CS265256B1 - Zařízení ke zpracování tekuté pohonné hmoty kavitací - Google Patents

Abstract

Zařízení obsahuje komoru s přívodním potrubím, v němž je uspořádán přetokový ventil a β výpustným potrubím. V komoře jsou umístěny navzájem souose dva ultrazvukové generátory, z nichž každý je tvořen dvěma lopatkami v podobě Archimedovy spirály, které jsou uloženy na základní desce a pomocí vnitřní plochy jedné lopatky a vnější plochy druhé lopatky tvoří trysky. Jeden z ultrazvukových generátorů je pevně uložen v komoře na straně výpustného potrubí. Druhý generátor je svými lopatkami přivrácen k prvnímu ultrazvukovému generátoru a vzhledem k němu je upevněn s možnosti posuvu. Lopatky druhého ultrazvukového generátoru jsou uspořádány mezi lopatkami prvního ultrazvukového generátoru a překrývají jeho trysky.

Description

Vynález se týká zařízení ke zpracování tekuté pohonné hmoty kavitací, obsahujícího komoru s přívodním a výpustným potrubím a dva ultrazvukové generátory, uspořádané v komoře navzájem souose, z nichž každý je tvořen dvěma lopatkami v podobě Archimedovy spirály, které jsou uloženy vždy na základní desce a jsou k sobě přivráceny svými dutými stranami a pomocí vnitřní plochy jedné lopatky a vnější plochy druhé lopatky tvoří trysky, přičemž jeden z ultrazvukových generátorů je svou základní deskou pevně uložen v komoře na straně výpustného potrubí.

Při zpracování tekuté pohonné hmoty ve známých zařízeních, mezi jiným také v homogenizátorech, se tekutá pohonná hmota podrobí zpracování ultrazvukem, které je provázeno ka— vitací. Nedává se však přednost vlastnímu zpracování kavitací, tyto konstrukce nemají za základ princip vytvoření kavi— táce maximální intenzity, také se v nich proto plně nevyužívá specifického pozitivního vlivu kavitace na fyzikálně— chemické charakteristiky tekuté pohonné hmoty. Protože vysoké kavitační energie tekuté pohonné hmoty se úplně nevyužije, je u známých zařízení k zajištění potřebného stupně homogenizace pohonné hmoty třeba velmi vysokého výkonu k jejich pohonu.

Široce známý je směšovač jpro kapaliny a plyny, obsahující společnou komoru, v níž je řada generátorů zvuku a 'fe '-*

- 2 265 256 ultrazvuku. Přívod kapalin, popřípadě plynů, které se mají mísit, se uskutečňuje trubkami ve dně komory. Výstup směšovaných kapalin, popřípadě plynů, se uskutečňuje výstupní trubkou v horní čelní ploše komory.

Generátory zvuku a ultrazvuku jsou uspořádány ve směru proudění kafalin, popřípadě plynů, které se mají mísit, souose s výstupní trubkou ve sledu za sebou a jsou navzájem spojeny výstupními otvory ve dnech generátorů. Generátor zvuku nebo ultrazvuku jsou dvě lopatky v podobě Archimedovy spirály, které jsou umístěny na základní desce a pomocí vnitřní plochy jedné lopatky a vnější plochy druhé lopatky tvoří trysky. Takové provedení generátorů umožňuje vytvářet v proudu tekuté pohonné hmoty střídavým brzděním proudu tekuté pohonné hmoty v tryskách a kanálech lopatek generátorů profilovaného tvaru zvukové a ultrazvukové kmity. Směry pohybu proudů kapaliny kanály nebo tryskami v generátorech jsou totožné a proudy tekuté pohonné hmoty, vystavené učinku zvukových kmitů, procházejí otvory ve dnech generátorů z jednoho generátoru do druhého společnou komorou a pohybují se pásmy maximální intenzity zvukových a ultrazvwukových kmitů, kde jsou podrobeny velmi intenzivnímu směšování. Tato konstrukce generátorů neumožňuje při změně průtočného množství a fyzikálně—chemických vlastností tekuté pohonné hmoty,především vazkosti a hustoty, zpracovat ji s maximální intenzitou.

265 256

Vynález má za úkol vytvořit zařízéní ke zpracování tekuté pohonné hmoty kavitací, jehož konstrukce umožňuje zvýšit účinnost zpracování tekuté pohonné hmoty při rozsáhlé změně průtočného množství a fyzikálně—chemických vlastností při minimální spotřebě energie pro pohon zařízení.

Toho je dosaženo zařízewňn ke zpracování tekuté pohonné hmoty kavitací, které má komoru s přívodním a výpustným potrubím a dva ultrazvukové generátory, uspořádané v komoře navzájem souose, z nichž každý je tvořen dvěma lopatkami v podobě Archimedovy spirály, které jsou uloženy vždy na základní desce a jsou k sobě přivráceny svými dutými stranami a pomocí vnitřní plochy jedné lopatky a vnější plochy druhé lopatky tvoří trysky, přičemž jeden z ultrazvukových generátorů je svou základní deskou pevně uložen v komoře na straně výpustného potrubí, podle vynálezu, jehož podstatou je, že druhý ultrazvukový generátor svými lopatkami přivrácen k prvnímu ultrazvukovému generátoru, vzhledem k němuž je upevněn s možností posuvu, jehož velikost se volí v závislosti na průtočném množství a fyzikálně — chemických vlastnostech tekuté pohonné hmoty, přičemž lopatky druhého ultrazvukového generátoru mají směr spirály opačný než směr spirály lopatek prvního ultrazvukového generátoru, jsou uspořádány mezi lopatkami prvního ultrazvukového generátoru a překrývají jeho trysky, přičemž na přívodním potrubí je uspořádán přetokový ventil

265 256

Je účelné, aby k udržení optimální rychlosti proudů tekuté pohonné hmoty u vstupu do trysek ultrazvukových generátorů byl přetokový ventil nastavitelný.

Použití zařízení ke zpracování tekuté pohonné hmoty

V 8 kavitací umožňuje zpracovávat účinné tekutou pohonnou hmotu při dalekosáhlé změně průtočného množství a fyzikálně—chemie— kých vlastností. Při široké změně průtočného množství tekuté pohonné hmoty zůstanou optimální parametry ultrazvukového pole, které podporují vyvození maximálně intenzivní kavitace pohonné hmoty, automaticky zachovány. Zařízení ke zpracování tekuté pohonné hmoty kavitací zajišťuje vysoký stupen homogenity těžkých druhů tekuté pohonné hmoty při malé spotřebě energie pro pohon zařízení a provádí jemnou disperzi vody a pryskyrično — asfaltových látek tekuté pohonné hmoty.

Přitom anorganická mechanické přimíseniny prakticky nemění svá rozměry. Zařízení nedisperguje částice brusivá mechanických přimísenin tekutá pohonná hmoty, nemá tudíž žádný negativní vliv na rychlost opotřebení částí spalovacích motorů.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je znázorněno na výkresech, kde obr. 1 ena&ť podélný osový řez zařízením v nárysu, obr. 2 příčný řez podle čáry II—II v obr. 1 a obr. 3 příčný řez podle čáry III—XII v obr. 1.

Zařízení ke zpracování tekutá pohonná hmoty kavitací obsahuje válcovitou komoru 1 — obr. 1 — s přívodním potrubím 2, která je zaústěno do válcová stěny 2, komory 1. β výpustným

265 256 potrubím 4 zaústěným do dna £ komory 1 a s víkem které je upevněno na přírubě 2. komory 1^ šrouby 8. V komoře 1^ jsou uspořádány navzájem souose ultrazvukové generátory 2,

10. Každý z ultrazvukových generátorů 10 je tvořen dvěma **» lopatkami 11, 12, které jsou tvořeny v podobě Archimedovy spirály a jsou upevněny každá na základní desce 13» Lopatky

11, 12 každého z ultrazvukových generátorů £, 10 jsou si přivráceny svými dutými stranami. Vnitřní* plocha l4 — obr. 2— jedné lopatky 11 a vnější plocha 15 druhé lopatky 12 každého ultrazvukového generátoru <?, 10 vytvářejí trysky 16. První ultrazvukový generátor 2 * obr. 1 — je svou základní deskou pevně uložen na dně 2 komory 1. V zákhdní desce 13 prvního generátoru 2 středový otvor 17, umístěný souose s výpustným potrubím 4.

První ultrazvukový generátor 2 může být také uspořádán nad dnem 2 válcové komory 1 a nehybně upevněn.

Druhý ultrazvukový generátor 10 je svými lopatkami 11, přivrácen k prvnímu ultrazvukovému generátoru 2 ^a vzhledem k němu uspořádán posuvně v ose 18 komory 1. K horní části základní desky 13 druhého ultrazvukového generátoru 10 je. pomocí desky 19 připojen otočný šroub 20,uložený v závitovém otvoru 21 víka 6. Kolem dříku 22 šroubu 20 je uspořádáno těsnění 23 tPřitlačované maticí 24, která je spojena závitem s víkem 6^.

Směr spirály lopatek 11, 12 — obr. 3 - druhého ultra—

265 256 zvukového generátoru 10 je opačný než směr spirály lopatek

11, 12 prvního ultrazvukového generátoru <?. Lopatky 11, 12 druhého ultrazvukového generátoru 10 jjsou uspořádány mezi lopatkami 11., 12 prvního ultrazvukového generátoru jehož trysky l6 překrývají.

Na přívodním potrubí 2 — obr. 1 — je uspořádán nastavitelný přetokový ventil 25. umístěný v tělese 26 se závitovým víkem 27» Do stěny tělesa 26 přetokového ventilu 25 je zaústěno přepadové potrubí 28 k vypouštění pohonné hmoty. Na osazeném čepu 29 přetokového ventilu 25 je nasazen jeden konec tlačné pružiny 30. Její druhý konec je opřen o doraz JI, který je uspořádán v horní části tělesa 26 posuvně podél osy 32 tělesa 26. 0 doraz 31 se opírá stavěči šroub 33 s protimaticí 21, který je uložen v závitovém otvoru 35 víka 27. K přívodnímu potrubí 2 je nátrubkem 36 připojen neznázorněný manometr.

Zařízení podle vynálezu pracuje takto t

Do komory JL přitéká přívodním potrubím 2 neznázorněná tekutá pohonná hmota, která dále proudí tryskami 16 — obr. 2,

- do kanálů, tvořených vnitřními plochami 14 s vnějšími plochami 15 lopatek 11, a 12 ultrazvukových generátorů £ a 10.

Při výstupu z těchto kanálů se proud tekuté pohonné hmoty vede na zakřivenou překážku v podobě vnitřnítrh ploch 14 lopatek 11 a 12 ultrazvukových generátorů 9 a 10, kde dochází k brzdění proudu tekuté pohonné hmoty, V důsledku toho se energie proudu tekuté pohonné hmoty mění v energii vysoko—

265 256 frekvenčních kmitů tekuté pohonné hmoty, která při určitém vztahu kmitočtu kmitání a intenzity kmitání vede ke kavitaci v proudu tekuté pohonné hmoty, která znamená důležité zlepšení provozních vlastností zpracovávané tekuté pohonné hmoty.

Kavitace nejvyšší intenzity nastává při určitých parametrech ultrazvukového pole, to je tlaku, zvuku, kmitočtu, které jsou určeny tlakem tekuté pohonné hmoty před tryskami l6 ultrazvukových generátorů £, 10 a poměrem rozměrů těchto ultrazvukových generátorů Jg a 10.

Hodnota tlaku, který je optimální z hlediska vyvození maximální kavitace tekuté pohonné hmoty, před tryskami l6 ultrazvukových generátorů 10 závisí na průtočném množství tekuté pohonné hmoty, fyzikálně—chemických charakteristikách tekuté pohonné hmoty, to je vazkosti, hustoty, povrchového napětí, a nastavuje se stavitelným přetokovým ventilem 25*»— obr. 1 -, který je uspořádán v přívodním potrubí 2. Kontrola hodnoty nastaveného tlaku tekuté pohonné hmoty se uskutečňuje manometrem v přívodním potrubí 2. Potřebný tlak tekuté pohon·» né hmoty před tryskami 16 ultrazvukových generátorů 2» 10 se nastavuje otáčením stavěcího šroubu 33 — obr. 1 —, který přestavuje doraz 31 a stlačuje nebo uválnuje tlačnou pružinu 30. čímž se mění množství tekuté pohonné hmoty, které protéká přetokovým ventilem 25 z přívodního potrubí 28 k vypuštění pohonné hmoty.

Při změně průtočného množství a fyzikálně — chemických

265 256 vlastností tekuté pohonné hmoty se k vyvození maximální kavita— ce v jejím proudu posune pohyblivý, to je druhý ultrazvukový generátor 10 vzhledem k pevnému prvnímu ultrazvukovému generátoru 2 v komoře 1 otáčením dříku 22 otočného Šroubu 20, který se pohybuje ve směru osy 18 komory 1. Tím se změní velikost překrytí trysek L6 — obr. 2, 3 — ultrazvukových generátorů 2, 10, to je prostupný průřez kanálů tvořených lopatkami 11,

12, přičemž tvar těchto kanálů, jakož i rychlost proudu tekuté pohonné hmoty u vstupu do trysek 16 ultrazvukových generátorů 2» 10 zůstanou zcela zachovány.

Změna průtočného množství tekuté pohonné hmoty, proudící zařízením, nevede ke změně předem daného tlaku v přívodním potrubí 2. Konstantní tlak tekuté pohonné hmoty při změně jejího průtočného množství udržuje přetokový ventil 25, který zajišťuje vypuštění přebytečné tekuté, pohonné hmoty přepadovým potrubím 28. Optimální tlak pro příslušnou tekutou pohonnou hmotu v přívodním potrubí 2 se nastavuje posouváním stavěcího šroubu 33 přetokového ventilu 25, pojištěného protimaticí

Tím umožňuje popsané zařízení zpracovávat pouze potřebné * množství tekuté pohonné hmoty a vylučuje neproduktivní náklady na současné zpracování většího množství tekuté pohonné hmoty. Zařízení zajišťuje zpracování libovolných druhů tekutých pohonných hmot kavitací maximální, intenzity v celém rozsahu změn průtočného množství nezávisle na jejich fyzikálně — chemických vlastností.

265 256

Změna fyzikálně—chemických vlastností pohannX* hmoty, vznikající při činnosti zařízení, například ohřev pohonné hmoty, může vést ke změně potřebného průtočného množství zpracovávané pohohné hmoty. V tomto případě se potřebné průtoč né množství tekuté pohonné hmoty nastavuje změnou průtočného průřezu kanálů, tvořených lopatkami 11, 12 ultrazvukových generátorů 10» způsobem výše popsaným.

V případě přechodu k dlouho trvajícímu zpracování jiného druhu tekuté pohonné hmoty s jinými fyzikálně — chemickými vlastnostmi se musí pomocí stavitelného přetokového ventilu 25 nastavit nový tlak, optimální pro danou pohonnou hmotu, v přívodním potrubí 2 a kontrolovat podle manometru. Po potřebném přestavení stavěcího šroubu 33 stavitelného přetokového ven tilu 25 je nutno zajistit jej v nové poloze protimaticí 2*·

Použití zařízení pro zpracování tekuté pohonné hmoty kavitací poskytuje možnost zlepšit provozní vlastnosti tekuté pohonné hmoty, zejména těžkých druhů pohonných hmot, což znamená účinnější spalování pohonné hmoty ve spalovacích motorech a v kotlech tepelných strojů. Výsledkem je zvýšení stupně. účinnosti spalovacích a tepá. ných strojů, pokles tvorby mikroolejového uhlí na součástech těchto strojů, klesne podíl kouře ve výfukových plynech, zmenší se ztráty při přípravě pohonné hmoty ke spalování, zejména při jejím ěištění, protože se neprovádí separace pohonné hmoty o vazkosti až 300 cSt při 20 °C.

Claims (2)

1. Zařízení ke zpracování tekutá pohonná hmoty kavitací, obsahující komoru s přívodním a výpustným potrubím a dva ultrazvuková generátory, uspořádaná v komoře navzájem souose, z nichž každý je tvořen dvěma lopatkami v podobě Archimedovy spirály, která jsou uloženy vždy na základní desce a jsou k sobě přivráceny svými dutými stranami a pomocí vnitřní plochy jedná lopatky a vnější plochy druhá lopatky tvoří trysky, přičemž jeden z ultrazvukových generátorů je svou základní deskou pevně uložen v komoře na straně výpustného potrubí, vyznačující se tím, že druhý ultrazvukový generátor (lO) je svými lopatka mi (ll, 12) přivrácen k prvnímu ultrazvukovému generátoru (9), vzhledem k němuž je upevněn s možností posuvu, jehož velikost se volí v závislosti na průtočném množství a fyzikálně — chemických vlastnostech tekuté pohonná hmoty, přičemž lopatky (ll, 12) druhého ultrazvukového generátoru (lO) mají směr spirály opačný než směr spirály lopatky (ll, 12) prvního ultrazvukového generátoru (9)» jsou uspořádány mezi lopatkami (ll, 12) prvního ultrazvukového generátoru (9) a překrývají jeho trysky (l6), přičemž na přívodním potrubí (2) je uspořádán přetokový ventil (25).

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že přetokový ventil (25) je nastavitelný.