Патент на изобретение №2184621

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2184621 (13) C1
(51) МПК 7
B05B1/02
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 10.05.2011 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 2001105698/12, 27.02.2001

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

27.02.2001

(45) Опубликовано: 10.07.2002

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
SU 942806 А, 25.07.1982. SU 1245349 A1, 23.07.1986. SU 1228915 A1, 17.05.1986. SU 1243831 A1, 15.07.1986. SU 1260027 A1, 30.09.1986. US 4313570 А, 02.02.1982. US 5033681 А, 23.07.1991.

Адрес для переписки:

302020, г.Орел, Наугорское ш., 29, Орловский государственный технический университет

(71) Заявитель(и):

Орловский государственный технический университет

(72) Автор(ы):

Степанов Ю.С.,
Барсуков Г.В.

(73) Патентообладатель(и):

Орловский государственный технический университет

(54) СОПЛО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ СТРУИ ЖИДКОСТИ


(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для получения режущей струи жидкости и может быть использовано в устройствах для разрезания различных листовых материалов сверхзвуковой струей жидкости. Сопло для получения режущей струи жидкости содержит штуцер со сферическим торцом и осевым каналом подачи жидкости, закрепленный на штуцере держатель, установленный заподлицо в держателе вкладыш, охватываемый втулкой из мягкого материала, примыкающей своим торцом к сферическому торцу штуцера, расположенного с зазором относительно обращенного к нему торца вкладыша, внутренний профиль вкладыша выполнен в виде последовательности ломаных линий. Сопло для получения режущей струи жидкости позволяет повысить режущие свойства струи за счет снижения гидравлического сопротивления и турбулентных возмущений около стенок внутреннего профиля, выполненного во вкладыше, с учетом изменения характеристик сверхзвукового потока жидкости (кинематической вязкости, толщины пограничного слоя и др.). 2 ил.


Изобретение относится к устройствам для получения режущей струи жидкости и может быть использовано в устройствах для разрезания различных листовых материалов сверхзвуковой струей жидкости.

Известно сопло для получения режущей струи жидкости, содержащее цилиндрический корпус с осевым каналом подачи жидкости, установленный на торце корпуса калибродержатель, втулку и калибр с выпускным каналом и конусообразной входной и цилиндрической частями, причем конусообразная входная часть канала калибра выполнена наклонной к оси калибра под углом не более половины угла конуса входной части канала, а цилиндрическая часть канала смещена относительно плоскости наклона конусообразной входной части канала на величину не более половины его диаметра. Однако хотя закрутка струи повышает ее кинетическую энергию, в то же время снижается ее дальнобойность, что не позволяет резать настилы материалов толщиной более 20 мм [1].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является сопло для получения режущей струи жидкости, содержащее штуцер со сферическим торцом и осевым каналом подачи жидкости, закрепленный на штуцере держатель, установленный заподлицо в держателе вкладыш с наружной конической поверхностью и выпускным соплом цилиндрической формы с конической входной частью, охватывающую вкладыш втулку, примыкающую своим торцом к сферическому торцу штуцера, расположенного с зазором относительно обращенного к нему торца вкладыша [2].

Недостатком данного сопла являются высокие гидравлические сопротивления и турбулентные возмущения около стенок коническо-цилиндрического внутреннего профиля, выполненного во вкладыше. Кроме этого, внутренняя геометрия вкладыша не учитывает изменение характеристик потока жидкости (кинематическую вязкость, толщину пограничного слоя и т.п.), влияние которых при сверхзвуковом истечении значительно.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении режущих свойств струи жидкости при сверхзвуковом истечении.

Это достигается тем, что в сопле для получения режущей струи жидкости, содержащем штуцер со сферическим торцом и осевым каналом подачи жидкости, закрепленный на штуцере держатель, установленный заподлицо в держателе вкладыш, охватываемый втулкой из мягкого материала, примыкающей своим торцом к сферическому торцу штуцера, расположенного с зазором относительно обращенного к нему торца вкладыша, внутренний профиль вкладыша выполнен в виде последовательности ломаных линий.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображено сопло для получения режущей струи жидкости; на фиг.2 – внутренний профиль вкладыша в виде последовательности ломаных линий.

Сопло для получения режущей струи жидкости содержит штуцер 1 со сферическим торцом 2 и осевым каналом 3 подачи жидкости. На штуцере 1 закреплен держатель 4. В держатель 4 установлены заподлицо вкладыш 5 с внутренней поверхностью в виде последовательности ломаных линий 6 и охватывающая вкладыш 5 втулка 7 из мягкого материала, например латуни. Втулка 7 контактирует торцом 8 со сферическим торцом 2 штуцера 1, расположенного с зазором относительно обращенного к нему торца 9 вкладыша 5.

Длина отрезка [xк, xк+1] (фиг.2) ломаной линии 6 внутренней поверхности вкладыша 5 значительно больше толщины пограничного слоя, при этом поворот участка [xк, xк+1] относительно участка [xк-1, xк] не превышает угла 1-3.
Длина отрезка [xк-1, xк]=dk составляет:

10-50,
где с – коэффициент сопротивления внутреннего профиля.



где u – скорость потока жидкости, – кинематическая вязкость жидкости, = 0,4.
Длина участков dk возрастает по мере расширения сопла, а ломаный внутренний профиль выполнен с учетом уравнения:
xk=xk-1+dk, к=1, 2,…, n.

Сопло для получения режущей струи жидкости работает следующим образом.

Вкладыш 5, изготавливаемый из износостойкого материала, например алмаза, эльбора, кварца или твердого сплава, вставляют в латунную втулку 7. Латунную втулку 7 с вкладышем 5 устанавливают в держатель 4 конусной поверхностью, также равной 40o. Верхний торец латунной втулки 7 прижимают к сферическому торцу 2 штуцера 1 и к конусной поверхности держателя 4.

Сверхзвуковой поток жидкости подается через осевой канал 3 штуцера 1, проходит через ломаный внутренний профиль 6 вкладыша 5, при этом достигается минимальная толщина пограничного слоя, уменьшение потенциала отрыва пограничного слоя струи, снижение уровня кавитации.

Толщину пограничного слоя определяют из уравнения:

где х – расстояние от начала расширения сопла.

Предлагаемое сопло для получения режущей струи жидкости позволяет повысить режущие свойства струи за счет снижения гидравлического сопротивления и турбулентных возмущений около стенок внутреннего профиля, выполненного во вкладыше, с учетом изменения характеристик сверхзвукового потока жидкости (кинематической вязкости, толщины пограничного слоя и др.)
Источники информации
1. А. с. СССР 1245349, кл. B 05 B 1/02, 1986.

2. А. с. СССР 942806, кл. B 05 B 1/02, 1980 – прототип.

Формула изобретения


Сопло для получения режущей струи жидкости, содержащее штуцер со сферическим торцом и осевым каналом подачи жидкости, закрепленный на штуцере держатель, установленный заподлицо в держателе вкладыш с наружной конической поверхностью, охватывающую вкладыш втулку, примыкающую своим торцом к сферическому торцу штуцера, расположенного с зазором относительно обращенного к нему торца вкладыша, отличающееся тем, что внутренний профиль вкладыша выполнен в виде последовательности ломаных линий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2


MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 28.02.2003

Извещение опубликовано: 20.11.2004 БИ: 32/2004


Categories: BD_2184000-2184999