра или длины), которое уменьшает объем внутри сужающегося канала 31, заполняемый текучей средой, таким образом, увеличивая разрежение и получая вихревой поток текучей среды с увеличенными компонентами вектора силы, направленными вниз и наружу.

При работе трубопровод 8 установлен, как описывалось выше, и подсоединен к блоку 7 насоса. Каждое из вихревых сопел 27 и 28 устанавливается противоположно друг другу в корпусе 9, как описывалось выше, и корпус 9 соединен с трубопроводом 8, который разделяет текучую среду на первый поток текучей среды и второй поток текучей среды. Трубопровод 8 доставляет первый поток текучей среды в полость 40 корпуса 9 и второй поток текучей среды в полость 41 корпуса 9. Первый поток текучей среды входит в вихревое сопло 27 из полости 40 через проходы 37-39 вихревого сопла 27. Вихревое сопло 27 получает текучую среду и придает ей вращение, создавая первый вихревой поток текучей среды, который движется вдоль вихревого сопла 27 и выходит на выходной стороне 33 в камеру 89 столкновений. Подобным образом второй поток текучей среды входит в вихревое сопло 28 из полости 41 через проходы вихревого сопла 28. Вихревое сопло 28 получает текучую среду и придает ей вращение, создавая второй вихревой поток текучей среды, который движется вдоль вихревого сопла 28 и выходит на выходной стороне в камеру 89 столкновений. Благодаря противоположному расположению вихревых сопел 27 и 28 первый вихревой поток текучей среды соударяется со вторым вихревым потоком текучей среды внутри камеры 89 столкновений, что приводит к обработке текучей среды, заключающейся в разрыве молекулярных связей или в уменьшении размеров твердых частиц в текучей среде. Обработанная текучая среда выходит из корпуса 9 через выход 23 и направляется в хранилище или в систему доставки.

Преимущественно поддерживать выход из вихревых сопел 27 и 28 достаточным для того, чтобы сохранялось заполненное состояние камеры 89 столкновений. Кроме того, выход вверх из камеры 89 столкновений через выход 23 обеспечивает наполнение камеры 89 во время работы вихревых сопел 27 и 28. Это повышает эффективность работы вихревых сопел 27 и 28, потому что вихревые потоки текучей среды из вихревых сопел 27 и 28 не прерываются ранее выброшенными потоками, которые могут выплеснуться назад в камеру 89 столкновений при движении в выход 23, как может происходить, если конструкция камеры не рассчитана на то, чтобы она была наполнена текучей средой.

Как показано на фигурах 7-10, устройство 105 для обработки текучих сред в соответствии со вторым воплощением включает насос 107, установленный в вертикальном положении для того, чтобы обеспечить ступенчатую установку крыльчатки, что в свою очередь позволяет получать более высокое давление при меньшей мощности двигателя. Хотя вертикально установленные насосы имеют ограничение по давлению, они тем не менее пригодны для большинства применений, обеспечивая ощутимое снижение расходуемой мощности. Насос включает вход 160, который обеспечивает соединение с источником текучей среды, а также выход 111. В качестве насоса 107 используется любой насос, способный прокачивать текучую среду от источником текучей среды через устройство 105. Текучей средой в этом втором воплощении является любая текучая жидкость, или газ, или твердые частицы, которые могут перемещаться потоком газа или жидкости под давлением. Хотя это второе воплощение раскрывает насос 107 для подачи текучих сред, специалист в этой области может привести много других подходящих и эквивалентных средств, например подача из находящихся под давлением газовых баллонов.

Устройство 105 для обработки текучих сред включает раму 106 и опору насоса 170, которые смонтированы на основании 106 с помощью подходящих средств, таких, как заклепки, крепежные винты, болты с гайками и подобные средства. Опора 170 насоса служит для крепления насоса 107, а рама 106 служит для крепления входа 160 насоса 107 с помощью скоб 173 и 174 и кронштейнов 175 и 176. Рама 106 с помощью скоб 173 и 174 и кронштейнов 175 и 176 крепит вход 160 таким образом, что вес любой арматуры, использующейся для соединения источника текучей среды с насосом 107, не прилагается к насосу 107, тем самым предохраняя от повреждения уплотнение насоса, подшипники насоса и вал насоса, которое может быть вызвано вертикальным смещением соединения между двигателем насоса и крыльчаткой насоса под действием избыточного веса. Специалист в данной области легко поймет, что устройство 105 может включать корпус, аналогичный корпусу 50.

Устройство 105 для обработки текучих сред включает корпус 109, в котором находится блок 110 вихревых сопел и трубопровод 108, соединяющий для протока текучей среды выход 111 насоса 107 с корпусом 109. Рама 106 с помощью скоб 173 и 174 и кронштейнов 171 и 172 закрепляет корпус 109 и через него трубопровод 108 таким образом, что их вес не прилагается к насосу 107, тем самым предохраняя от повреждения уплотнение насоса, подшипники насоса и вал насоса, которое может быть вызвано вертикальным смещением соединения между двигателем насоса и крыльчаткой насоса под действием избыточного веса.

Трубопровод 108 в этом втором воплощении расположен в существенно горизонтальной плоскости и включает вход 112, делитель 113 потока, колена 114 и 115 и гибкие соединения 180 и 181. Вход 112 соединен с выходом 111 насоса 107, от которого подается поток текучей среды. Вход 112 фиксируется внутри входа делителя 113 потока, удерживаясь там на трении, с помощью сварки, клея или подобных средств, и через него текучая среда поступает в делитель 113 потока. Делитель 113 потока разделяет поток текучей среды на первый поток текучей среды и второй поток текучей среды, изменяя направление движения на существенно перпендикулярное по отношению к направлению движения из входа 112. Делитель 113 потока в данном втором воплощении является Y-образным с тем, чтобы обеспечить более плавное разделение потока текучей среды на первый поток текучей среды и второй поток текучей среды. Таким образом, делитель 113 потока предотвращает внезапные разрывы и изменения направления движения потока на противоположные, уменьшая выходное давление, которое может возникать при такого типа изменениях движения потока, и в то же время увеличивая давление в двух полученных потоках текучей среды.

Делитель 13 потока соединен с коленами 114 и 115 на трении, сваркой, склейкой или подобным способом, направляя первый поток текучей среды в колено 114 и второй поток текучей среды в колено 115. Колено 114 изменяет направление первого потока текучей среды, приходящего отделителя 113 потока, и направляет первый поток текучей среды в гибкий соединитель 180. Колено 114 содержит коленный фитинг 116 для соединения с гибким соединителем 180 с помощью соединительного зажима 182. Подобным образом колено 115 изменяет направление второго потока текучей среды, приходящего от делителя 113 потока, и направляет второй поток текучей среды в гибкий соединитель 181. Колено 115 содержит коленный фитинг 118 для соединения с гибким соединителем 181 с помощью соединительного зажима 183.

Корпус 109 включает фитинг 117 корпуса, который соединяется с гибким соединителем 180 с помощью соединительного зажима 184, обеспечивая подачу первого потока текучей среды к корпусу 109. Корпус 109 также включает фитинг 119 корпуса, который соединяется с гибким соединителем 181 с помощью соединительного зажима 185, обеспечивая подачу второго потока текучей среды к корпусу 109. Гибкие соединители 180 и 181 в данном втором воплощении выполняются из гибкого материала, способного уменьшить или исключить распространение звука к корпусу 9. Однако гибкие соединители 180 и 181 и соединительные зажимы 182-185 и соединительные зажимы 182-185 необходимы только в тех случаях применения изобретения, когда желательна звуковая защита. В таких применениях, когда звукопоглощение не требуется, две трубы с фланцами или другие средства могут использоваться для направления потоков текучей среды от колен 114 и 115 к корпусу 109. Хотя данное второе воплощение раскрывает трубопровод 108 для подачи потока текучей среды в корпус 109, специалист в данной области найдет много других возможных и эквивалентных средств, таких как, например, установка отдельных насосов с отдельными соединениями с корпусом 109 или один насос, доставляющий текучую среду через боковые стороны корпуса 109, а не концевые.

Корпус 109 включает входы 121 и 122, выход 123, фиксаторы 125 и 126, концевые крышки 186 и 187 и цилиндр 188. Корпус 9 определяет канал 120 вдоль его центральной оси и канал 124, расположенный приблизительно в центре относительно средней точки корпуса 109, который сообщается с каналом 120. Корпус 109 присоединен к гибким соединителям 180 и 181 с помощью соединительных зажимов 184 и 185, причем первый поток текучей среды поступает на вход 121 и второй поток текучей среды поступает на вход 122. Выход 123 выполнен с возможностью соединения с любым хранилищем или системой подачи текучей среды с помощью известных соединительных трубопроводов, и в данном втором воплощении выход 123 представляет собой колено, которое направляет поток текучей среды горизонтально для снижения потери выходного давления путем предотвращения прямого давления в канале 120 и канале 124 и в то же время поддерживая условия для наполнения в канале 120 и канале 124. Хотя желательным для выхода является направление вверх, могут использоваться конструкции с другими углами.

Блок 110 вихревых сопел находится внутри канала 120 и в данном втором воплощении включает вихревые сопла 127 и 128, которые установлены в канале 120 корпуса 109 в противоположных направлениях для того, чтобы сталкивать первый поток текучей среды со вторым потоком текучей среды и таким образом обрабатывать текущую среду. Вихревое сопло 127 вставляется в канал 120 до тех пор, пока оно не упрется в фиксатор 125, и концевая крышка 186 укрепляется на цилиндре 188 с помощью подходящих способов, таких как трение, сварка, приклеивание или подобные им, формируя первую сторону корпуса 109. Когда вихревое сопло 27 установлено в корпусе 109, это вихревое сопло 127 и корпус 109 задают полость 140, в которую поступает первый поток текучей среды от входа 121 и откуда первый поток текучей среды поступает в вихревое сопло 127. Подобным образом вихревое сопло 128 вставляется в канал 120 до тех пор, пока оно не упрется в фиксатор 126, и концевая крышка 87 укрепляется на цилиндре 88 с помощью подходящих способов, таких как трение, сварка, приклеивание или подобные им, формируя вторую сторону корпуса 109. Когда вихревое сопло 128 установлено в корпусе 109, это вихревое сопло 128 и корпус 109 задают полость 141, в которую поступает второй поток текучей среды от входа 122 и откуда первый поток текучей среды поступает в вихревое сопло 128. Кроме того, расположение вихревых сопел 127 и 128 в противоположных направлениях внутри канала 20 создает камеру 189 столкновений, где происходит столкновение первого потока текучей среды со вторым потоком текучей среды. Вихревые сопла 127 и 128 идентичны по конструкции и действию вихревым соплам 27 и 28, которые были описаны выше со ссылками на фигуры 5 и 11-14. Могут также использоваться вихревые сопла, раскрытые в патентах США US 4261521 и US 5435913.

При работе трубопровод 108 установлен, как описывалось выше, и подсоединен к насосу 7. Каждое из вихревых сопел 127 и 128 устанавливается противоположно друг другу в корпусе 109, как описывалось выше, и корпус 109 соединен с трубопроводом 108, который разделяет текучую среду на первый поток текучей среды и второй поток текучей среды. Трубопровод 108 доставляет первый поток текучей среды в полость 140 корпуса 9 и второй поток текучей среды в полость 141 корпуса 109. Первый поток текучей среды входит в вихревое сопло 127 из полости 40 через проходы вихревого сопла 127. Вихревое сопло 127 получает текучую среду и придает ей вращение, создавая первый вихревой поток текучей среды, который движется вдоль вихревого сопла 127 и выходит на выходной стороне 133 в камеру 189 столкновений. Подобным образом второй поток текучей среды входит в вихревое сопло 128 из полости 141 через проходы вихревого сопла 128. Вихревое сопло 128 получает текучую среду и придает ей вращение, создавая второй вихревой поток текучей среды, который движется вдоль вихревого сопла 128 и выходит на выходной стороне в камеру 189 столкновений. Благодаря противоположному расположению вихревых сопел 27 и 28 первый вихревой поток текучей среды соударяется со вторым вихревым потоком текучей среды внутри камеры 89 столкновений, что приводит к обработке текучей среды, заключающейся в разрыве молекулярных связей или в уменьшении размеров твердых частиц в текучей среде. Обработанная текучая среда выходит из корпуса 109 через выход 123 и направляется в хранилище или в систему доставки.

Преимущественно поддерживать выходы потоков из вихревых сопел 127 и 128 достаточными для того, чтобы сохранялась наполнение внутри камеры 189 столкновений. Кроме того, выход вверх из камеры 189 столкновений через выход 123 обеспечивает наполнение камеры 189 во время работы вихревых сопел 127 и 128. Это повышает эффективность работы вихревых сопел 127 и 128, потому что вихревые потоки текучей среды из вихревых сопел 127 и 128 не прерываются ранее выброшенными потоками, которые могут выплеснуться назад в камеру 189 столкновений при входе в выход 123, как может происходить, если конструкция камеры не рассчитана на то, чтобы она была наполнена текучей средой.

Несмотря на то, что данное изобретение было описано на основе рассмотренного выше воплощения, это описание использовалось только в качестве примера, для специалиста в этой области будет понятно, что может быть определено много различных альтернатив, эквивалентов и измененных вариантов в объеме данного изобретения. Этот объем не ограничивается в любом отношении изложенным выше, а определяется формулой изобретения, которая следует.