Способ генерирования колебаний жидкостного потока и устройство для его реализации

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ выполняют дополнительную магистраль,расположенную коаксиально проточной камере,которую через тангенциальные каналы соединяют с дополнительной магистралью, и на периферию вихря, образованного потоком рабочей жидкости, из дополнительной магистрали через сужающиеся тангенциальные каналы периодически подают дополнительный поток с направлением закручивания, противоположным направлению закручивания основного потока. Дополнительную магистраль соединяют с напорной магистралью. Гидравлический генератор колебаний,содержащий корпус, установленную в нем проточную камеру с каналами закрутки, выходное сопло, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, установленное в проточной камере центральное тело, полость с регулируемой упругостью, сообщенную с проточной камерой,согласно изобретению, снабжен дополнительной магистралью и тангенциальными каналами для сообщения дополнительной магистрали с проточной камерой, при этом тангенциальные каналы выполнены сужающимися по направлению от дополнительной магистрали к проточной камере, а дополнительная магистраль сообщена с полостью с регулируемой упругостью. В полости с регулируемой упругостью установлена диафрагма, разделяющая полость на две части, одна из которых заполнена рабочей жидкостью, а другая - газом.(76) Батырбаев Эдуард МаукеновичСокрюкин Евгений Васильевич(54) СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ЖИДКОСТНОГО ПОТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(57) Изобретение относится к области гидравлических генераторов колебаний скорости и давления жидкости и может быть использовано в нефтепромысловом оборудовании при освоении и повышении продуктивности нефтегазосодержащих пластов. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения,заключается в повышении эффективности генерирования колебаний за счет увеличения амплитуды колебаний давления и расхода. Указанный результат достигается тем, что в способе генерирования колебаний жидкостного потока, включающем подачу рабочей жидкости под давлением в проточную камеру и закручивание потока для формирования жидкостного вихря,проточную камеру сообщают с полостью с регулируемой упругостью для циркуляции жидкости из проточной камеры в полость с регулируемой упругостью и обратно с последующим отводом потока с генерированными в нем колебаниями,согласно изобретению, 22814 Изобретение относится к области гидравлических генераторов колебаний скорости и давления жидкости и может быть использовано в нефтепромысловом оборудовании при освоении и повышении продуктивности нефтегазосодержащих пластов. Известен способ генерирования колебаний жидкостного потока, заключающийся в том, что жидкость подают под избыточным давлением и закручивают, образуя жидкостный вихрь, жидкость до закручивания разделяют на основной и дополнительный автономные потоки, осуществляют закручивание основного потока, а в дополнительном потоке частично стравливают давление и подают его на периферию жидкостного вихря основного потока с окружной составляющей скорости, меньшей окружной составляющей скорости основного потока. Гидравлический генератор колебаний для реализации этого способа содержит корпус,установленную в нем проточную камеру с каналами закрутки и выходным соплом и напорную магистраль, сообщенную с каналами закрутки,генератор снабжен центральным телом,установленным в проточной камере с зазором относительно ее боковой стенки, дополнительной магистралью с ограничителем расхода,подключенной через ограничитель расхода к напорной магистрали и сообщенной с соплом через зазор между центральным телом и стенкой проточной камеры (патент РФ 2087756, кл. 15 21/12, 1994). Недостатками известных способа генерирования колебаний жидкостного потока и устройства реализации этого способа является низкая энергетика жидкостного потока генератора из-за частичного стравливания давления в дополнительном потоке, что вызывает сужение диапазона эксплуатации по амплитудам выходного давления и расхода. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ генерирования колебаний жидкостного потока, заключающийся в том, что жидкость под давлением закручивают, формируя жидкостный вихрь, создают не менее двух противоположно направленных вихрей,образованных закрученными жидкостными потоками с одинаковым давлением подачи,периферия которых гидравлически связана с полостью с регулируемой упругостью. Гидравлический генератор колебаний для реализации этого способа содержит корпус с вихревой камерой, каналы закрутки, выходное сопло, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, и установленное в вихревой камере с зазором относительно боковой стенки центральное тело. Генератор снабжен полостью с регулируемой упругостью, сообщенной с вихревой камерой и через упомянутый зазор с выходным соплом, а каналы закрутки выполнены, по крайней мере, в двух плоскостях сечения вихревой камеры с взаимно противоположной ориентацией закрутки и 2 соединены с напорной магистралью (патент РФ 2144440, кл. В 06 В 1/20, 1994). Недостатком данного способа генерирования колебаний жидкостного потока и устройства реализации этого способа является низкая энергетика жидкостного потока генератора, что не позволяет увеличить амплитуду колебаний давления и расхода. Задачей изобретения является усовершенствование конструкции гидравлического генератора колебаний и способа генерирования колебаний, реализуемого с помощью данного генератора. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения,заключается в повышении эффективности генерирования колебаний за счет увеличения амплитуды колебаний давления и расхода. Указанный результат достигается тем, что в способе генерирования колебаний жидкостного потока, включающем подачу рабочей жидкости под давлением в проточную камеру и закручивание потока для формирования жидкостного вихря,проточную камеру сообщают с полостью с регулируемой упругостью для циркуляции жидкости из проточной камеры в полость с регулируемой упругостью и обратно с последующим отводом потока с генерированными в нем колебаниями,согласно изобретению,выполняют дополнительную магистраль,расположенную коаксиально проточной камере,которую через тангенциальные каналы соединяют с дополнительной магистралью, и на периферию вихря, образованного потоком рабочей жидкости, из дополнительной магистрали через сужающиеся тангенциальные каналы периодически подают дополнительный поток с направлением закручивания, противоположным направлению закручивания основного потока. Дополнительную магистраль соединяют с напорной магистралью. Гидравлический генератор колебаний,содержащий корпус, установленную в нем проточную камеру с каналами закрутки, выходное сопло, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, установленное в проточной камере центральное тело, полость с регулируемой упругостью, сообщенную с проточной камерой,согласно изобретению, снабжен дополнительной магистралью и тангенциальными каналами для сообщения дополнительной магистрали с проточной камерой, при этом тангенциальные каналы выполнены сужающимися по направлению от дополнительной магистрали к проточной камере, а дополнительная магистраль сообщена с полостью с регулируемой упругостью. В полости с регулируемой упругостью установлена диафрагма, разделяющая полость на две части, одна из которых заполнена рабочей жидкостью, а другая - газом. Диафрагма подпружинена с помощью пружины. 22814 Дополнительная магистраль соединена с напорной магистралью с помощью, по меньшей мере, одного отверстия. Тангенциальные каналы имеют форму спирали Архимеда. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен схематический продольный разрез гидравлического генератора колебаний на фиг. 2 - сечение А-А по каналам закрутки рабочей жидкости из напорной магистрали на фиг. 3 - сечение Б-Б по каналам закрутки рабочей жидкости из дополнительной магистрали на фиг. 4 - схематический продольный разрез гидравлического генератора колебаний,дополнительная магистраль которого соединена с основной магистралью (сечение В-В) на фиг. 5 - сечение Г-Г гидравлического генератора колебаний, дополнительная магистраль которого соединена с основной магистралью, по каналам закрутки рабочей жидкости из дополнительной магистрали. Гидравлический генератор колебаний содержит корпус 1, установленную в нем проточную камеру 2 с каналами закрутки 3, выходное сопло 5, напорную магистраль 4, соединенную с каналами закрутки 3,установленное в проточной камере 2 центральное тело 6, полость 10 с регулируемой упругостью,сообщенную с проточной камерой, дополнительную магистраль 8 и тангенциальные каналы 9 для сообщения дополнительной магистрали 8 с проточной камерой 2. Тангенциальные каналы 9 выполнены сужающимися по направлению от дополнительной магистрали к проточной камере, а дополнительная магистраль 8 сообщена с полостью 10 с регулируемой упругостью. Проточная камера имеет боковую стенку 7. В полости 10 с регулируемой упругостью установлена диафрагма 11, разделяющая полость 10 на две части, одна из которых 12 заполнена рабочей жидкостью, а другая 13 -газом. Диафрагма подпружинена с помощью пружины 14. Дополнительная магистраль 8 может быть соединена с напорной магистралью 4 с помощью, по меньшей мере, одного отверстия 15. Тангенциальные каналы 9 имеют форму спирали Архимеда. Генерирование колебаний жидкостного потока осуществляется следующим образом. Рабочую жидкость подают под избыточным давлением по напорной магистрали 4 и с помощью каналов 3 закручивают, создавая вихри в сечении АА. Из проточной камеры 2 через тангенциальные каналы 9 жидкость поступает в дополнительную магистраль 8 и через нее в полость 10 с регулируемой упругостью. Под действием напора жидкости повышается давление в полости 10,диафрагма перемещается, сжимая пружину 14. Заполнение полости 10 жидкостью и увеличение в ней давления противодействует увеличению давления в проточной камере 2 в сечении А-А, в результате чего происходит отток жидкости из полости 10. Жидкость из полости 10 поступает в дополнительную магистраль 8, а из нее через каналы 9 в проточную камеру 2, что ведет к возмущению вихрей в сечениях Б - Б и А -А. При этом дополнительный поток, поступающий через каналы 9, имеет направление закручивания,противоположное направлению закручивания основного потока, поступающего через каналы 3. Происходит смешение вихрей, образованных потоками в сечениях А - А и Б - Б. При смешении этих вихрей в камере 2 образуется жидкостный вихрь, усиливающий флуктуации расхода в полости 10 с регулируемой упругостью. Когда жидкость движется из полости 10 к области жидкостного вихря со стороны выходного сопла 5, происходит интенсивное размывание вихря, приводящее к уменьшению давления. В связи с падением давления на жидкостном вихре происходит дополнительное увеличение расхода в напорной магистрали 4. Отток жидкости из полости 10 вызывает падение в ней давления и последующее движение жидкости в обратном направлении, при этом в вихре в области сопла 5 возрастает суммарная циркуляция, т.к. доля жидкости с противоположной закруткой уменьшается. Это приводит к возрастанию давления в жидкостном вихре и увеличению сопротивления для протекания жидкости, что ведет к усилению движения жидкости в обратном направлении и повышению давления в полости 10. Далее цикл повторяется. За счет выполнения тангенциальных каналов 9 сужающимися по направлению от дополнительной магистрали к проточной камере достигается разгон потока и его поступление в проточную камеру с высокой скоростью и большим запасом кинетической энергии. Наличие дополнительной магистрали 8 обеспечивает возможность закрутки потока рабочей жидкости, поступающей из нее в проточную камеру 2,с направлением,противоположным направлению вращения потока,поступающего из магистрали 4. За счет большого запаса кинетической энергии потока, поступающего из дополнительной магистрали,и противоположного направления закрутки потоков происходит существенное увеличение амплитуды колебаний давления и расхода рабочей жидкости на выходе гидравлического генератора колебаний из сопла 5. Соединение дополнительной магистрали 8 с напорной магистралью 4 с помощью отверстий 15 позволяет увеличить интенсивность вихреобразования и амплитуду колебаний давления и расхода рабочей жидкости. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ генерирования колебаний жидкостного потока, включающий подачу рабочей жидкости под давлением в проточную камеру и закручивание потока для формирования жидкостного вихря, проточную камеру сообщают с полостью 10 с регулируемой упругостью для циркуляции жидкости из проточной камеры в 3 22814 полость с регулируемой упругостью и обратно с последующим отводом потока с генерированными колебаниями, отличающийся тем, что выполняют дополнительную магистраль, расположенную коаксиально проточной камере, которую через тангенциальные каналы соединяют с дополнительной магистралью, и на периферию вихря,образованного потоком рабочей жидкости, из дополнительной магистрали через сужающиеся тангенциальные каналы периодически подают дополнительный поток с направлением закручивания, противоположным направлению закручивания основного потока. 2. Способ генерирования колебаний жидкостного потока по п.1, отличающийся тем,что дополнительную магистраль соединяют с напорной магистралью. 3. Гидравлический генератор колебаний,содержащий корпус, установленную в нем проточную камеру с каналами закрутки, выходное сопло, напорную магистраль, соединенную с каналами закрутки, установленное в проточной камере центральное тело, полость с регулируемой упругостью, сообщенную с проточной камерой, 4 отличающийся тем,что он снабжен дополнительной магистралью и тангенциальными каналами для сообщения дополнительной магистрали с проточной камерой, при этом тангенциальные каналы выполнены сужающимися по направлению от дополнительной магистрали к проточной камере, а дополнительная магистраль сообщена с полостью с регулируемой упругостью. 4. Гидравлический генератор колебаний по п.3, отличающийся тем, что в полости с регулируемой упругостью установлена диафрагма,разделяющая полость на две части, одна из которых заполнена рабочей жидкостью, а другая - газом. 5. Гидравлический генератор колебаний по отличающийся тем,что диафрагма п.4. подпружинена с помощью пружины. 6. Гидравлический генератор колебаний по п.3, отличающийся тем, что дополнительная магистраль соединена с напорной магистралью с помощью, по меньшей мере, одного отверстия. 7. Гидравлический генератор колебаний по п.3,отличающийся тем, что тангенциальные каналы имеют форму спирали Архимеда.