УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ

Предложение относится к физико-техническим процессам воздействий на жидкие среды и касается установок для создания сверхвысоких давлений при фазовых превращениях жидких и газожидкостных сред.
Технические решения этой актуальной проблемы предусматривают наложение на обрабатываемый объем рабочей жидкости статического давления и динамическое истечение жидкости из калиброванного отверстия на преграду. Установки для реализации этого процесса в своей конструкции содержат камеру с исходной рабочей жидкостью, механизм наложения давления на объем этой жидкости, сопло или несколько сопел рабочего соплового насадка для истечения рабочей жидкости, коммуникации подачи исходной жидкости и - ее отвода для использования после этой обработки [Промышленное и строит. оборудование, сб. №3, 2003, с.147; SU 1192287, 1985; RU 54652, 2006; Г.Биркгоф. Струи, следы, каверны, "Мир", М. 1964, с.255; SU 1383897, 1987].
Последнее из указанных технических решений является наиболее близким по сущности и достигаемому результату.
Существенными и очевидными недостатками указанного прототипа являются: незначительная производительность ультраструйной обработки исходной жидкости ввиду механического давления на ее объем от поршневой системы установки, имеющей высокую степень инерционности (масса, трение, нагрев, обороты привода); сильно тормозящей скоростной разгон и ускорение струи жидкости, что приводит к резкому снижению тактико-технических характеристик этой обработанной жидкости как при непосредственной работе на воздействующую преграду (металл, минеральный или композиционный материалы), так и при дальнейшем использовании обработанного объема жидкой среды. Это требует повторений процессов обработки и снижает эффективность работы установки.
Технической задачей и положительным технологическим результатом разработанной установки является возможность получения стабильно-репрезентативных высоких и сверхвысоких сверхскоростных (более 2М, где М - число Маха) рабочих струй жидкости, - независимо от рода жидкости (вода, водные растворы, углеводородные флюиды и т.п. композиты) от ее температуры. Это позволяет использовать обработанную жидкость в технологическом процессе (разрушение, обработка материалов), а также использовать ее для реакционных физико-химических процессов, требующих измененных по свойствам на атомно-молекулярном уровне жидких сред.
Указанная задача и эффект достигаются за счет того, что установка для ультраструйной обработки жидкостей, содержит камеру с исходной жидкостью, механизм наложения давления на объем этой жидкости, сопло или несколько сопел соплового насадка для истечения рабочей жидкости, коммуникации подачи исходной и - отвода рабочей жидкости, при этом она снабжена камерой в виде конуса, между этой конической камерой и камерой с исходной жидкостью выполнена дисковая полость, образованная диафрагмами, разделяющими обе указанные камеры, имеющие клапанные отверстия, механизм наложения давления выполнен в виде разрядного устройства, оснащенного магистралью подачи токопроводящей жидкости, сопловой насадок оснащен турбиной, ось лопастей которой расположена несимметрично к оси соплового насадка, при этом сопловой насадок и корпус турбины закрыты герметизирующим кожухом, имеющим клапанное отверстие.
Установка характеризуется тем, что лопасти турбины имеют выступ со скосом от оси к концу лопасти, при этом выступ начинается в виде желобка, переходящего в трубку к концу лопасти.
Установка характеризуется также тем, что корпус механизма наложения давления выполнен с электроизоляционной футеровкой.
На фиг.1 приведена блок-схема установки;
на фиг.2 - общий вид установки с сечением по оси.
Установка содержит камеру 1 исходной жидкости, механизм 2 наложения давления, сопловой насадок 3, коммуникации 4, 5, 6 подачи и отвода жидкостей; камера давления выполнена в виде полого конуса 7, отделена дисковой полостью 8 от камеры 1, образованной упругоподатливыми мембранами 9 и 10; камеры имеют клапанные отверстия 11, 12, 13. Механизм давления 2 выполнен в виде разрядного устройства 14-15 с токопроводящей жидкостью и инициирующей давление жидкой или сжиженной средой в полостях установки. Сопловой насадок 3 оснащен гидро-газотурбиной 16, лопасти которой выполнены фасонными: имеют выступ в виде желобка 17, переходящего в трубку 18 к концу лопасти. Ось 19 турбины несимметрична оси сопла для создания вторичного эффекта фазового перехода. Внутренняя полость камеры 1 и полостей между мембранами имеет тепло-электроизоляционную футеровку 20 из слюдинита или другого аналогичного материала. Установка подпитывается из емкостей 21 и 22 (фиг.2), имеет емкость слива (сброса) 23, а также оснащена источником электроэнергии 24 и контейнером 25.
Установка позволяет получить эффекты двойных фазовых превращений жидких сред с появлением новых свойств их измененной атомно-молекулярной структуры (снижение вязкости, повышение реакционной способности).
2
Работа установки осуществляется следующим, образом. В полость конуса 7 подают исходную рабочую жидкость; в полость дисковой камеры 8 подают жидкую среду (вода с ПАВом; вода с силиконом; водную эмульсию). В камеру 1 подают газовую среду из контейнера 25 (баллона), от источника 24 подают ток и одновременно из емкости 22 подают жидкость; в поле разрядного устройства 14-15 от этой токопроводящей жидкости возникает самоподрыв газовой среды в камере 1, ударная взрывная волна воздействует на среду в дисковой полости 8, передающей жестко ударную волну на рабочую жидкость в полости конуса 7, откуда сверхзвуковой (по скорости) поток в виде струи сверхвысокого давления (более 5000 кг/см) выбрасывается из соплового насадка 3 в приемную полость преграды 16-17 (фиг.1); от мгновенного торможения жидкость резко изменяет свои первоначальные физико-химические свойства, и в новом своем качестве может быть использована для получения материалов, используемых в современных высокотехнологичных процессах: в качестве активирующих; в качестве долговечных смазочных материалов; как стерилизующая среда.