RU2524603C2 - Method of surface hydrocavitation cleaning and device to this end - Google Patents
Method of surface hydrocavitation cleaning and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2524603C2 RU2524603C2 RU2012126752/05A RU2012126752A RU2524603C2 RU 2524603 C2 RU2524603 C2 RU 2524603C2 RU 2012126752/05 A RU2012126752/05 A RU 2012126752/05A RU 2012126752 A RU2012126752 A RU 2012126752A RU 2524603 C2 RU2524603 C2 RU 2524603C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- cleaning
- pressure
- cavitation
- nozzle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии и оборудованию для очистки поверхности от всевозможных покрытий и загрязнений.The invention relates to technology and equipment for cleaning the surface from all kinds of coatings and contaminants.
Общеизвестны способы и методы очистки поверхности: пескоструйный, гидроабразивный, гидродинамический и т.д.Well-known methods and methods of surface cleaning: sandblasting, waterjet, hydrodynamic, etc.
Пескоструйный метод очистки основан на использовании энергии сжатого воздуха для транспортировки, разгона и удара абразивных частиц о поверхность. За счет механической работы абразивной частицы идет разрушение материала покрытий с одновременной подготовкой поверхности для нанесения новых защитных материалов (Научно-технический энциклопедический словарь http://dic.academic.ru/dic.nsf/ntes/3471/ПЕСКОСТРУЙНАЯ).The sandblasting method of cleaning is based on the use of compressed air energy for transportation, dispersal and impact of abrasive particles on the surface. Due to the mechanical work of the abrasive particle, the coating material is destroyed with the simultaneous preparation of the surface for the application of new protective materials (Scientific and Technical Encyclopedic Dictionary http://dic.academic.ru/dic.nsf/ntes/3471/ Sandblasting).
Очень большим недостатком этого метода является большая запыленность рабочего места, превышающая параметры санитарных норм. Пыль оседает на оборудование, где есть вращающиеся узлы и детали. Подготовка производства технологически сложна, абразив должен быть просушен, просеян, хорошо упакован.A very big drawback of this method is the high dustiness of the workplace, which exceeds the parameters of sanitary standards. Dust settles on equipment where there are rotating units and parts. Preparation of production is technologically difficult, the abrasive must be dried, sieved, well packaged.
Гидроабразивный метод очистки поверхности основан на использовании энергии высокоскоростного потока воды, в который эжектируются частицы абразива (Большой энциклопедический словарь http://dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/2013/ГИДРОАБРАЗИВНАЯ).The hydroabrasive method of cleaning the surface is based on the use of the energy of a high-speed water stream into which abrasive particles are ejected (Big Encyclopedic Dictionary http://dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/2013/HYDROABRASIVE).
Основным недостатком является большой расход воды и абразива для очистки больших площадей и заливка рабочего места отработанной водой, абразивом и продуктами удаления покрытий.The main disadvantage is the high consumption of water and abrasive for cleaning large areas and filling the workplace with waste water, abrasive and coating removal products.
Гидродинамический метод очистки поверхности основан на использовании энергии высокоскоростной струи воды, которая за счет динамического воздействия на поверхность очищает ее от старого покрытия и загрязнений (Физическая энциклопедия http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/629/ГИДPOДИHAMИЧECKИЙ).The hydrodynamic method of cleaning the surface is based on the use of the energy of a high-speed jet of water, which, due to the dynamic action on the surface, cleans it of the old coating and contaminants (Physical Encyclopedia http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/629/ ГИДПОДИМАМЕМЕККИ).
Основным недостатком является большой расход воды на единицу площади поверхности, заливка рабочего места отработанной водой и продуктами удаления покрытий.The main disadvantage is the large water consumption per unit surface area, filling the workplace with waste water and coating removal products.
Наиболее эффективным в плане очистки является кавитационное воздействие на очищаемую поверхность.The most effective in terms of cleaning is the cavitation effect on the surface being cleaned.
Высокоскоростной поток кавитирующей парогазовой смеси может быть получен при последовательном воздействии на воду нескольких физических факторов:A high-speed flow of cavitating vapor-gas mixture can be obtained by sequential exposure to water of several physical factors:
- высокое давление (≥9,0 МПа);- high pressure (≥9.0 MPa);
- виброакустические колебания высоконапорного столба воды с частотой, кратной резонансным частотам молекул воды;- vibro-acoustic vibrations of a high-pressure column of water with a frequency multiple of the resonant frequencies of water molecules;
- нагревание воды, находящейся под давлением, до температуры, превышающей температуру кипения в условиях внешней среды (100°С≤Т°≤120°С);- heating the water under pressure to a temperature exceeding the boiling point in the environment (100 ° C≤T ° ≤120 ° C);
- резкое падение давления, возникающего при выходе высоконапорной струи из соплового аппарата.- a sharp drop in pressure that occurs when the high-pressure jet exits the nozzle apparatus.
Известны различные способы кавитационной очистки поверхности с помощью воды и/или пара.There are various methods of cavitation surface cleaning using water and / or steam.
Согласно изобретению по патенту РФ №2280101 очистка поверхности труб от отложений заключается в выщелачивании отложений активированной водой, при этом активацию воды проводят в роторном кавитационном аппарате в замкнутом циркуляционном контуре в присутствии 0,4-2% масс., суспензии лигносульфоната и 0,5% суспензии угля при числе оборотов ротора кавитатора 3000-6000 в минуту, числе циклов 5-25 и температуре 17-68°С.According to the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2280101, cleaning the surface of pipes from deposits consists in leaching deposits with activated water, while the activation of water is carried out in a rotary cavitation apparatus in a closed circulation circuit in the presence of 0.4-2% by weight, a suspension of lignosulfonate and 0.5% coal suspension at a rotor speed of the cavitator of 3000-6000 per minute, the number of cycles 5-25 and a temperature of 17-68 ° C.
Эффективность данного способа относительно низкая. Таким способом невозможно удалить полимерные или лакокрасочные покрытия.The effectiveness of this method is relatively low. In this way, it is impossible to remove the polymer or paint coatings.
В изобретении по патенту РФ №2113652 вода под давлением 30-40 МПа через форсунки и щелевые сопла подается на очищаемую поверхность, погруженную в ванну с солью. На острых кромках щелей и форсунок происходит срыв потока, возникает кавитация, поверхность очищается под воздействием скоростной струи и гидравлических ударов, возникающих при разрушении кавитационных пузырьков.In the invention according to the patent of the Russian Federation No. 21113652, water under a pressure of 30-40 MPa is fed through nozzles and slotted nozzles onto a surface to be cleaned, immersed in a bath with salt. At the sharp edges of the slots and nozzles, the flow stalls, cavitation occurs, the surface is cleaned under the influence of a high-speed jet and hydraulic shocks arising from the destruction of cavitation bubbles.
Однако необходимость погружения (или заполнения внутренних полостей) очищаемых изделий значительно сокращает область применения. Кавитация на острых кромках приводит к высоким динамическим, ударным нагрузкам на узлы установки, что приводит к их разрушению. Примером может служить разрушение гребных винтов при возникновении кавитации. Кроме того, кавитация возникает на границах струи, разрушение пузырьков происходит не на очищаемой поверхности, то есть часть энергии теряется.However, the need for immersion (or filling the internal cavities) of the cleaned products significantly reduces the scope. Cavitation on sharp edges leads to high dynamic, shock loads on the units of the installation, which leads to their destruction. An example is the destruction of propellers when cavitation occurs. In addition, cavitation occurs at the boundaries of the jet, the destruction of the bubbles does not occur on the surface being cleaned, that is, part of the energy is lost.
В изобретении по патенту РФ №2271300 защищен способ создания кавитирующих струй жидкости для обработки погруженных в жидкость поверхностей путем нагнетания ее под давлением через канал сопла-кавитатора, при этом в канале сопла-кавитатора и/или непосредственно перед ним организуют вихревое движение струи жидкости, жидкость до входа в канал сопла-кавитатора нагревают до кипения, а до входа в канал и/или непосредственно внутри канала сопла-кавитатора ее подвергают воздействию магнитного поля.In the invention according to RF patent No. 2271300, a method for creating cavitating jets of liquid for treating surfaces immersed in liquid by injecting it under pressure through the channel of the cavitating nozzle is protected, while in the channel of the cavitating nozzle and / or immediately in front of it a vortex motion of the liquid jet is organized, liquid before entering the channel of the cavitating nozzle, it is heated to boiling, and before entering the channel and / or directly inside the channel of the cavitating nozzle, it is exposed to a magnetic field.
В этом изобретении кавитация генерируется при воздействии нескольких факторов на исходный объем воды:In this invention, cavitation is generated when several factors influence the initial volume of water:
- высокое давление;- high pressure;
- нагрев до температуры кипения;- heating to boiling point;
- воздействие электромагнитного поля;- exposure to an electromagnetic field;
- вихревое вращение потока при истечении струи.- vortex flow rotation at the expiration of the jet.
Однако и в этом способе обрабатываемая поверхность находится под слоем воды, что вызывает потери энергии при разрушении кавитационных пузырьков, а кроме, того сужает область применения способа.However, in this method, the treated surface is located under a layer of water, which causes energy loss during the destruction of cavitation bubbles, and in addition, it narrows the scope of the method.
В качестве прототипа выбраны «Способ гидрокавитационной очистки поверхности и агрегат для гидрокавитационной очистки поверхности» по патенту РФ на изобретение №2421285, дата подачи заявки 29.07.2009, дата публикации 20.06.2011.As a prototype, “The method of hydro-cavitation surface cleaning and an aggregate for hydro-cavitation surface cleaning” were selected according to the RF patent for invention No. 2421285, application filing date 07.29.2009, publication date 06.06.2011.
Способ состоит в том, что на очищаемую поверхность воздействуют кавитирующей струей воды. При этом самовсасывающим насосом высокого давления насыщают рабочую воду воздухом, затем эжектором дозировано создают водовоздушную смесь. Смесь сжимают насосом высокого давления и направляют в напорную магистраль и далее в подогреватель. В подогревателе смесь под высоким давлением насыщают пузырьками парогазовой фазы, нагревая до температуры, превышающей температуру кипения воды при атмосферном давлении, затем подают на очищаемую поверхность соплом. При этом в результате резкого повышения давления объем парогазовых пузырьков уменьшается со скоростью, превышающей скорость звука в воде, вплоть до схлопывания.The method consists in the fact that a cavitating stream of water acts on the surface being cleaned. In this case, a self-priming high-pressure pump saturates the working water with air, then a water-air mixture is dosed with an ejector. The mixture is compressed by a high pressure pump and sent to the pressure line and then to the heater. In the preheater, the mixture is saturated under high pressure with bubbles of the vapor-gas phase, heating to a temperature higher than the boiling point of water at atmospheric pressure, then fed to the surface to be cleaned with a nozzle. Moreover, as a result of a sharp increase in pressure, the volume of vapor-gas bubbles decreases with a speed exceeding the speed of sound in water, up to collapse.
Агрегат для осуществления способа содержит эжектор для дозированного насыщения рабочей воды воздухом, насос высокого давления, нагреватель водовоздушной смеси и сопло для направления струи смеси на очищаемую поверхность. Для забора рабочей воды и последующей ее подачи использован самовсасывающий насос высокого давления, создающий разрежение в приемном патрубке, обеспечивающее насыщение рабочей воды воздухом за счет эжекции воздуха непосредственно в рабочую воду.The unit for implementing the method comprises an ejector for dosed saturation of the working water with air, a high pressure pump, a water-air mixture heater and a nozzle for directing the mixture stream to the surface to be cleaned. For the intake of working water and its subsequent supply, a self-priming high-pressure pump was used, which creates a vacuum in the inlet pipe, which ensures saturation of the working water with air due to air ejection directly into the working water.
Недостатком способа-прототипа и устройства для его осуществления является решение генерирования процесса кавитации насыщением воды воздухом. Кавитационные пузырьки образуются при выделении газов и паров, находящихся в воде в связанном состоянии. При этом происходит изменение структуры, уплотнение и переориентация кластеров. Насыщение молекул воды энергией на колебательном уровне позволяет получить выброс энергии при разрушении кавитационных пузырьков. Насыщение воды воздухом препятствует возникновению процесса кавитации, дегазация воды не является кавитацией. Насосы высокого давления не могут обеспечить паспортной расход и давление воды при работе с водой, насыщенной воздухом, т.к. воздух является средой сжимаемой и упругой, вода - средой жесткой, малосжимаемой. Давление воды не будет повышаться, энергия насоса пойдет только на сжатие воздуха в смеси. При возврате мембраны насоса давление резко снижается и происходит схлопывание пузырьков, то есть преждевременная кавитация. Для насосов подсос воздуха считается аварийным режимом, вызывающим разнос оборудования и выход его из строя. Таким образом, воздействие на очищаемую поверхность струи воды, насыщенной воздухом, будет недостаточным для удаления полимерных и др. покрытий с высокой адгезией.The disadvantage of the prototype method and device for its implementation is the decision to generate the cavitation process by saturation of water with air. Cavitation bubbles form when gases and vapors are found in the bound state in water. In this case, a change in the structure, compaction and reorientation of clusters occurs. Saturation of water molecules with energy at the vibrational level allows you to get an energy release during the destruction of cavitation bubbles. The saturation of water with air prevents the occurrence of the cavitation process, the degassing of water is not cavitation. High pressure pumps cannot provide certified flow rate and water pressure when working with water saturated with air, as air is a compressible and elastic medium; water is a rigid medium with little compressibility. The water pressure will not increase, the pump energy will only be used to compress the air in the mixture. When the pump diaphragm returns, the pressure drops sharply and bubbles collapse, that is, premature cavitation. For pumps, air leakage is considered an emergency mode, causing equipment to spill and fail. Thus, the impact on the cleaned surface of a jet of water saturated with air will be insufficient to remove polymer and other coatings with high adhesion.
Устройство для осуществления способа будет энергетически расходно и ненадежно, насос не обеспечит необходимого уровня давления, клапаны насоса и др. его детали из-за кавитации будут преждевременно выходить из строя.A device for implementing the method will be energy-consuming and unreliable, the pump will not provide the required pressure level, the pump valves and other parts due to cavitation will fail prematurely.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности очистки поверхностей любых изделий, в том числе крупногабаритных и пространственных, от загрязнений и различных покрытий, в том числе полимерных, с использованием воды и ее производных без каких-либо дополнительных очищающих компонентов: абразивов, поверхностно-активных веществ, химических соединений и др., причем очистку производить на открытом воздухе.The objective of the present invention is to increase the cleaning efficiency of the surfaces of any product, including large and spatial, from dirt and various coatings, including polymer, using water and its derivatives without any additional cleaning components: abrasives, surfactants, chemical compounds, etc., and clean up in the open.
Указанная задача решается за счет того, что в способе гидрокавитационной очистки поверхности от загрязнений и покрытий, в том числе полимерных путем обработки поверхностей высокотемпературной скоростной кавитирующей водной струей, согласно изобретению рабочую воду в процессе повышения давления подвергают виброакустическому воздействию с частотой, кратной частотам резонансного возбуждения кластеров воды.This problem is solved due to the fact that in the method of hydrocavitational cleaning of the surface from contaminants and coatings, including polymeric ones by treating surfaces with a high-temperature high-speed cavitating water jet, according to the invention, the working water is subjected to vibroacoustic treatment with a frequency that is a multiple of the resonant excitation frequencies of the clusters water.
Давление рабочей воды составляет не менее 9,0 МПа.The working water pressure is at least 9.0 MPa.
Температура рабочей воды не ниже температуры кипения.The temperature of the working water is not lower than the boiling point.
Указанная задача решается также за счет того, что устройство для гидрокавитационной очистки от загрязнений и покрытий, в том числе полимерных, включающее насос высокого давления, нагревательное устройство и сопло, согласно изобретению включает узел виброакустического воздействия с блоком частотного регулирования.This problem is also solved due to the fact that the device for hydro-cavitation cleaning from contaminants and coatings, including polymer, including a high pressure pump, a heating device and a nozzle, according to the invention includes a vibroacoustic impact unit with a frequency control unit.
Как следует из вышеприведенной сущности заявляемых способа и устройства, струя рабочей воды, предназначенной для кавитационной очистки поверхностей, подвергается последовательному ряду физических воздействий:As follows from the above essence of the claimed method and device, the jet of working water intended for cavitation cleaning of surfaces is subjected to a series of physical effects:
- созданию высокого давления (Р≥9,0 МПа) в исходном потоке рабочей воды;- the creation of high pressure (P≥9.0 MPa) in the initial flow of working water;
- виброакустическому воздействию на воду, находящуюся под давлением, с частотой, кратной частотам резонансного возбуждения кластеров воды;- vibro-acoustic impact on water under pressure with a frequency multiple of the frequencies of the resonant excitation of water clusters;
- нагрев рабочей воды, находящейся под давлением до температуры кипения.- heating of working water under pressure to a boiling point.
Технический результат, достигаемый заявляемым способом и устройством, заключается в повышении кумулятивного ударного эффекта парогазовой среды за счет повышения энергетического возбуждения исходного объема воды и насыщения кавитационных полостей парогазовой смесью.The technical result achieved by the claimed method and device is to increase the cumulative shock effect of the vapor-gas medium by increasing the energy excitation of the initial volume of water and saturation of cavitation cavities with the vapor-gas mixture.
При этом само устройство и его составные части в значительно меньшей степени подвергается нежелательному преждевременному кавитационному воздействию, основной процесс кавитации происходит в момент выхода рабочей воды из сопла.At the same time, the device itself and its components are much less exposed to undesirable premature cavitation effects, the main process of cavitation occurs at the moment the working water leaves the nozzle.
Проведенные патентные исследования показали, что заявляемые способ и устройство соответствуют условиям патентоспособности изобретения:Patent studies have shown that the claimed method and device meet the conditions of patentability of the invention:
В изученном уровне техники не выявлено технических решений, имеющих всю совокупность признаков, содержащихся в независимых пунктах формулы, следовательно, оба заявляемых изобретения (способ и устройство для его осуществления) обладают новизной.In the studied prior art, no technical solutions have been identified that have the entire set of features contained in the independent claims, therefore, both claimed inventions (method and device for its implementation) have novelty.
Не выявлены также решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками независимых пунктов формулы, следовательно, и способ, и устройство для его осуществления соответствуют критерию «Изобретательский уровень».No solutions have also been identified that have features that match the distinguishing features of the independent claims, therefore, both the method and the device for its implementation meet the criterion of "Inventive step".
Заявляемые технические решения отвечают требованию промышленной применимости.The claimed technical solutions meet the requirements of industrial applicability.
Сущность заявляемых технических решений поясняются чертежом, где представлена схема устройства для гидрокавитационной очистки от загрязнений и покрытий, и таблицей технических параметров заявляемого устройства для кавитационной очистки.The essence of the claimed technical solutions are illustrated by the drawing, which shows a diagram of a device for hydro-cavitation cleaning from contaminants and coatings, and a table of technical parameters of the claimed device for cavitation cleaning.
Заявляемое устройство для кавитационной очистки включает:The inventive device for cavitation cleaning includes:
- емкость 1 для воды;- capacity 1 for water;
- фильтр 2 грубой очистки;- filter 2 coarse cleaning;
- заборный шланг 3;- intake hose 3;
- насос высокого давления 4;- high pressure pump 4;
- узел виброакустического воздействия 5;- node vibroacoustic effects 5;
- блок частотного управления 6;- frequency control unit 6;
- шланги высокого давления 7 и 8;- high pressure hoses 7 and 8;
- проточный нагреватель высокого давления 9;- instantaneous high-pressure heater 9;
- сопловое устройство 10.- nozzle device 10.
Заявляемый способ гидрокавитационной очистки от загрязнений и покрытий включает следующие действия:The inventive method of hydro-cavitation cleaning from contaminants and coatings includes the following steps:
Вода из емкости для воды 1 через фильтр 2 грубой очистки подается по заборному шлангу 3 в насос высокого давления 4. При этом вода не содержит каких-либо дополнительных включений, например абразивов, ПАВ и др. Создаваемое в рабочей воде давление должно быть не менее 9,0 МПа. Под воздействием на воду высокого давления происходит уплотнение ее структуры, переориентация кластеров, уменьшение их размеров. В межкристаллическое пространство вытесняются свободные молекулы воды, газы, парогазовые включения. Происходит энергетическая накачка воды на колебательном уровне. В диапазоне температур 10-100°С происходит значительный рост вязкости, что связано с повышением плотности воды.Water from the water tank 1 through the coarse filter 2 is fed through the intake hose 3 to the high pressure pump 4. Moreover, the water does not contain any additional inclusions, for example, abrasives, surfactants, etc. The pressure created in the working water must be at least 9 , 0 MPa. Under the influence of high pressure water, its structure is densified, clusters are reoriented, and their sizes are reduced. Free water molecules, gases, vapor-gas inclusions are forced into intercrystalline space. An energetic pumping of water occurs at the vibrational level. In the temperature range of 10-100 ° C, a significant increase in viscosity occurs, which is associated with an increase in the density of water.
Далее вода под давлением подвергается виброакустическому воздействию посредством узла такого воздействия 5. При этом частота воздействия может регулироваться посредством блока частотного управления 6. В процессе регулировки устанавливается частота, кратная частотам резонансного возбуждения кластеров воды. Установлено, что частота колебательного воздействия f≤1,0 кГц. При вибрационном, акустическом воздействии на рабочую воду, в процессе сильных завихрений при ее движении вблизи твердых поверхностей и других действий, характеризующихся значительным градиентом скорости, срывом потока, возникает кавитация - образование микрополостей, парогазовых пузырьков. Возникают области повышенного и пониженного давления, происходит разрушение, схлопывание одних пузырьков, образование других. В результате возникают зоны с высокой энергией межмолекулярных связей, происходит энергетическое насыщение молекул воды.Further, the water under pressure is subjected to vibroacoustic influence through a node of such influence 5. In this case, the frequency of exposure can be controlled by the frequency control unit 6. During the adjustment, a frequency that is a multiple of the frequencies of the resonant excitation of water clusters is set. It was found that the frequency of the vibrational effect f≤1.0 kHz. When vibrating, acoustic impacts on the working water, during strong turbulences during its movement near solid surfaces and other actions characterized by a significant velocity gradient, flow stall, cavitation occurs - the formation of micro cavities, vapor-gas bubbles. Areas of high and low pressure arise, destruction occurs, collapse of some bubbles, the formation of others. As a result, zones with high energy of intermolecular bonds arise, and the energy saturation of water molecules occurs.
Затем рабочая вода нагревается до температуры, равной или выше температуры кипения, в частности до температуры 100°С≤Т≤120°С. Для этого вода по шлангу высокого давления 7 подается в проточный нагреватель 7 высокого давления. При нагревании воды, находящейся под давлением, происходит дополнительное насыщение ее колебательной энергией, растет газовыделение, увеличивается количество парогазовых пузырьков. Они насыщаются парогазовой смесью. Внутри них повышается давление, размеры пузырьков растут, кратно возрастает энергия, выделяющаяся при схлопывании пузырьков. При росте давления происходит резкое возрастание гидравлического сопротивления, обусловленное касательным трением в канале, по которому перемещается вода. Касательное трение в воде, вблизи стенки пропорционально произведению вязкости на градиент скорости. Градиент скорости пропорционален корню квадратному из вязкости. Для получения высокой скорости истекающей струи при прохождении узкого канала соплового аппарата необходимо существенно снизить ее вязкость. Нагревание воды позволяет снизить указанную вязкость. При этом нагрев должен быть до температуры, превышающей температуру кипения воды при условиях внешней среды.Then the working water is heated to a temperature equal to or higher than the boiling point, in particular to a temperature of 100 ° C Т T ≤ 120 ° C. To do this, water through a high pressure hose 7 is supplied to the flow heater 7 high pressure. When heating water under pressure, it is additionally saturated with vibrational energy, gas evolution increases, and the number of vapor-gas bubbles increases. They are saturated with a gas-vapor mixture. Inside them, pressure rises, the size of the bubbles grows, the energy released during the collapse of the bubbles multiplies. With increasing pressure, there is a sharp increase in hydraulic resistance due to tangential friction in the channel along which water moves. The tangential friction in water near the wall is proportional to the product of viscosity and the velocity gradient. The velocity gradient is proportional to the square root of viscosity. To obtain a high velocity of the flowing jet when passing through a narrow channel of the nozzle apparatus, it is necessary to significantly reduce its viscosity. Heating water reduces the indicated viscosity. In this case, the heating should be up to a temperature exceeding the boiling point of water under environmental conditions.
Подготовленная вода по шлангу высокого давления 8 подается в сопловое устройство 10.Prepared water through a high pressure hose 8 is supplied to the nozzle device 10.
За сопловым устройством возникает скоростная струя, разрушающая загрязнения или покрытия за счет кумулятивного эффекта, возникающего при деструкции кавитационных полостей с парогазовой смесью.Behind the nozzle device, a high-speed jet arises, destroying pollution or coatings due to the cumulative effect that arises from the destruction of cavitation cavities with a vapor-gas mixture.
После выхода из сопла струя дробится на очищаемой поверхности с разрушением кавитационных полостей, возникновением кумулятивного удара и ударных нагрузок.After exiting the nozzle, the jet is crushed on the surface being cleaned with the destruction of cavitation cavities, the occurrence of cumulative impact and shock loads.
На срезе соплового устройства 10 вода имеет температуру более 100°С, скорость более 150 м/сек.At the section of the nozzle device 10, the water has a temperature of more than 100 ° C, a speed of more than 150 m / s.
В процессе схлопывания, разрушения пузырьков возникают ударные волны, распространяющиеся в воде, давление в них достигает 108 Па. Достаточно устойчивые кавитационные пузырьки имеют радиус порядка 10-4 мм. Под воздействием перепада давления стенки пузырька деформируются, прогибаются, на них возникают выступы и впадины. Разрушение пузырька происходит по впадине, в полость врывается струя воды, скорость которой достигает 170 м/сек. Возникающая отдача вызывает колебательное возбуждение окружающих молекул воды, при этом выделяется значительная энергия. Для диссоциации, разложения одной молекулы воды требуется колебательная энергия 160 кДж/моль, в результате в окружающее пространство выделяется 494 кДж/моль колебательной энергии, т.е. в три раза больше затраченной. Выделяющаяся энергия передается окружающим молекулам воды и возникает самоподдерживающаяся цепная реакция диссоциации с выделением большого количества свободной энергии, практически происходит микровзрыв молекул воды, находящихся на вершине выступа на стенке пузырьков. Этим обусловлена высокая энергия кумулятивной струи, возникающей при разрушении кавитационного пузырька.In the process of collapse, destruction of the bubbles shock waves propagate in the water, the pressure in them reaches 10 8 Pa. Sufficiently stable cavitation bubbles have a radius of the order of 10 -4 mm. Under the influence of the pressure drop, the walls of the bubble are deformed, bend, and protrusions and depressions appear on them. The destruction of the bubble occurs in the cavity, a stream of water bursts into the cavity, the speed of which reaches 170 m / s. The resulting recoil causes vibrational excitation of the surrounding water molecules, and significant energy is released. For dissociation, decomposition of one water molecule, vibrational energy of 160 kJ / mol is required, as a result, 494 kJ / mol of vibrational energy is released into the surrounding space, i.e. three times the amount spent. The released energy is transferred to the surrounding water molecules and a self-sustaining chain reaction of dissociation occurs with the release of a large amount of free energy, microexplosion of water molecules located at the top of the protrusion on the wall of the bubbles practically occurs. This is due to the high energy of the cumulative jet arising from the destruction of the cavitation bubble.
После воздействия на препятствие и выброса энергии вода переходит в газообразное состояние и может быть легко удалена из рабочей зоны.After exposure to the obstacle and the release of energy, the water goes into a gaseous state and can be easily removed from the working area.
Таким образом, отказ от насыщения воды воздухом посредством эжектора и введение дополнительной операции - виброакустического воздействия на воду, находящуюся под давлением, позволил значительно повысить эффективность очистки. Кроме того, повышен срок службы устройства и его составных частей.Thus, the refusal to saturate water with air by means of an ejector and the introduction of an additional operation — vibroacoustic impact on pressurized water — made it possible to significantly increase the cleaning efficiency. In addition, the service life of the device and its components is increased.
Опытная установка, построенная по предложенной схеме, показала высокую эффективность, надежность, простоту в эксплуатации. Установка смонтирована из покупных изделий высокой технической готовности. Технические параметры установки приведены в таблице 1.The pilot plant, built according to the proposed scheme, showed high efficiency, reliability, ease of operation. The unit is mounted from purchased products of high technical readiness. Technical parameters of the installation are given in table 1.
В процессе испытаний металлические поверхности успешно очищались от солевых отложений, различных полимерных покрытий: ЭП-437, ХС-436, УР-11, ОС-1203, а также эпоксидно-полиуретанового покрытия «ProtegoIUR-Cating 32-60» и «UP-1000|Frucs 1000 А». Покрытие разрушалось, на поверхности следов, остатков покрытия не сохранялось.During the tests, metal surfaces were successfully cleaned from salt deposits, various polymer coatings: EP-437, XC-436, UR-11, OS-1203, as well as the epoxy-polyurethane coating “ProtegoIUR-Cating 32-60” and “UP-1000 | Frucs 1000 A. " The coating was destroyed, on the surface of the traces, the remains of the coating was not preserved.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012126752/05A RU2524603C2 (en) | 2012-06-27 | 2012-06-27 | Method of surface hydrocavitation cleaning and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012126752/05A RU2524603C2 (en) | 2012-06-27 | 2012-06-27 | Method of surface hydrocavitation cleaning and device to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012126752A RU2012126752A (en) | 2014-01-10 |
| RU2524603C2 true RU2524603C2 (en) | 2014-07-27 |
Family
ID=49883976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012126752/05A RU2524603C2 (en) | 2012-06-27 | 2012-06-27 | Method of surface hydrocavitation cleaning and device to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2524603C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2690930C1 (en) * | 2018-05-17 | 2019-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method and apparatus for cavitation-reagent cleaning of dust collector inner space of multi-cyclone type |
| WO2021061118A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Removing build material particles |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2113652C1 (en) * | 1997-10-28 | 1998-06-20 | Закрытое акционерное общество "КАВИТЕХ" | Device for hydrocavitational cleaning of surfaces |
| RU2271300C2 (en) * | 2003-11-28 | 2006-03-10 | Анатолий Иванович Харламов | Method of forming cavitation jets for treatment of surfaces submerged in liquid |
| US7117876B2 (en) * | 1996-09-30 | 2006-10-10 | Akrion Technologies, Inc. | Method of cleaning a side of a thin flat substrate by applying sonic energy to the opposite side of the substrate |
| US7819985B2 (en) * | 2000-06-26 | 2010-10-26 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for wafer cleaning |
| RU2421285C2 (en) * | 2009-07-29 | 2011-06-20 | Владимир Иванович Савкин | Method of cleaning surfaces of whatever coats and dirt using hydro cavitation and device to this end |
-
2012
- 2012-06-27 RU RU2012126752/05A patent/RU2524603C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7117876B2 (en) * | 1996-09-30 | 2006-10-10 | Akrion Technologies, Inc. | Method of cleaning a side of a thin flat substrate by applying sonic energy to the opposite side of the substrate |
| RU2113652C1 (en) * | 1997-10-28 | 1998-06-20 | Закрытое акционерное общество "КАВИТЕХ" | Device for hydrocavitational cleaning of surfaces |
| US7819985B2 (en) * | 2000-06-26 | 2010-10-26 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for wafer cleaning |
| RU2271300C2 (en) * | 2003-11-28 | 2006-03-10 | Анатолий Иванович Харламов | Method of forming cavitation jets for treatment of surfaces submerged in liquid |
| RU2421285C2 (en) * | 2009-07-29 | 2011-06-20 | Владимир Иванович Савкин | Method of cleaning surfaces of whatever coats and dirt using hydro cavitation and device to this end |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2690930C1 (en) * | 2018-05-17 | 2019-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method and apparatus for cavitation-reagent cleaning of dust collector inner space of multi-cyclone type |
| WO2021061118A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Removing build material particles |
| US11931961B2 (en) | 2019-09-25 | 2024-03-19 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Object cleaning |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012126752A (en) | 2014-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20070175502A1 (en) | Apparatus and method for delivering acoustic energy through a liquid stream to a target object for disruptive surface cleaning or treating effects | |
| CN108722326B (en) | Vibration assembly, beauty device with vibration assembly and using method of beauty device | |
| KR20130126635A (en) | Nozzle for blasting liquid detergents with dispersed abrasive particles | |
| WO2018124935A1 (en) | Device and method for hydrodynamic surface cleaning based on micro-hydropercussion effect | |
| RU2524603C2 (en) | Method of surface hydrocavitation cleaning and device to this end | |
| RU2414308C1 (en) | Method of hydro cavitation treatment of parts and device to this end | |
| WO2014176382A2 (en) | Fluid hammers, hydrodynamic sirens, stream reactors, implementation of same, and methods for treatment of fluids | |
| KR101081335B1 (en) | Abrasive Recycle system of injection mixing type water jet | |
| RU2421285C2 (en) | Method of cleaning surfaces of whatever coats and dirt using hydro cavitation and device to this end | |
| Ralys et al. | Numerical simulation of a cavitating pulsating water jet used for removing contaminants from metal surfaces | |
| JP2009101263A (en) | Ultra-fine bubble generator and apparatus for purification of aqueous solution | |
| CN111248185A (en) | Marina meretrix killing treatment equipment and technology | |
| KR100965852B1 (en) | A Catchtank of Suspensor Waterjet | |
| CN108941048A (en) | A kind of ultrasonic cleaning chlorination equipment | |
| WO2007124396A3 (en) | Treating an object having an amount of ceramic material | |
| US20040245356A1 (en) | Nozzle for generating high-energy cavitation | |
| RU2600353C2 (en) | Method of treating water and aqueous solutions and installation for its implementation | |
| CN208960513U (en) | A kind of ultrasonic cleaning chlorination equipment | |
| KR101029005B1 (en) | Filter unit of water jet system | |
| CN207413881U (en) | A kind of processing unit for the washing of human hair wig | |
| RU2785232C1 (en) | Device and method for hydrodynamic purification of surfaces of equipment, parts, and intervals in perforation in well | |
| JP2004049938A (en) | Sludge treatment apparatus and method | |
| Khmelev et al. | Effectiveness increase of ultrasonic cavitational processing of viscous liquid media | |
| RU2729673C2 (en) | Method for cleaning reservoir from deposits | |
| JP2018015747A (en) | Microbubble washing device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20140218 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20140327 |
|
| TC4A | Altering the group of invention authors |
Effective date: 20150318 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150628 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160620 |