BR202012000015Y1 - hydrodynamic and hydrosonic cavitation generator - Google Patents

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BR202012000015Y1 BR202012000015U BR202012000015U BR202012000015Y1 BR 202012000015 Y1 BR202012000015 Y1 BR 202012000015Y1 BR 202012000015 U BR202012000015 U BR 202012000015U BR 202012000015 U BR202012000015 U BR 202012000015U BR 202012000015 Y1 BR202012000015 Y1 BR 202012000015Y1
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Abstract

“gerador de cavitacão hidodinâmica e hidrossônica” capaz de utilizar energia disponivel em um fluxo de liquido expressa como produto da pressão multiplicada pela vazão desse fluxo, para produzir cavitação hidrodinâmica e, simultaneamente, cavitação hidrossônica transiente, com intensidade e volume suficientes para transferir para o liquido toda a energia do fluxo em forma de calor e de realizar transformações fisico-quimicas exotérmicas em nivel molecular e atômico.“hydrodynamic and hydrosonic cavitation generator” capable of using energy available in a liquid flow expressed as a product of the pressure multiplied by the flow rate of that flow, to produce hydrodynamic cavitation and, simultaneously, transient hydrosonic cavitation, with sufficient intensity and volume to transfer to the liquid all the energy of the flow in the form of heat and to carry out exothermic physico-chemical transformations at the molecular and atomic level.

Description

(54) Título: GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA (51) Int.CI.: B01F 5/06; B01F 5/02 (73) Titular(es): RUBEM IOEL DOTTE ECHART (72) Inventor(es): RUBEM IOEL DOTTE ECHART (85) Data do Início da Fase Nacional: 02/01/2012(54) Title: HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR (51) Int.CI .: B01F 5/06; B01F 5/02 (73) Holder (s): RUBEM IOEL DOTTE ECHART (72) Inventor (s): RUBEM IOEL DOTTE ECHART (85) National Phase Start Date: 02/01/2012

1/11 “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA”1/11 “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR”

A presente invenção descreve um aparelho dito reator de cavitação hidrodinâmica e hidrossônica transientes devido à sua capacidade de gerar as duas modalidades de cavitação simultaneamente.The present invention describes an apparatus called transient hydrodynamic and hydrosonic cavitation reactor due to its ability to generate both cavitation modalities simultaneously.

Aparelhos geradores de cavitação hidrossônica produzem cavitação por meio da geração de ondas sonoras ou de pressão no meio líquido, sendo que microbolhas de vapor rarefeito são criadas na fase de baixa pressão das ondas sonoras e implodem na fase de alta pressão das mesmas; são acionados por circuitos geradores de pulsos elétricos, cuja energia é transmitida para o líquido estático contido em tanques pequenos através de transdutores piezoelétricos; proporcionam alta eficiência energética, produzindo grande densidade de cavitação, com eficiência energética próxima dos cem por cento, pois a energia sonora, muitas vezes em modo ressonante, é concentrada em volume reduzido e em frequências ultrassônicas; as frentes de ondas são refletidas pelas paredes do reservatório e varrem todo o volume. Como o volume de líquido é estático, cada microbolha que implode emite novo pulso de onda, formando uma cadeia de cavitação, onde as microbolhas apresentam forma geral esférica, o que aumenta a intensidade das implosões. São bastante utilizados na limpeza de objetos, na indústria química, na de medicamentos e em práticas de laboratório. Sua eficiência diminui quando aplicado a volumes maiores ou em líquidos em movimento.Apparatus for generating hydrosonic cavitation produces cavitation by generating sound waves or pressure in the liquid medium, and microbubbles of rarefied steam are created in the low pressure phase of the sound waves and implode in the high pressure phase of the same; they are driven by electrical pulse generating circuits, whose energy is transmitted to the static liquid contained in small tanks through piezoelectric transducers; they provide high energy efficiency, producing high cavitation density, with energy efficiency close to one hundred percent, as the sound energy, often in resonant mode, is concentrated in a reduced volume and in ultrasonic frequencies; the wave fronts are reflected by the reservoir walls and sweep the entire volume. As the volume of liquid is static, each microbubble that implodes emits a new wave pulse, forming a cavitation chain, where the microbubbles present a general spherical shape, which increases the intensity of the implosions. They are widely used in cleaning objects, in the chemical industry, in medicines and in laboratory practices. Its efficiency decreases when applied to larger volumes or in moving liquids.

Os aparelhos geradores de cavitação hidrodinâmica são aqueles destinados a produzir esse fenômeno físico em líquidos pressurizados em movimento, efeito obtido pela rápida aceleração do líquido em um estreitamento ou tubo de Venturi, de acordo com o princípio de Bemoulli, o que reduz a pressão abaixo da pressão de vapor do líquido, fazendo surgir as microbolhas de vapor rarefeito, as quais implodem assim que a velocidade e a pressão do bquido voltam ao normal, na saída do Venturi. Seu rendimento é inferior ao da cavitação hidrossônica, pois, estando o líquido animado de movimento rápido, há muito pouca reflexão local das ondas de pressão emitidas pelas microbolhas e estas são de formato aleatório, o que diminui a intensidade das implosões. Mesmo assim, a cavitação hidrodinâmica é empregada para tratar volumes relativamente maiores de líquidos em alguns processos específicos da indústria química, tal a sua eficácia e eficiência comparada a outros métodos para as mesmas finalidades.Hydrodynamic cavitation generating devices are those designed to produce this physical phenomenon in pressurized liquids in motion, an effect obtained by the rapid acceleration of the liquid in a narrowing or venturi tube, according to the Bemoulli principle, which reduces the pressure below the vapor pressure of the liquid, giving rise to rarefied steam microbubbles, which implode as soon as the velocity and pressure of the liquid return to normal, at the Venturi outlet. Its performance is lower than that of hydrosonic cavitation, since, as the liquid is animated with rapid movement, there is very little local reflection of the pressure waves emitted by the microbubbles and these are of random shape, which decreases the intensity of the implosions. Even so, hydrodynamic cavitation is used to treat relatively larger volumes of liquids in some specific processes in the chemical industry, such as its effectiveness and efficiency compared to other methods for the same purposes.

2/1111/11

Existem várias patentes descrevendo tanto aparelhos de cavitação hidrossônica quanto de cavitação hidrodinâmica para várias finalidades. Aparelhos de cavitação hidrossônica por meio de transdutores piezoelétricos são limitados a pequenos volumes estáticos de líquidos; um aparelho hidrossônico de passagem de alto rendimento para processar maiores volumes de líquidos em movimento é descrito, na patente norteamericana US5188090, como um rotor cilíndrico dotado de várias cavidades periféricas que gira no interior de um alojamento suportado por um eixo apoiado em rolamentos e vedado por selos mecânicos, que é acionado por um motor; é de construção difícil, cara e necessita de uma motobomba para forçar a passagem do líquido através do aparelho; a vibração tanto produzida pelas ondas de choque quanto pela erosão desigual do rotor provocada pela cavitação causa a incapacitação prematura deste e dos rolamentos e selos mecânicos. Desse tipo são também as patentes US5957122, 6595759, 69104486976486 e 7089886, todas com rotores dotados de cavidades; ainda no que trata de rotores com cavidades ou orifícios, é conhecida a patente US7767159, onde o rotor interage com um estator, ambos dotados de furos periféricos, que, quando coincidem, permitem a passagem do líquido pressurizado pela força centrífuga, numa frequência dada pelo produto do número de furos multiplicada pelo número de rotações, gerando pulsos de alta pressão a montante e de baixa pressão a jusante do fluxo, que são, na realidade, pequenos golpes de aríete; este dispositivo apresenta os mesmos problemas atribuídos à patente US5188090. O pedido de patente “Gerador de Cavitação e Ondas de Choque”, de minha autoria produz esse mesmo efeito, mas acionado apenas por um fluxo de líquido pressurizado, com frequência mais baixa e maior amplitude nos pulsos, pois é destinado preferencialmente à destruição mecânica de micro-organismos. Também são conhecidos aparelhos capazes de gerar cavitação hidrodinâmica pela passagem forçada do líquido através de placas com pequenos orifícios, de baixo rendimento e suscetíveis a entupimentos e erosão por cavitação e sistemas que utilizam vórtices de líquido, cuja baixa pressão central gera as microbolhas de vapor e a alta pressão circundante as implode impedindo que implodam que atinjam as paredes internas, dos quais são exemplo a patente russa RU2015715 e o pedido de patente “Dispositivo Gerador de Cavitação Hidrodinâmica”, de minha autoria. A patente russa é uma simples cópia do tubo de vórtice Hilsh-Rankine em escala ampliada e que, como este, apresenta modesta eficiência; quanto ao dispositivo de minha autoria, fica restrito aThere are several patents describing both hydrosonic and hydrodynamic cavitation devices for various purposes. Hydrosonic cavitation devices using piezoelectric transducers are limited to small static volumes of liquids; a high-performance hydraulic pass-through device for processing larger volumes of moving liquids is described, in US patent US5188090, as a cylindrical rotor with several peripheral cavities that rotates inside a housing supported by a shaft supported by bearings and sealed by mechanical seals, which are driven by an engine; it is difficult to build, expensive and requires a motor pump to force the liquid through the device; the vibration produced by the shock waves as well as by the uneven erosion of the rotor caused by the cavitation causes the premature incapacitation of this and the bearings and mechanical seals. Of this type are also the patents US5957122, 6595759, 69104486976486 and 7089886, all with rotors equipped with cavities; also with regard to rotors with cavities or orifices, the patent US7767159 is known, where the rotor interacts with a stator, both equipped with peripheral holes, which, when they coincide, allow the passage of the pressurized liquid by the centrifugal force, at a frequency given by product of the number of holes multiplied by the number of revolutions, generating pulses of high pressure upstream and low pressure downstream, which are, in reality, small water hammer; this device has the same problems attributed to the US5188090 patent. The patent application “Cavitation and Shock Wave Generator”, of my authorship, produces this same effect, but it is triggered only by a flow of pressurized liquid, with a lower frequency and greater amplitude in the pulses, as it is preferentially destined to the mechanical destruction of microorganisms. Appliances capable of generating hydrodynamic cavitation through forced passage of liquid through plates with small holes, of low yield and susceptible to cavitation clogging and erosion, and systems that use liquid vortexes, whose low central pressure generates the microbubbles of vapor and the surrounding high pressure implodes them preventing them from imploding that they reach the internal walls, of which the Russian patent RU2015715 and the patent application “Hydrodynamic Cavitation Generator Device”, of my authorship are an example. The Russian patent is a simple copy of the Hilsh-Rankine vortex tube on an enlarged scale and, like this one, has modest efficiency; as to the device of my authorship, it is restricted to

3/11 líquidos isentos de partículas sólidas, necessitando de filtro para evitar entupimento, como a maioria dos geradores de cavitação hidrodinâmica; outro exemplo é a publicação de pedido de patente norte-americanas 20070189114, de construção bastante complexa. Todas as formas de cavitação descritas acima tem por objetivo o aquecimento de líquidos, principalmente a água ou transformações físico-químicas como homogeneização, emulsão, dissolução de gases, degasificação e decantação de partículas sólidas, a potencialização de catalisadores e a aceleração de reações químicas tais como esterificação e transesterificação, principalmente nos processos de produção de biodiesel; purificação e esterilização de líquidos, com destaque para a água, destruindo micro-organismos, como microalgas, bactérias, vírus e fungos, tanto mecanicamente, através do impacto das ondas de choque, as quais provocam rompimento celular e cavitação induzida no interior das células vivas, quanto pela oxidação, proporcionada por radicais reativos como hidroxila e peróxido de hidrogênio, os quais são produzidos durante os processos de cavitação. Muitos fabricantes de aparelhos com essa finalidade reivindicam a produção e a liberação de uma quantidade de energia maior do que a empregada, traduzida em aumento de temperatura do líquido, embora em pequenas proporções.3/11 liquids free of solid particles, requiring a filter to prevent clogging, like most hydrodynamic cavitation generators; another example is the publication of US patent application 20070189114, which is quite complex in construction. All forms of cavitation described above are intended to heat liquids, especially water or physical-chemical transformations such as homogenization, emulsion, gas dissolution, degasification and decanting of solid particles, the potentiation of catalysts and the acceleration of chemical reactions such as as esterification and transesterification, mainly in biodiesel production processes; purification and sterilization of liquids, especially water, destroying microorganisms, such as microalgae, bacteria, viruses and fungi, both mechanically, through the impact of shock waves, which cause cell disruption and induced cavitation inside living cells , as well as oxidation, provided by reactive radicals such as hydroxyl and hydrogen peroxide, which are produced during cavitation processes. Many manufacturers of devices for this purpose claim the production and release of a greater amount of energy than used, which translates into increased temperature of the liquid, albeit in small proportions.

Tratando agora, exclusivamente, do aquecimento de líquidos como objetivo, temos os processos de aquecimento pela queima de combustíveis fósseis, biocombustíveis e resistências elétricas, todos com comprovada eficiência de transformação energética um pouco acima ou abaixo de 90 %.Now dealing exclusively with the heating of liquids as an objective, we have the heating processes by burning fossil fuels, biofuels and electrical resistances, all with proven efficiency of energy transformation slightly above or below 90%.

Também são amplamente conhecidos os processos e dispositivos para aquecimento de água e outros líquidos que utilizam energia elétrica, combustíveis fósseis, energia solar ou termonuclear. Ainda são bastante utilizados aparelhos que possibilitam alguma economia de energia capturando energia térmica contida na atmosfera: os aquecedores de condensação, que queimam gás ou combustíveis líquidos os quais tipicamente obtêm rendimento médio de 114 %, incorporando uma média de 18% através da condensação do vapor d água contido no ar atmosférico, que são utilizados, por enquanto, somente nas latitudes de clima frio; outro processo bem conhecido, muito utilizado em piscinas de lazer é o das denominadas “bombas de calor”, que são dispositivos trocadores de calor com circuito de refrigeração inverso (ciclo de Camot) que capturam a energia térmica do ar atmosférico e a transferem para aProcesses and devices for heating water and other liquids that use electricity, fossil fuels, solar or thermonuclear energy are also widely known. Appliances that enable some energy savings by capturing thermal energy contained in the atmosphere are still widely used: condensation heaters, which burn gas or liquid fuels, which typically obtain an average yield of 114%, incorporating an average of 18% through steam condensation. d water contained in the atmospheric air, which are used, for the time being, only in cold climate latitudes; Another well-known process, widely used in leisure pools is the so-called “heat pumps”, which are heat exchanger devices with an inverse cooling circuit (Camot cycle) that capture the thermal energy of the atmospheric air and transfer it to the

4/11 água, o que lhes proporciona uma eficiência média, anunciado pelos fabricantes de 250% ou mais em relação à energia consumida. Essa vantagem se reduz na medida em que diminui a temperatura do ar e/ou aumenta a temperatura do líquido, até valores que a tomam economicamente desvantajosa. Como a produção de energia térmica nesses aparelhos apresenta, geralmente, valores que superam os da energia consumida, a unidade de referência é o COP - coeficiente de performance - que é o quociente da energia obtida pela consumida.4/11 water, which gives them an average efficiency, announced by the manufacturers of 250% or more in relation to the energy consumed. This advantage is reduced as the air temperature decreases and / or the liquid temperature increases, up to values that make it economically disadvantageous. As the production of thermal energy in these devices generally presents values that exceed those of the consumed energy, the reference unit is the COP - coefficient of performance - which is the quotient of the energy obtained by the consumed.

A presente patente de invenção descreve um mecanismo capaz de aquecer água e, diretamente ou por troca de calor, outros líquidos e o ambiente com COP superior a 2, ou seja, mais de 200% em relação à energia fornecida na entrada do aparelho, além de ser capaz de realizar, com a mesma eficiência, as demais transformações anteriormente descritas e atribuídas à cavitação de líquidos, não condicionado à temperatura e à umidade relativa do ambientes, podendo atingir temperaturas superiores a 250° C quando trabalha em circuito fechado, estando pressurizado, de modo a impedir a mudança do líquido de trabalho para a fase vapor. O presente gerador não contraria a lei de conservação de energia, pois acumula um somatório das energias sabidamente liberadas durante um processo de cavitação: recupera, na forma de calor, a energia cinética imprimida ao líquido, absorve a energia liberada pela dissociação e ionização das moléculas do vapor do líquido do interior das microbolhas e incorpora a energia emitida pelas microrreações químicas que ocorrem no instante da implosão das microbolhas de cavitação, as quais são desencadeadas por pressões pontuais superiores a 1000 BAR e temperaturas maiores que 5.000° K. Esse gerador pode ser acionado por qualquer fluxo de líquido e tem produção proporcional à vazão e à pressão desse fluxo. Pode utilizar qualquer tipo de bomba, movimentada por motores elétricos ou à combustão, diretamente por dispositivo eólico e, até mesmo, por acionamento manual, em casos especiais, como no de purificadores de água de emergência. A presente invenção também pode ser empregada para evitar formação de depósitos minerais e incrustações em tubulações, reservatórios de água, caldeiras e outras instalações hidráulicas; pode ser utilizado ainda, eficientemente, para a desativação enzimática e processamento de proteínas em alimentos líquidos. A presente invenção, de acordo com os testes dos protótipos, obtém os resultados acima mencionados pelo fato de ser capaz de gerar, a partir da cavitação hidrodinâmica de fluxo turbulento, cavitação hidrosônicaThe present invention patent describes a mechanism capable of heating water and, directly or through heat exchange, other liquids and the environment with COP greater than 2, that is, more than 200% in relation to the energy supplied at the entrance of the device, in addition to to be able to perform, with the same efficiency, the other transformations previously described and attributed to the cavitation of liquids, not conditioned to the temperature and relative humidity of the environments, being able to reach temperatures above 250 ° C when working in closed circuit, being pressurized , in order to prevent the change of the working liquid to the vapor phase. The present generator does not contradict the energy conservation law, as it accumulates a sum of the energies known to be released during a cavitation process: it recovers, in the form of heat, the kinetic energy imprinted to the liquid, it absorbs the energy released by the dissociation and ionization of the molecules of the liquid vapor inside the microbubbles and incorporates the energy emitted by the chemical micro-reactions that occur at the moment of the cavitation microbubbles implosion, which are triggered by point pressures greater than 1000 BAR and temperatures greater than 5,000 ° K. This generator can be triggered by any liquid flow and has production proportional to the flow and pressure of that flow. You can use any type of pump, powered by electric or combustion engines, directly by a wind device and even by manual override, in special cases, such as emergency water purifiers. The present invention can also be used to prevent formation of mineral deposits and incrustations in pipes, water tanks, boilers and other hydraulic installations; it can also be used efficiently for enzymatic deactivation and protein processing in liquid foods. The present invention, according to the prototype tests, obtains the results mentioned above because it is capable of generating, from the hydrodynamic cavitation of turbulent flow, hydrosonic cavitation

5/11 dentro de uma câmara de ressonância onde o escoamento é de natureza laminar; o acionamento e geração das ondas ultrassônicas pela flutuação da pressão no fluxo turbulento é de, aproximadamente, 4 vezes mais eficiência do que aquelas geradas por transdutores piezoelétricos. A cavitação hidrodinâmica produz nuvens de microbolhas de grande densidade devido à sua capacidade de fracionar o fluxo de líquido dispersando-o radialmente numa lâmina muito fina de alta velocidade, cuja espessura pode ser regulada extemamente, de acordo com a pressão do fluxo e as características de densidade e viscosidade do líquido. Um fino disco limita a espessura do venturi radial onde o líquido é acelerado; o aumento da velocidade, de acordo com o princípio de Bemoulli, diminui a pressão, e o disco é empurrado violentamente pela pressão maior do líquido à jusante; com a diminuição da fenda, a pressão aumenta instantaneamente a montante, empurrando o disco para a posição inicial. Como o disco é suportado por elementos elásticos, um movimento vibratório é estabelecido, com aceleração proporcional à pressão do fluxo, e a área do disco e inversamente proporcional à massa deste. Como as forças atuantes sobre o disco atingem facilmente dezenas de quilogramas-força sobre a pequena massa do disco, o módulo da aceleração é bastante significante, estabelecendo frequências que vão depender da constante de compressão dos elementos elásticos. Esse movimento vibratório determina uma flutuação da velocidade e da pressão com que o líquido flui através da fenda, produzindo oscilação na pressão a montante e a jusante do disco, propagadas como ondas de pressão; ao mesmo tempo, é gerada cavitação hidrodinâmica na fenda, onde um número menor de microbolhas de maior diâmetro é produzido nos instantes de maior velocidade, e uma quantidade maior de microbolhas de menor diâmetro é gerada nos momentos de menor velocidade. A amplitude do movimento do disco pode variar de alguns milésimos de milímetro até mais de 1 mm, dependendo da sua massa, do momento inercial e da pressão conferida aos elementos elásticos, e a frequência pode ser ajustada da faixa audível até a faixa centenas de kHz. O movimento do disco permite a utilização de fendas muito estreitas sem provocar entupimentos e sem a necessidade de filtros, os quais desperdiçam energia na forma de perda de carga, gerando uma densidade muito maior da nuvem de microbolhas de cavitação sem que ocorra o fenômeno de “vena contracta”, próprio dos aparelhos de placas de orifícios; também a quantidade de energia que seria dissipada, como vibrações e ruído, é convertida em5/11 inside a resonance chamber where the flow is of a laminar nature; the activation and generation of the ultrasonic waves by the pressure fluctuation in the turbulent flow is approximately 4 times more efficient than those generated by piezoelectric transducers. Hydrodynamic cavitation produces clouds of high density microbubbles due to its ability to fractionate the flow of liquid by dispersing it radially in a very thin high-speed blade, the thickness of which can be regulated extremly, according to the flow pressure and the characteristics of density and viscosity of the liquid. A thin disc limits the thickness of the radial venturi where the liquid is accelerated; increasing the speed, according to the Bemoulli principle, decreases the pressure, and the disc is pushed violently by the higher pressure of the liquid downstream; as the gap decreases, the pressure increases instantly upstream, pushing the disc to the starting position. As the disc is supported by elastic elements, a vibratory movement is established, with acceleration proportional to the flow pressure, and the area of the disc is inversely proportional to its mass. As the forces acting on the disk easily reach tens of kilograms-force on the small mass of the disk, the acceleration modulus is quite significant, establishing frequencies that will depend on the compression constant of the elastic elements. This vibratory movement determines a fluctuation in the speed and pressure with which the liquid flows through the crack, producing an oscillation in the pressure upstream and downstream of the disc, propagated as pressure waves; at the same time, hydrodynamic cavitation is generated in the crack, where a smaller number of microbubbles of a larger diameter is produced in the moments of higher speed, and a greater amount of microbubbles of a smaller diameter is generated in the moments of lower speed. The range of motion of the disc can vary from a few thousandths of a millimeter to more than 1 mm, depending on its mass, the inertial moment and the pressure given to the elastic elements, and the frequency can be adjusted from the audible range to the range of hundreds of kHz . The movement of the disc allows the use of very narrow cracks without causing clogging and without the need for filters, which waste energy in the form of pressure loss, generating a much higher density of the cavitation microbubble cloud without the phenomenon of “ vena contracta ”, typical of orifice plate devices; also the amount of energy that would be dissipated, such as vibrations and noise, is converted into

6/11 energia útil, transmitido na forma de ondas de pressão para uma câmara, dita câmara de ressonância, na qual o líquido se movimenta lentamente em escoamento laminar em relação à onda estacionária que se forma e que delimita regiões de alta flutuação da pressão, fazendo com que dita câmara de ressonância atue como num sistema acionado por ultrassom, onde uma nuvem de microbolhas esféricas surge na fase de baixa pressão e implode na fase de alta pressão de cada onda.. Tanto a frequência das vibrações como do tempo de exposição do fluxo de líquido às ondas de pressão são ajustáveis externamente, com o aparelho em funcionamento.6/11 useful energy, transmitted in the form of pressure waves to a chamber, said resonance chamber, in which the liquid moves slowly in laminar flow in relation to the standing wave that forms and delimits regions of high pressure fluctuation, making this resonance chamber act as in an ultrasound-driven system, where a cloud of spherical microbubbles appears in the low pressure phase and implodes in the high pressure phase of each wave. Both the frequency of vibrations and the exposure time of the liquid flow to the pressure waves are adjustable externally, with the device in operation.

A descrição que segue, tanto dos componentes quanto do funcionamento, associada às figuras anexas detalham, explicam e farão bem entender, de maneira não limitativa, o escopo e a disposição construtiva da presente invenção.The description that follows, both of the components and of the operation, associated with the attached figures detail, explain and do well to understand, in a non-limiting way, the scope and the constructive disposition of the present invention.

A figura 1 mostra um corte do presente gerador de cavitação montado e exibe, través das setas, a trajetória e a maneira como um líquido se movimenta no interior deste aparelho.Figure 1 shows a section of the present cavitation generator and shows, through the arrows, the trajectory and the way in which a liquid moves inside this device.

A figura 2 é uma vista explodida do corte longitudinal do presente gerador de cavitação. A figura 3 mostra a disposição e a trajetória das ondas de pressão no interior da dita câmara de ressonância.Figure 2 is an exploded view of the longitudinal section of the present cavitation generator. Figure 3 shows the arrangement and the trajectory of the pressure waves inside said resonance chamber.

A figura 4 é espectro gráfico que representa ondas de pressão emitidas no interior do presente gerador de cavitação, captadas por um sensor de pressão.Figure 4 is a graphic spectrum that represents pressure waves emitted inside this cavitation generator, captured by a pressure sensor.

As figuras 5, 6, 7 e 8 apresentam variações construtivas do dito diafragma (30).Figures 5, 6, 7 and 8 show constructive variations of said diaphragm (30).

A figura 9 exemplifica a configuração de um circuito hidráulico que utiliza o presente gerador de cavitação com reservatórios abertos.Figure 9 exemplifies the configuration of a hydraulic circuit that uses the present cavitation generator with open reservoirs.

A figura 10 mostra o presente gerador de cavitação circuito hidráulico dotado de sistema de bypass.Figure 10 shows the present hydraulic circuit cavitation generator equipped with a bypass system.

A figura 11 mostra um desenho esquemático de circuito hidráulico para aquecimento de passagem.Figure 11 shows a schematic drawing of the hydraulic circuit for passage heating.

A figura 12 apresenta um desenho esquemático de circuito hidráulico dotado de trocador de calor.Figure 12 shows a schematic drawing of a hydraulic circuit equipped with a heat exchanger.

O presente gerador de cavitação é composto por:The present cavitation generator consists of:

uma câmara em forma de pote, preferencialmente cilíndrica, dita câmara de alta pressão (1), que é dotada de um tubo dito de alimentação (2) adequado aa pot-shaped chamber, preferably cylindrical, said high pressure chamber (1), which is provided with a so-called supply tube (2) suitable for

7/11 conectar essa câmara (1) a uma tubulação; dita câmara de alta pressão (1) é provida, em seu fundo, de um suporte (3) com um orifício central dotado de rosca interna (4), ambos com eixo geométrico coincidente com o dessa câmara (1), a qual possui, na sua extremidade aberta ou borda, um flange (5) ou outro meio de fixação, destinado a uni-la estanque e firmemente no restante corpo do aparelho;7/11 connect this chamber (1) to a pipe; said high pressure chamber (1) is provided, at its bottom, with a support (3) with a central hole provided with an internal thread (4), both with a geometric axis coinciding with that of this chamber (1), which has, at its open end or edge, a flange (5) or other fixing means, intended to seal it tightly and firmly in the remaining body of the apparatus;

um tubo cilíndrico que é posicionado no interior da dita câmara de alta pressão (I) , dito tubo de vórtice (6), dotado de aberturas laterais (7) cujos eixos geométricos são alinhados tangencialmente ao diâmetro desse tubo (6);a cylindrical tube that is positioned inside said high pressure chamber (I), said vortex tube (6), provided with lateral openings (7) whose geometric axes are aligned tangentially to the diameter of that tube (6);

uma peça dita divisor anular (8) com forma preferencialmente discóide e bordas em forma de flange (9), adequado a conectar-se estanque e firmemente ao flange (5) da dita câmara de alta pressão (1); dito divisor anular (7) é dotado, numa das faces, de um ressalto cilíndrico central com uma abertura circular de perfil interno convergente (10) adequada a conectar-se, de modo estanque, ao dito tubo de vórtice (6), e, na face oposta, de outro ressalto com seção semicircular (II) posicionado na periferia da abertura circular (10) formando meio tubo de venturi anular, em cujas bordas externas se inicia, complementarmente, uma cavidade circular concêntrica (12), cuja seção tem forma semicircular;a part called an annular divider (8) with a preferentially discoid shape and flange-shaped edges (9), suitable for connecting tightly and tightly to the flange (5) of said high pressure chamber (1); said annular divider (7) is provided, on one side, with a central cylindrical shoulder with a circular opening of converging internal profile (10) suitable to connect, in a sealed manner, to said vortex tube (6), and, on the opposite side, of another ledge with a semicircular section (II) positioned on the periphery of the circular opening (10) forming half an annular venturi tube, in whose outer edges a complementary concentric circular cavity (12) begins, whose section is shaped semicircular;

uma peça, dita disco semitoroidal anular (13) com forma geral anular e bordas em forma de flange (14), adequado a conectar-se estanque e firmemente ao flange (9) do dito divisor anular (8) que apresenta, na face que se conecta a essa peça (8), uma cavidade de seção semicircular (15) , de maneira que, unidas as duas peças (8 e 13), seja formada uma cavidade toroidal completa com uma abertura circular (16) voltada para o centro, e, na face oposta, um ressalto circular de seção retangular (17);a part, said annular semitoroidal disc (13) with a general annular shape and flange-shaped edges (14), suitable to be tightly and firmly connected to the flange (9) of said annular divider (8) that it presents, on the face that connects to that piece (8), a semicircular section cavity (15), so that, joined the two pieces (8 and 13), a complete toroidal cavity is formed with a circular opening (16) facing the center, and, on the opposite side, a circular shoulder with a rectangular section (17);

uma câmara cilíndrica em forma de copo, dita câmara de ressonância (18), com uma das extremidades fechada (19) fixada na extremidade de uma haste dita haste de regulagem da vazão (20), cuja extremidade livre é dotada de rosca (21); a borda aberta desta câmara de ressonância (18) é posicionada a uma pequena distância do dito ressalto circular de seção retangular (17) do dito disco semitoroidal anular (13), concentricamente, formando uma fenda circular (22),a cylindrical cup-shaped chamber, said resonance chamber (18), with one end closed (19) attached to the end of a rod said flow adjustment rod (20), the free end of which is provided with a thread (21) ; the open edge of this resonance chamber (18) is positioned a short distance from said rectangular circular shoulder (17) of said annular semitoroidal disc (13), concentrically, forming a circular slit (22),

8/11 de modo que, ao ser aproximada ou afastada do dito ressalto de seção retangular (17) diminui ou aumenta a área da dita fenda circular (22); uma câmara em forma de pote, preferencialmente cilíndrica, dita de câmara coletora (23), que é dotada de um tubo dito de descarga (24) adequado a conectar esta câmara a uma tubulação de circuito hidráulico; dita câmara coletora (23) é provida, no seu fondo, de um suporte (25) com um foro central com rosca interna (26) compatível com a rosca (21) da dita haste de regulagem de vazão (20), cujo eixo geométrico é coincidente com o dessa câmara (23) e com o da dita câmara de ressonância (18), para a qual serve de suporte; na extremidade aberta ou borda, esta câmara coletora (23) conta com um flange (27) ou outro meio de fixação destinado a uni-la estanque e firmemente ao flange (14) do dito disco semitoroidal anular (13).8/11 so that, when being approached or removed from said rectangular section shoulder (17), the area of said circular slot (22) is reduced or increased; a pot-shaped chamber, preferably cylindrical, called a collecting chamber (23), which is equipped with a so-called discharge tube (24) suitable for connecting this chamber to a hydraulic circuit pipe; said collecting chamber (23) is provided, at its bottom, with a support (25) with a central forum with internal thread (26) compatible with the thread (21) of said flow adjustment rod (20), whose geometric axis it coincides with that of that chamber (23) and that of said resonance chamber (18), for which it serves as a support; at the open end or edge, this collecting chamber (23) has a flange (27) or other fixing means designed to tightly and tightly join it to the flange (14) of said annular semitoroidal disc (13).

uma haste cilíndrica, dita haste de regulagem da pressão (28), dotada, em uma das extremidades, de rosca (29) compatível com a existente no dito orifício central (4) situado no fondo da chamada câmara de alta pressão (1) no qual se insere e, próximo da extremidade oposta, um ressalto de forma geral cônica com laterais côncavas, dito ressalto divisor de fluxo (30), cuja base é voltada para essa extremidade; dita haste reguladora de pressão (28) ultrapassa a base do mencionado ressalto divisor de fluxo (30), e essa extremidade é dotada de uma rosca (31) na qual é atarraxada uma porca (32) ou outro meio capaz de reter molas (33) ou discos de elastômero (34) posicionados entre a base do dito divisor de fluxo (30) e sua extremidade próxima;a cylindrical rod, said pressure regulating rod (28), provided, at one end, with a thread (29) compatible with that existing in said central hole (4) located at the bottom of the so-called high pressure chamber (1) in the which is inserted and, close to the opposite end, a generally conical shoulder with concave sides, said flow dividing shoulder (30), whose base is facing that end; said pressure regulating rod (28) extends beyond the base of said flow divider shoulder (30), and that end is provided with a thread (31) in which a nut (32) or other means capable of retaining springs (33) is screwed ) or elastomer discs (34) positioned between the base of said flow divider (30) and its near end;

um disco delgado, dito diafragma (35), com diâmetro maior do que o diâmetro do mencionado ressalto de seção semicircular (11) que forma dito divisor anular (8), o qual é posicionado, concentricamente, bem próximo a este, formando uma fenda circular estreita (36) com seção em forma de venturi; dito diafragma (35) é dotado de um foro central (37) no qual se insere a extremidade da dita haste reguladora de pressão (28) e que conta, em ambos as faces, com molas (32) ou discos de elastômero (33), de maneira que a mencionada porca (32) que os retém, possa regular a pressão de todo o conjunto contra a base do mencionado divisor de fluxo (30), de modo que, dito diafragma (35) possa movimentar-se em curso limitado ao longo da extremidade da haste reguladora de pressão (28),a thin disc, said diaphragm (35), with a diameter larger than the diameter of the said semicircular section shoulder (11) which forms said annular divider (8), which is positioned, concentrically, very close to this, forming a crack narrow circular (36) with venturi-shaped section; said diaphragm (35) is provided with a central forum (37) in which the end of said pressure regulating rod (28) is inserted and which has, on both faces, springs (32) or elastomer discs (33) , so that the mentioned nut (32) that holds them, can regulate the pressure of the whole set against the base of said flow divider (30), so that, said diaphragm (35) can move in a limited stroke along the end of the pressure regulating rod (28),

9/11 pressionando as citadas molas (33) ou discos de elastômeros (34), tanto na direção da extremidade da dita haste reguladora de pressão (28) quanto na direção da base do dito divisor de fluxo (30);9/11 by pressing said springs (33) or elastomer discs (34), both towards the end of said pressure regulating rod (28) and towards the base of said flow divider (30);

um retentor (38), ou outro elemento vedante, posicionado em torno da dita haste reguladora de pressão (28), encaixado em alojamento (39) conformado na superfície interna do fundo da dita câmara de alta pressão (1) com a função de impedir vazamentos;a retainer (38), or other sealing element, positioned around said pressure regulating rod (28), fitted in a housing (39) shaped on the inner surface of the bottom of said high pressure chamber (1) with the function of preventing leaks;

um retentor (40), ou outro elemento vedante, posicionado em torno da dita haste de regulagem da vazão (20), encaixado em alojamento (41) conformado na superfície interna do fundo da dita câmara coletora (23) com a função de impedir vazamentos;a retainer (40), or other sealing element, positioned around said flow adjustment rod (20), fitted in a housing (41) conformed to the inner surface of the bottom of said collecting chamber (23) with the function of preventing leaks ;

duas manipulas (42) ou meios ergométricos facilitadores de acionamento manual fixados nas extremidades externas, tanto da haste reguladora de pressão (28) quanto da haste regulagem de vazão (20), que ultrapassam ditos furos com roscas internas (4 e 26) cujas porções com roscas (21 e 29) recebem também contraporcas (43) destinadas a travar essas hastes nas posições selecionadas.two handles (42) or ergometric means facilitating manual activation fixed on the outer ends, both of the pressure regulating rod (28) and the flow regulating rod (20), which go beyond said holes with internal threads (4 and 26) whose portions with threads (21 and 29) they also receive locknuts (43) designed to lock these rods in the selected positions.

Na montagem do presente gerador, são utilizadas juntas de vedação (44), as quais são intercaladas entre os flanges da dita câmara de alta pressão (1), do dito divisor anular (8), do dito disco semitoroidal (13) e da dita câmara coletora, os quais são unidos fortemente por conjuntos de parafusos (45) e porcas (46) distribuídos nos furos (47) existentes nos flanges e que são coincidentes entre si.In the assembly of the present generator, sealing joints (44) are used, which are interspersed between the flanges of said high pressure chamber (1), said annular divider (8), said semitoroidal disc (13) and said collecting chamber, which are strongly connected by sets of screws (45) and nuts (46) distributed in the holes (47) existing in the flanges and which are coincident with each other.

Dito diafragma (35) é um disco delgado para que sua massa seja reduzida suficientemente de modo a atingir frequências elevadas, mas, ao mesmo tempo, deve suportar forças deformantes relativamente significativas; para que possa operar em frequências ultrassônicas, é necessário que seja construído em materiais resistentes e não oxidáveis pelos líquidos em processamento; as figuras 5, 6 7 mostram variações construtivas que acrescentam resistência de forma e que, ao mesmo tempo, geram formas de ondas que aumentam os cruzamentos nodais entre as frentes primárias e as refletidas no fundo da dita câmara de ressonância; a figura 8 mostra um disco com vários pequenos furos (48), artifício utilizado para diminuir a massa dos ditos diafragmas e, ao mesmo tempo, produzir cavitação adicional.Said diaphragm (35) is a thin disc so that its mass is reduced sufficiently in order to reach high frequencies, but, at the same time, it must withstand relatively significant deforming forces; for it to be able to operate at ultrasonic frequencies, it must be made of resistant materials and non-oxidizable by the liquids being processed; figures 5, 6 7 show constructive variations that add shape resistance and, at the same time, generate waveforms that increase the nodal crossings between the primary fronts and those reflected in the bottom of said resonance chamber; Figure 8 shows a disk with several small holes (48), a device used to decrease the mass of said diaphragms and, at the same time, produce additional cavitation.

10/1111/10

O funcionamento do presente gerador de cavitação hidrodinâmica e hidrossônica tem início quando o líquido de trabalho é introduzido na dita câmara de alta pressão, de onde é imediatamente direcionado para o interior do dito tubo de vórtice através de suas aberturas laterais orientadas tangencialmente, sofrendo aceleração angular e assumindo movimento espiralado ao redor da chamada haste reguladora de pressão; ao atingir dito divisor, é direcionado radialmente para fora, passando através da fenda estreita, sofrendo forte aceleração e reduzindo drasticamente a pressão; essa depressão faz com que dito diafragma seja empurrado contra o ressalto de seção circular, diminuindo abruptamente a área de escoamento da dita fenda, sem fechá-la totalmente, mas diminuindo o volume do fluxo do líquido, o que ocasiona um aumento da pressão a montante; a velocidade de passagem do líquido aumenta ainda mais, e maior depressão é produzida, mas a inércia do fluxo (golpe de aríete parcial) aumenta mais a pressão que atua sobre uma área maior do diafragma, empurrando-o violentamente em sentido contrário; como dito diafragma é contido, de ambos os lados, por elementos elásticos, um movimento oscilatório ressonante estabelece-se de acordo com f=(P χ A x t)/(l x m), onde f é a frequência, P, a pressão do fluxo, A, a área de atuação das forças no diafragma, t, o tempo, 1, o comprimento do curso do diafragma e m, a massa do mesmo; esse movimento vibratório, que alcança facilmente frequências ultrassônicas, é transmitido para o volume de líquido a jusante do dito diafragma com a intensidade I = (P x Q)/ (A x k), onde I é a intensidade em w/cm2, P, é a pressão em kgf/cm2, Q, a vazão do fluxo em litros por minuto, A, a área do diafragma e k, a constante = 0,6; a pressão oscilante na passagem do fluxo pelo ponto mais estreito do venturi anular é sempre inferior ao ponto de vapor do líquido, o que produz uma densa nuvem de microbolhas de cavitação; como o fluxo é orientado radialmente dentro da abertura do venturi, a velocidade cai exponencialmente, ocorrendo o inverso com a pressão, o que provoca o colapso das microbolhas num espaço de tempo muito curto; o espaço toroidal ao redor da fenda circular faz com que o fluxo de líquido produza vórtices toroidais, cuja pressão centrífuga periférica cria uma barreira de alta pressão que impede a erosão das paredes internas do presente gerador, implodindo as microbolhas longe destas; o fluxo de líquido é dirigido para dita câmara de ressonância (1), cujo diâmetro deve ser substancialmente maior do que o da tubulação de alimentação, fazendo com que o líquido se movimente mais lentamente em escoamento laminar, de maneira queThe operation of the present hydrodynamic and hydrosonic cavitation generator begins when the working liquid is introduced into the said high pressure chamber, from where it is immediately directed into the said vortex tube through its tangentially oriented side openings, undergoing angular acceleration. and assuming a spiral movement around the so-called pressure regulating rod; when reaching this divider, it is directed radially outwards, passing through the narrow crack, undergoing strong acceleration and drastically reducing the pressure; this depression causes that diaphragm to be pushed against the shoulder of circular section, abruptly decreasing the flow area of said slit, without closing it completely, but decreasing the volume of the liquid flow, which causes an increase in pressure upstream ; the speed of passage of the liquid increases even more, and greater depression is produced, but the inertia of the flow (partial water hammer) further increases the pressure acting on a larger area of the diaphragm, pushing it violently in the opposite direction; as said diaphragm is contained, on both sides, by elastic elements, a resonant oscillatory movement is established according to f = (P χ A xt) / (lxm), where f is the frequency, P, the flow pressure , A, the area of action of the forces in the diaphragm, t, time, 1, the length of the diaphragm stroke in, the mass of the same; this vibratory movement, which easily reaches ultrasonic frequencies, is transmitted to the volume of liquid downstream of said diaphragm with the intensity I = (P x Q) / (A xk), where I is the intensity in w / cm 2 , P , is the pressure in kgf / cm 2 , Q, the flow rate in liters per minute, A, the diaphragm area ek, the constant = 0.6; the oscillating pressure in the flow passage through the narrower point of the annular venturi is always lower than the vapor point of the liquid, which produces a dense cloud of cavitation microbubbles; as the flow is oriented radially inside the venturi opening, the velocity drops exponentially, the opposite occurs with pressure, which causes the collapse of the microbubbles in a very short time; the toroidal space around the circular slit causes the liquid flow to produce toroidal vortexes, whose peripheral centrifugal pressure creates a high pressure barrier that prevents erosion of the internal walls of the present generator, imploding the microbubbles away from them; the liquid flow is directed to said resonance chamber (1), whose diameter must be substantially larger than that of the supply pipe, causing the liquid to move more slowly in laminar flow, so that

11/11 permaneça mais tempo exposto ao trem de ondas de pressão geradas pelo dito diafragma; essa velocidade de afastamento do fluxo em relação ao dito diafragma regula o efeito Doppler e gera um trem de ondas refletidas de menor comprimento e maior frequência; o líquido que preenche dita câmara de ressonância flui para a câmara que a envolve, dita câmara coletora, onde o líquido absorve as vibrações induzidas nas paredes da dita câmara de ressonância, sendo, então, forçado para fora através do dito tubo de descarga. As microbolhas geradas por ultrassom são de forma geral esféricas e implodem com energia E= 4/3.pi.R3.P, onde R, é o raio das microbolhas e P, a pressão de pico das ondas de pressão.11/11 stay longer exposed to the pressure wave train generated by said diaphragm; this speed of movement away from the flow in relation to said diaphragm regulates the Doppler effect and generates a train of reflected waves of shorter length and greater frequency; the liquid that fills said resonance chamber flows into the chamber that surrounds it, said collecting chamber, where the liquid absorbs the vibrations induced in the walls of said resonance chamber, and is then forced out through said discharge tube. Microbubbles generated by ultrasound are generally spherical and implode with energy E = 4 / 3.pi.R 3 .P, where R is the radius of the microbubbles and P, the peak pressure of the pressure waves.

No aquecimento de água em reservatórios abertos (fig. 9) como spas, piscinas e banheiras e boilers (49), que operam em temperaturas até a da vaporização da água, o líquido é aspirado diretamente do reservatório (49) por uma bomba motorizada (50) e injetado no tubo de alimentação do presente gerador (51), que o descarrega novamente no reservatório (49); essa configuração também pode ser adotada para esterilização de líquidos, aceleração de reações químicas, emulsificação, produção de biodiesel e outros efeitos provocados por cavitação intensa; para aquecimento dito de passagem, faz-se necessário um sistema de “by pass” (52), controlado por válvulas (53) que regulam a quantidade de líquido que deve ser reprocessada no presente gerador e a vazão que é liberada numa determinada temperatura, de acordo com a potência da motobomba instalada (fig 10); o presente gerador tem capacidade para produzir calor além do ponto de vapor da água à pressão ambiente para caldeiras, desde que a fase líquida seja mantida por pressurização do sistema, que, como ilustra a fig. 11, deve, obrigatoriamente, contar com uma válvula de segurança (54). Para aquecer outros líquidos em que não seja desejado o contato com o presente gerador, como no caso de alimentos, produtos químicos ou aquecimento de ambientes, é necessário que a energia seja transferida através de um trocador de calor (55), como mostra a fig. 12. Necessariamente, esse circuito deve contar com um tanque decantador de gases (56) dotado de válvula de segurança (54).When heating water in open reservoirs (fig. 9) such as spas, swimming pools and bathtubs and boilers (49), which operate at temperatures up to that of water vaporization, the liquid is aspirated directly from the reservoir (49) by a motorized pump ( 50) and injected into the feed tube of the present generator (51), which discharges it back into the reservoir (49); this configuration can also be adopted for sterilizing liquids, accelerating chemical reactions, emulsification, biodiesel production and other effects caused by intense cavitation; for heating said in passing, it is necessary to have a “by pass” system (52), controlled by valves (53) that regulate the amount of liquid that must be reprocessed in the present generator and the flow that is released at a certain temperature, according to the installed motor pump power (fig 10); the present generator has the capacity to produce heat beyond the water vapor point at ambient pressure for boilers, as long as the liquid phase is maintained by pressurizing the system, which, as illustrated in fig. 11, must have a safety valve (54). To heat other liquids in which contact with the present generator is not desired, as in the case of food, chemicals or space heating, it is necessary that the energy is transferred through a heat exchanger (55), as shown in fig . 12. This circuit must necessarily have a gas decanter tank (56) with a safety valve (54).

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Claims (20)

REIVINDICAÇÕES 1. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA” caracterizado por ser capaz de utilizar a energia disponível em um fluxo de líquido pressurizado, em movimento numa tubulação, para gerar cavitação hidrodinâmica e1. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR” characterized by being able to use the available energy in a flow of pressurized liquid, moving in a pipe, to generate hydrodynamic cavitation and 5 cavitação hidrossônica simultaneamente.5 hydrosonic cavitation simultaneously. 2. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA” caracterizado por ser capaz de transformar a energia cinética e/ou potencial de um fluxo de líquido em energia térmica, transferindo-a para o líquido em proporção e quantidade iguais à da energia mecânica do fluido, expressa pelo produto da pressão pela vazão do2. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR” characterized by being able to transform the kinetic and / or potential energy of a liquid flow into thermal energy, transferring it to the liquid in a proportion and amount equal to the mechanical energy of the fluid, expressed by the product of the pressure by the flow of the 10 mesmo, acrescida da energia térmica liberada pelas transformações físico-químicas provocadas pela cavitação em quantidade proporcional ao produto da pressão pela vazão do fluido, de modo que a quantidade total de energia térmica resultante seja superior à quantidade de energia mecânica fornecida pelo líquido.10 even, plus the thermal energy released by the physical-chemical transformations caused by the cavitation in an amount proportional to the product of the pressure due to the flow of the fluid, so that the total amount of thermal energy resulting is greater than the amount of mechanical energy provided by the liquid. 3. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA”, de3. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR”, of 15 acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por produzir cavitação direcionando um fluxo de líquido radialmente, do centro para fora, fazendo com que este fluxo seja dirigido, através uma abertura circular, para um cone dito difusor (30) que dispersa o direciona para uma fenda periférica estreita (36) formada entre um ressalto anular com seção semicircular (11) em forma de tubo de Venturi, o qual é parte15 according to the preceding claims, characterized in that it produces cavitation directing a flow of liquid radially, from the center to the outside, causing this flow to be directed, through a circular opening, to a cone called diffuser (30) that disperses it directs it to a narrow peripheral slit (36) formed between an annular shoulder with a semicircular section (11) in the form of a Venturi tube, which is part of 20 integrante de uma peça dita divisor anular (8) e um disco, dito diafragma (35), disposto concentricamente em relação ao dito ressalto anular (8) o qual é suportado por molas ou outros elementos elásticos (33 ou 34) em ambas as faces, de maneira que possa movimentar-se em curso limitado pela compressão dessas molas (33) ou elementos elásticos (34), tanto para aproxima-se quanto afastar-se do dito ressalto anular (11), de20 comprising a part called an annular divider (8) and a disc, said diaphragm (35), arranged concentrically in relation to said annular shoulder (8) which is supported by springs or other elastic elements (33 or 34) in both faces, so that it can move in a course limited by the compression of these springs (33) or elastic elements (34), both to approach and to move away from said annular shoulder (11), from 25 modo que possa estabelecer movimento oscilatório.25 so that it can establish oscillatory movement. 4. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA”, de acordo com as reivindicações anteriores caracterizado por ter, dito diafragma (35) forma de disco plano no centro e bordas de perfil curvo formando um semitoróide (fig. 5).4. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR”, according to the previous claims, characterized by having, said diaphragm (35) the shape of a flat disc in the center and curved profile edges forming a semitoroid (fig. 5). 5. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA”, de5. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR”, of 30 acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por ter, dito diafragma (35) forma de disco plano com bordas curvas de perfil semicircular (fig. 6).30 according to the preceding claims, characterized in that said diaphragm (35) is a flat disc with curved edges with a semicircular profile (fig. 6). 2/42/4 6. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMÍCA E HIDROSSÔNICA”, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por ter, dito diafragma (35) perfil semicircular, formando uma calota (fig. 7).6. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR”, according to the previous claims, characterized by having, said diaphragm (35) semicircular profile, forming a cap (fig. 7). 7. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMÍCA E HIDROSSÔNICA”, de7. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR”, of 5 acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por ser, dito diafragma (35) dotado de múltiplos pequenos orifícios (fig. 8).5 according to the preceding claims, characterized in that said diaphragm (35) has multiple small holes (fig. 8). 8 “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMÍCA E HIDROSSÔNICA”, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por ser dotado de uma haste, dita reguladora de pressão (28), em posição concêntrica e normal ao plano do dito ressalto8 "HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR", according to the previous claims, characterized by having a rod, known as pressure regulator (28), in a concentric and normal position to the plane of said shoulder 10 anular (11), a qual suporta, numa das extremidades, ditas molas (33) ou elementos elásticos (34) e dito diafragma (35), apta a se movimentar longitudinalmente e assim fazer variar a abertura da dita fenda estreita e/ou a pressão do dito diafragma (35) sobre dito ressalto anular (8).10 annular (11), which supports, at one end, said springs (33) or elastic elements (34) and said diaphragm (35), able to move longitudinally and thus vary the opening of said narrow slot and / or the pressure of said diaphragm (35) on said annular shoulder (8). 9. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMÍCA E HIDROSSÔNICA” de9. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR” of 15 acordo com as reivindicações anteriores caracterizado por possuir uma câmara em forma de copo, dita câmara de ressonância (18), com a extremidade aberta voltada para o dito diafragma (35), cujo fundo serve de meio refletor para as ondas de pressão geradas por esse diafragma (35) e cujas bordas da extremidade aberta formem uma fenda (22) entre dita câmara de ressonância (18) e dito ressalto de seção retangular (9),15 according to the preceding claims, characterized by having a cup-shaped chamber, said resonance chamber (18), with the open end facing said diaphragm (35), whose bottom serves as a reflective medium for the pressure waves generated by that diaphragm (35) and whose edges of the open end form a slit (22) between said resonance chamber (18) and said rectangular section shoulder (9), 20 parte integrante do dito disco com cavidade semitoroidal anular (13) o qual circunda dito diafragma (35).20 an integral part of said disk with an annular semitoroidal cavity (13) which surrounds said diaphragm (35). 10 “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMÍCA E HIDROSSÔNICA”, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por possibilitar, pela movimentação longitudinal da dita câmara de ressonância (18), a variação e regulagem da dita fenda10 "HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR", according to the previous claim, characterized by allowing, through the longitudinal movement of said resonance chamber (18), the variation and regulation of said crack 25 (22).25 (22). 11.“GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMÍCA E HIDROSSÔNICA”, caracterizado por possuir uma câmara, dita coletora (23), a qual envolve dita câmara de ressonância (18) e mantém, em tomo desta um volume de líquido destinado a absorver as ondas sonoras emanadas pelas paredes da dita câmara de ressonância (18) e que é11. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR”, characterized by having a chamber, said collector (23), which involves said resonance chamber (18) and maintains, around this, a volume of liquid intended to absorb the sound waves through the walls of said resonance chamber (18) and that is 30 dotada de meios para a drenagem do líquido.30 equipped with means for draining the liquid. 12 “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMÍCA E HIDROSSÔNICA”, de acordo com as reivindicações anteriores caracterizado por permitir a variação da12 “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR”, according to the previous claims, characterized by allowing the variation of 3/4 frequência das ondas de pressão que produz no meio líquido que passa pelo seu interior, desde a faixa de frequências de infrassom até à de ultrassom inclusive, de modo que tais ondas de pressão produzam cavitação.3/4 frequency of the pressure waves it produces in the liquid medium that passes through its interior, from the infrasound frequency range to the ultrasound frequency even, so that such pressure waves produce cavitation. 13. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA”, como13. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR”, as 5 descrito pelas reivindicações anteriores, caracterizado por possibilitar que seja acionado por um fluxo de líquido movimentado por força da gravidade ou por bombas acionadas por força eólica, por motores de qualquer tipo, por força humana ou animal.5 described by the preceding claims, characterized in that it allows it to be driven by a flow of liquid moved by force of gravity or by pumps driven by wind force, by motors of any type, by human or animal force. 14. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA” caracterizado por produzir cavitação com intensidade suficiente para desencadear14. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR” characterized by producing cavitation with sufficient intensity to trigger 10 reação química exotérmica entre pelo menos um combustível e pelo menos um oxidante dissolvidos no fluxo de líquido de trabalho, pela rápida vaporização parcial dos reagentes no momento de formação das microbolhas e a sua ignição no ponto de colapso das mesmas devido à grande pressão e à temperatura alcançadas e cuja energia térmica e os produtos resultantes gerados são transmitidos para o líquido.10 exothermic chemical reaction between at least one fuel and at least one oxidant dissolved in the flow of working liquid, by the rapid partial vaporization of the reagents at the time of formation of the microbubbles and their ignition at the point of their collapse due to the high pressure and the temperature reached and whose thermal energy and the resulting products generated are transmitted to the liquid. 15 15. “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA, como descrito nas reivindicações anteriores, caracterizado por impedir danos pela cavitação em suas paredes internas isolando-as por meio de uma barreira de vórtices toroidais que são formados dentro de uma cavidade dita toroidal formada pela união do dito divisor anular (8) com dito disco semitoroidal anular (13).15 15. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR, as described in the previous claims, characterized by preventing damage by cavitation in its internal walls by isolating them by means of a toroidal vortex barrier that are formed within a so-called toroidal cavity formed by the union of said annular divider (8) with said annular semitoroidal disc (13). 2020 16.“GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por ser capaz de realizar a mistura, a homogeneização e a emulsificação de um ou mais líquidos de características físicoquímicas diferentes ou iguais e a dissolução de gases em líquidos, bem como a degasificação de líquidos.16. "HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR", according to claims 1 and 2, characterized by being capable of mixing, homogenizing and emulsifying one or more liquids with different or equal physicochemical characteristics and dissolving gases in liquids, as well as the degassing of liquids. 2525 17.“GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por ser capaz de destruir microorganismos como microalgas, bactérias, fungos e vírus através do rompimento mecânico das suas membranas celulares e pela oxidação provocada por radicais reagentes produzidos pela cavitação.17. "HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR", according to claims 1 and 2, characterized by being able to destroy microorganisms such as microalgae, bacteria, fungi and viruses through the mechanical disruption of their cell membranes and oxidation caused by reactive radicals produced by cavitation. 3030 18 “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HIDROSSÔNICA, como descrito nas reivindicações anteriores, caracterizado por quebrar as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, separar e fragmentar agrupamentos de moléculas18 “HYDRODYNAMIC AND HYDROSSONIC CAVITATION GENERATOR, as described in the previous claims, characterized by breaking the hydrogen bonds between water molecules, separating and fragmenting groups of molecules 4/4 de água (clusters) e recombiná-las e dissociar moléculas de água e recombinar seus elementos na forma de radicais tais como HO- (hidroxila), H2O2 (peróxido de hidrogênio) eH+.4/4 of water (clusters) and recombine them and dissociate water molecules and recombine their elements in the form of radicals such as HO- (hydroxyl), H2O2 (hydrogen peroxide) and H +. 19.“GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HÍDROSSÔNICA como 5 descrito nas reivindicações anteriores caracterizado por possibilitar ser fabricado com qualquer tipo metal ou ligas e/ou também em materiais plásticos por processo de injeção ou usinagem.19. “HYDRODYNAMIC AND HYDROSONIC CAVITATION GENERATOR as described in the previous claims, characterized by making it possible to be manufactured with any type of metal or alloys and / or also in plastic materials by injection or machining process. 20 “GERADOR DE CAVITAÇÃO HIDRODINÂMICA E HÍDROSSÔNICA como descrito nas reivindicações anteriores caracterizado por permitir ampla variação de20 “HYDRODYNAMIC AND HYDROSONIC CAVITATION GENERATOR as described in the previous claims characterized by allowing wide variation of 10 tamanhos e capacidade de processamento de líquidos e de potência de aquecimento.10 sizes and capacity for processing liquids and heating power. 1/51/5
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITUB20156812A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-23 Consulenza E Gestione Di Corneli Roberto & C Snc HYDROSONIC CAVITATIONAL PUMP
US10639599B2 (en) * 2016-04-12 2020-05-05 Arisdyne Systems, Inc. Method and device for cavitationally treating a fluid
WO2018030967A1 (en) * 2016-08-09 2018-02-15 Sabanci Üniversitesi An energy harvesting device
RU2650015C2 (en) * 2016-09-14 2018-04-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Hydrodynamic heat-generator for heat supply network
CN107162101B (en) * 2017-07-14 2023-06-30 核工业理化工程研究院 Large-flux hydrodynamic cavitation generator based on venturi tube and cavitation method
CN109574135B (en) * 2018-12-11 2023-10-24 西安交通大学 Venturi and porous orifice plate combined cavitation device with adjustable relative positions
BR112021012136B1 (en) * 2018-12-21 2023-10-31 Performance Nanocarbon,Inc. METHOD FOR PRODUCING A GRAPHENE OR GRAPHENE-LIKE MATERIAL
CN111992157B (en) * 2020-08-31 2022-06-24 浙江工业大学 Method and device for preparing monoglyceride based on hydrodynamic cavitation reinforcement
CN113563970A (en) * 2021-08-16 2021-10-29 佳格食品(中国)有限公司 Production process for reducing amount of oil smoke of refined edible vegetable oil
CN114940527B (en) * 2022-02-28 2023-04-18 成都理工大学 Pressure-adjustable hydrodynamic cavitation underground water circulating well system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508975A (en) * 1992-08-25 1996-04-16 Industrial Sound Technologies, Inc. Apparatus for degassing liquids

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