RU2152331C1

RU2152331C1 - Device for treatment of surfaces immersed in liquid

Info

Publication number: RU2152331C1
Application number: RU99111902/28A
Authority: RU
Inventors: А.И. Харламов
Original assignee: ЗАО "МЮА "Юрпромконсалтинг", Харламов Анатолий Иванович
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2000-07-10

Abstract

FIELD: performing repair jobs; cleaning any surface immersed in water and other liquids; cleaning underwater hulls of ships and water- development works. SUBSTANCE: device is provided with at least one nozzle-cavitator with at least one supply branch pipe which is communicated with central flow-through passage of head forming cavitation jet of liquid delivered under pressure through supply branch pipe. Nozzle-cavitator is provided with first group of passages for delivery of modifying agent to liquid. These passages are communicated with central flow-through passage and may be made in body of nozzle-cavitator or in body of head. Nozzle-cavitator may be provided with at least one additionally group of passages for delivery of modifying agent to liquid. Passages of additional group are located at some distance from first group of passages towards outlet of nozzle-cavitator and are communicated with central flow-through passage. Nozzle-cavitator is mounted for change of angle of inclination relative to surface being treated. EFFECT: enhanced efficiency due to addition of modifying agent. 45 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии выполнения ремонтных работ и может быть использовано для очистки любых поверхностей, находящихся под водой или погруженных в жидкость, в частности подводной части судов или гидротехнических сооружений с сохранением краски или с полным ее удалением или защитного слоя и любых отложений. Изобретение также может быть использовано для очистки внутренних поверхностей трубопроводов, цистерн и емкостей любого вида, а также для разрушения бетона и скальных грунтов. The invention relates to a technology for repair work and can be used to clean any surfaces under water or immersed in a liquid, in particular the underwater part of ships or hydraulic structures with the preservation of paint or with its complete removal or protective layer and any deposits. The invention can also be used for cleaning the internal surfaces of pipelines, tanks and containers of any kind, as well as for the destruction of concrete and rocky soils.

Известно, что совместное использование динамического и кавитационного эффектов обрабатывающей струи в некоторых случаях повышает производительность очистки в 10 и более раз (авт. св. СССР, 1102712, МКИ: В 63 В 59/08, опуб. БИ 26, 84 г.). Объясняется это резкими скачками давления (гидростатическими ударами), сопровождающими процесс схлопывания кавитационных пузырьков. It is known that the combined use of the dynamic and cavitation effects of the processing jet in some cases increases the cleaning performance by a factor of 10 or more (ed. St. USSR, 1102712, MKI: 63 V 59/08, publ. BI 26, 84). This is explained by sharp pressure surges (hydrostatic shocks) that accompany the process of collapse of cavitation bubbles.

Известно устройство для создания высоконапорной кавитирующей струи жидкости (патент России, 2072937, МКИ: В 63 В 59/08, опуб. БИ 4,97 г.), используемой для очистки твердых поверхностей, путем нагнетания ее под давлением через сопло-кавитатор и дополнительного воздействия на нее с целью усиления кавитирующего эффекта кольцевого потока воды, формируемого под углом к струе, вытекающей из сопла. Кольцевой поток, равномерно направленный под углом к обрабатываемой поверхности, встречается с высоконапорной кавитирующей струей, способствуя созданию затопленности струйного потока и развитию в нем кавитации. A device is known for creating a high-pressure cavitating jet of liquid (patent of Russia, 2072937, MKI: B 63 V 59/08, publ. BI 4.97 g), used to clean hard surfaces by pumping it under pressure through a cavitating nozzle and additional exposure to it in order to enhance the cavitating effect of the annular flow of water formed at an angle to the jet flowing from the nozzle. An annular flow uniformly directed at an angle to the surface to be machined occurs with a high-pressure cavitating jet, contributing to the creation of flooding of the jet stream and the development of cavitation in it.

Данное устройство является наиболее близким к предлагаемому с точки зрения использования дополнительного воздействия на кавитирующую струю. Однако создаваемый кольцевой поток вызывает дополнительные турбулентные завихрения, что приводит к большим затратам мощности и расходу используемой жидкости. This device is the closest to the proposed in terms of the use of additional effects on the cavitating jet. However, the created annular flow causes additional turbulent turbulence, which leads to a large expenditure of power and flow rate of the fluid used.

Известно устройство для гидродинамической очистки поверхностей от отложений (авт. св.1636072, МКИ: В 08 B 3/02, опуб. Би 11, 91 г.), содержащее насадку сопла-кавитатора, имеющую проточный центральный канал, образующий кавитирующую струю жидкости. A device for hydrodynamic cleaning of surfaces from deposits (ed. St. 1636072, MKI: B 08 B 3/02, publ. Bi 11, 91), containing a nozzle-cavitator having a flowing Central channel, forming a cavitating fluid stream.

Канал сопла-кавитатора создает ощутимое гидродинамическое сопротивление прокачиваемой по нему жидкости за счет турбулентного трения о его поверхность. Это снижает экономичность и производительность очистки поверхности ввиду непроизводительных потерь мощности насоса и кавитирующей струи жидкости. The channel of the cavitator nozzle creates a tangible hydrodynamic resistance of the fluid pumped through it due to turbulent friction on its surface. This reduces the efficiency and productivity of surface cleaning due to unproductive loss of power of the pump and cavitating fluid stream.

В основу настоящего изобретения положена задача разработать устройство для обработки погруженных в жидкость поверхностей, которое за счет конструктивного выполнения сопла-кавитатора позволило бы добавлять в используемую для обработки жидкость модификаторы, изменяющие ее свойства. The present invention is based on the task of developing a device for processing surfaces immersed in a liquid, which, due to the structural design of the cavitator nozzle, would allow modifiers to change its properties to be used in the liquid used for processing.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для обработки погруженных в жидкость поверхностей, содержащем по меньшей мере одно сопло-кавитатор с по меньшей мере одним подводящим патрубком, сообщенным с центральным проточным каналом насадки, образующим кавитирующую струю нагнетаемой под давлением через подводящий патрубок жидкости, согласно изобретению, в сопле-кавитаторе выполнена первая группа каналов, сообщенных с центральным проточным каналом и предназначенных для подачи в жидкость модификатора. The problem is solved in that in a device for processing immersed in a liquid surface containing at least one nozzle-cavitator with at least one inlet pipe in communication with the Central flow channel of the nozzle, forming a cavitating jet pumped under pressure through the inlet pipe of liquid, according to According to the invention, in the cavitating nozzle, a first group of channels is made, which are in communication with the central flow channel and are intended for supplying a modifier to the liquid.

Это позволяет изменять свойства используемой для обработки жидкости, а также варьировать размерами кавитирующей струи в зависимости от характера и состава разрушаемого материала или отложений и обрастаний и тем самым управлять режимом обработки и добиваться наибольшего разрушающего и чистящего эффекта при изменяющихся условиях. This allows you to change the properties of the fluid used for processing, as well as vary the size of the cavitating jet, depending on the nature and composition of the material being destroyed or deposits and fouling, and thereby control the treatment regime and achieve the greatest destructive and cleaning effect under changing conditions.

В одном из вариантов выполнения устройства первую группу каналов целесообразно выполнять в корпусе сопла-кавитатора. Это позволяет использовать в качестве модификаторов высокомолекулярные полимеры или химически активные газы. Это связано с тем, что газ необходимо подавать до насадки, чтобы он успел прореагировать с жидкостью, а высокомолекулярные полимеры - для уменьшения сопротивления трению и ламиниризации потока жидкости. In one embodiment of the device, the first group of channels is expediently performed in the housing of the cavitator nozzle. This allows the use of high molecular weight polymers or chemically active gases as modifiers. This is due to the fact that the gas must be supplied to the nozzle so that it has time to react with the liquid, and high molecular weight polymers to reduce friction resistance and laminarization of the liquid flow.

При использовании в качестве модификаторов, например, веществ с абразивным эффектом, для того чтобы они не разрушали внутреннюю поверхность сопла-кавитатора, указанную первую группу каналов предпочтительно выполнять в теле насадки. When used as modifiers, for example, substances with an abrasive effect, so that they do not destroy the inner surface of the cavitating nozzle, the first group of channels is preferably carried out in the nozzle body.

Кроме того, в сопле-кавитаторе может быть выполнена по меньшей мере одна дополнительная группа каналов, расположенных на расстоянии от указанной первой группы каналов по направлению к выходу сопла-кавитатора, сообщенных с центральным проточным каналом и предназначенных для подачи в жидкость модификатора. Это позволяет поддерживать необходимую концентрацию добавляемого, например, полимера вдоль всей длины сопла-кавитатора при высоких скоростях потока. In addition, at least one additional group of channels located at a distance from said first group of channels in the direction of the exit of the cavitating nozzle in communication with the central flow channel and intended for supplying the modifier to the liquid can be made in the cavitator nozzle. This allows you to maintain the required concentration of added, for example, polymer along the entire length of the nozzle-cavitator at high flow rates.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает один вариант выполнения устройства для обработки погруженных в жидкость поверхностей;
фиг. 2 - другой вариант выполнения устройства для обработки погруженных в жидкость поверхностей;
фиг. 3 - общий вид устройства для обработки погруженных в жидкость поверхностей с несколькими соплами-кавитаторами.In the future, the invention is illustrated by specific examples of its implementation and the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 shows one embodiment of a device for treating surfaces immersed in a liquid;
FIG. 2 is another embodiment of a device for processing surfaces immersed in a liquid;
FIG. 3 is a general view of a device for treating surfaces immersed in a liquid with several cavitating nozzles.

Устройство для обработки погруженных в жидкость поверхностей, согласно изобретению, содержит по меньшей мере одно сопло-кавитатор 1 с подводящим патрубком 2, сообщенным с центральным проточным каналом 3 насадки 4, с помощью которого образуют кавитирующую струю нагнетаемой под давлением через подводящий патрубок 2 жидкости, направленную на обрабатываемую поверхность 5. В сопле-кавитаторе 1, например, как показано на фиг.1, в теле насадки 4 выполнена группа каналов 6 для подачи в жидкость модификатора. Каналы 6 сообщены с центральным проточным каналом 3 и могут быть, например, равномерно расположены по поперечному сечению насадки 4. A device for processing immersed in a liquid surface, according to the invention, contains at least one nozzle-cavitator 1 with a supply pipe 2, in communication with the Central flow channel 3 of the nozzle 4, with which form a cavitating jet pumped under pressure through the fluid supply pipe 2, directed on the treated surface 5. In the nozzle-cavitator 1, for example, as shown in figure 1, in the body of the nozzle 4 there is a group of channels 6 for supplying the modifier to the liquid. The channels 6 are in communication with the central flow channel 3 and can be, for example, evenly spaced across the cross section of the nozzle 4.

Аналогичные каналы 7 (фиг.2) могут быть выполнены в корпусе 8 сопла-кавитатора 9, в котором, кроме того, может быть выполнена по меньшей мере одна группа дополнительных каналов 10, расположенных на расстоянии от каналов 7 по направлению к выходу сопла-кавитатора 9. На фиг.2 изображен вариант, по которому предусмотрена одна группа дополнительных каналов 10, сообщенных с центральным проточным каналом 11 и выполненных ближе ко входу насадки 12 для обеспечения одинаковых свойств пристеночного слоя жидкости. Однако таких групп дополнительных каналов может быть несколько. Similar channels 7 (figure 2) can be made in the housing 8 of the nozzle-cavitator 9, in which, in addition, at least one group of additional channels 10 can be made located at a distance from the channels 7 in the direction of the exit of the nozzle-cavitator 9. Figure 2 shows a variant according to which one group of additional channels 10 is provided, which are in communication with the central flow channel 11 and are made closer to the inlet of the nozzle 12 to ensure the same properties of the near-wall fluid layer. However, there can be several such groups of additional channels.

На фиг. 3 представлен вариант выполнения предлагаемого устройства с несколькими соплами-кавитаторами 13, угол α наклона которых к обрабатываемой поверхности 5 может меняться. Для этого в устройстве предусмотрена несущая рама 14, на которой размещена подвижная рама 15, установленная с возможностью возвратно-поступательного перемещения в продольном направлении и позволяющая изменять в процессе работы расстояние от среза сопел-кавитаторов 13 до обрабатываемой поверхности 5 посредством узла 16. С подвижной рамой 15 соединены узлы 17, установленные с возможностью принудительного или пассивного вращения вокруг своей и поворота относительно оси подвижной рамы 15 и связанные с узлами 18 поворота и наклона патрубков 19 к обрабатываемой поверхности 5 и взаимного расстояния между ними, при этом патрубки 19 сообщены с соплами-кавитаторами 13. In FIG. 3 shows an embodiment of the proposed device with several nozzle-cavitators 13, the angle α of inclination of which to the work surface 5 may vary. For this, the device has a support frame 14, on which a movable frame 15 is mounted, mounted with the possibility of reciprocating movement in the longitudinal direction and allowing to change the distance from the cut of the nozzle-cavitators 13 to the machined surface 5 by means of the assembly 16. During operation, with a movable frame 15 connected nodes 17 that are installed with the possibility of forced or passive rotation around its own and rotate relative to the axis of the movable frame 15 and connected with the nodes 18 of rotation and tilt of the nozzles 19 to It is activated surface 5 and the mutual distance therebetween, wherein the nozzles 19 communicated with the nozzles cavitators-13.

Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Жидкость под необходимым давлением подают в сопла-кавитаторы 13 (фиг. 3), на входе которых проводят модификацию жидкости для улучшения и облегчения условий возникновения кавитации. Например, в рабочую жидкость может быть добавлено вещество, воздействующее на структуру течения жидкости. В процессе работы благодаря узлам 17 и 18 происходит сложное перемещение сопел-кавитаторов 13, определяемое их вращением и поворотом в зависимости от выбранной конструкции. Кроме того, происходит возвратно-поступательное движение в продольном направлении рамы 15 в соответствии с командами оператора. Таким образом, параметры режима работы кавитирующей струи регулируются оператором в зависимости от условий и свойств обрабатываемого материала. Задавая оптимальные для данных условий расстояние сопел-кавитаторов 13 от обрабатываемой поверхности 5 и угол α наклона к ней, возможно проводить обработку поверхности в минимально короткое время, причем угол α наклона и время воздействия должны быть тем больше, чем более пластичный разрушается материал. Благодаря этому предлагаемый способ может применяться с одинаковой эффективностью для обработки различных поверхностей с разнообразными по составу и свойствам отложениями, в частности, когда такое разнообразие отложений имеется на ограниченной поверхности. Implementation of the proposed method is as follows. Fluid under the necessary pressure is supplied to the cavitation nozzles 13 (Fig. 3), at the inlet of which the fluid is modified to improve and alleviate the conditions for cavitation. For example, a substance can be added to the working fluid that affects the structure of the fluid flow. In the process, thanks to the nodes 17 and 18, a complex movement of the nozzle cavitators 13 occurs, determined by their rotation and rotation, depending on the chosen design. In addition, there is a reciprocating movement in the longitudinal direction of the frame 15 in accordance with the commands of the operator. Thus, the operating mode parameters of the cavitating jet are regulated by the operator depending on the conditions and properties of the processed material. By setting the distance of the nozzle cavitators 13 from the work surface 5 and the angle α of inclination to it optimal for the given conditions, it is possible to carry out surface treatment in the shortest possible time, and the angle α of inclination and the exposure time should be the greater, the more plastic the material is destroyed. Due to this, the proposed method can be used with equal efficiency for treating various surfaces with deposits of various composition and properties, in particular when such a variety of deposits is present on a limited surface.

Claims

1. Device for processing immersed in a liquid surface, containing at least one nozzle-cavitator with at least one driving nozzle in communication with the Central flow channel of the nozzle, forming a cavitating jet pumped under pressure through the fluid inlet, characterized in that in the nozzle -cavitator made the first group of channels in communication with the Central flow channel and designed to feed the fluid modifier.

2. The device according to p. 1, characterized in that said first group of channels is made in the housing of the cavitator nozzle.

3. The device according to claim 1, characterized in that said first group of channels is made in the body of the nozzle.

4. A device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least one additional group of channels is arranged in the cavitator nozzle located at a distance from said first group of channels towards the exit of the cavitator nozzle in communication with the central flow channel and intended for supplying a modifier to the liquid.

5. The device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the nozzle-cavitator is installed with the possibility of changing its angle of inclination to the work surface.