Изобретение относится к устройствам для обработки жидких сред, например эмульсий, суспензий, в гидродинамическом кавитационном поле и может найти применение в химической, пищевой, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. The invention relates to devices for processing liquid media, for example emulsions, suspensions, in a hydrodynamic cavitation field and can find application in chemical, food, petrochemical, pulp and paper and other industries.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей смесителя за счет увеличения диапазона регулирования режимов его работы. The aim of the invention is to expand the technological capabilities of the mixer by increasing the range of regulation of the modes of its operation.
Поставленная цель достигается тем, что в проточно-кавитационном смесителе, содержащем конфузор, диффузор и проточную камеру с соосно установленным в ней на механизме осевого перемещения кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием в сторону входной части камеры, кавитатор выполнен составным из отдельных полых конусообразных или сферических элементов. При этом каждый из элементов размещен внутри предыдущего по ходу потока элемента и снабжен индивидуальным механизмом осевого перемещения. This goal is achieved by the fact that in a flow-cavitation mixer containing a confuser, a diffuser and a flow chamber with a cavitator coaxially mounted in it on the axial movement mechanism, made in the form of a truncated cone, facing a smaller base towards the inlet part of the chamber, the cavitator is made up of separate hollow conical or spherical elements. At the same time, each of the elements is placed inside the element that is upstream and is equipped with an individual axial movement mechanism.
В предлагаемом изобретении поток обрабатываемого продукта через конфузор поступает в проточную камеру, поджимается и натекает на размещенный в ней кавитатор. При обтекании потоком на кавитаторе генерируются пульсирующие перемещающиеся кавитационные каверны. Уносимые в зону повышенного давления каверны распадаются с образованием поля кавитационных микропузырьков. Высокие локальные давления (до 1000 МПа), возникающие при схлопывании кавитационных пузырьков, обуславливают эффективное диспергирующее и перемешивающее воздействие на продукт. Для обработки различных сред в зависимости от вида технологического процесса требуется различное энергетическое воздействие на них. Для дробления и измельчения, например, волокнистого сырья требуется интенсивное, "жесткое" воздействие. Меньшее энергетическое воздействие требуется для смешения, растворения, гомогенизации, например, молочных продуктов. Еще меньшее при необходимости, например, активации технологических сред в том случае, когда излишнее энергетическое воздействие может вызвать нежелательные явления. Параметрами, определяющими интенсивность энергетического воздействия кавитационной обработки на технологические среды, являются стадии кавитации и кратность обработки. Регулируя каждый из этих параметров, можно настраивать проточно-кавитационный смеситель на различный уровень энергетического воздействия. При этом расширение его технологических возможностей за счет увеличения диапазона регулирования режимов его работы обуславливается осевым перемещением полых конусообразных или сферических составных элементов кавитатора, каждый из которых размещен внутри предыдущего по ходу потока элемента и снабжен индивидуальным механизмом осевого перемещения. При этом возможно настраивать любую из ступеней кавитаторо на необходимую стадию кавитации, создавая подпор перемещением каждого последующего по ходу потока элемента кавитатора, работающего как самостоятельная ступень, или напротив, снижая его. Взаимное перемещение составных элементов кавитатора позволяет также создавать необходимое число ступеней кавитационного воздействия на продукт. Таким образом, совместное воздействие эффектов, обусловленных предложенными конструктивными особенностями и расположением составных элементов кавитатора, позволяет расширить технологические возможности на продукт в широком диапазоне и подбирать оптимальный режим его работы с учетом особенностей технологического процесса. In the present invention, the flow of the processed product through the confuser enters the flow chamber, is compressed and flows onto the cavitator located in it. When flowing around the flow on a cavitator, pulsating moving cavitation cavities are generated. Caverns carried into the high pressure zone decay with the formation of a field of cavitation microbubbles. High local pressures (up to 1000 MPa) arising from the collapse of cavitation bubbles cause an effective dispersing and mixing effect on the product. To process various media, depending on the type of technological process, a different energy impact on them is required. For crushing and grinding, for example, fibrous raw materials, an intensive, “hard” impact is required. Less energy is required for mixing, dissolving, homogenizing, for example, dairy products. Even less if necessary, for example, the activation of technological environments in the case when excessive energy exposure can cause undesirable effects. The parameters that determine the intensity of the energy impact of cavitation treatment on technological environments are the stages of cavitation and the multiplicity of processing. By adjusting each of these parameters, you can adjust the flow-cavitation mixer to a different level of energy exposure. Moreover, the expansion of its technological capabilities by increasing the range of regulation of its operation modes is determined by the axial movement of the hollow cone-shaped or spherical constituent elements of the cavitator, each of which is located inside the previous element along the flow of the element and is equipped with an individual axial movement mechanism. In this case, it is possible to tune any of the cavitator stages to the necessary stage of cavitation, creating a backwater by moving each subsequent along the flow element of the cavitator, operating as an independent stage, or, conversely, reducing it. Mutual movement of the components of the cavitator also allows you to create the required number of stages of cavitation effects on the product. Thus, the combined effect of the effects due to the proposed design features and the location of the cavitator constituent elements allows us to expand the technological capabilities of the product in a wide range and select the optimal mode of its operation, taking into account the features of the process.
На фиг. 1 и 2 изображен проточно-кавитационный смеситель (варианты), продольный разрез; на фиг. 3 вариант выполнения кавитатора в виде сферических элементов. In FIG. 1 and 2 shows a flow-cavitation mixer (options), a longitudinal section; in FIG. 3 embodiment of the cavitator in the form of spherical elements.
Проточно-кавитационный смеситель состоит из конфузора 1, сообщающегося с проточной камерой 2 с установленным в ней составным кавитатором из отдельных полых конусообразных (см. фиг. 1, 2) или сферических элементов (см. фиг. 3) 3, 4, 5. Каждый из элементов размещен внутри предыдущего по ходу потока, например, 3 в 4,4 в 5, и снабжен индивидуальным механизмом осевого перемещения 6, 7, 8. Обработанный продукт через диффузор 9 и патрубок 10 выводится из смесителя. Для подачи среды на обработку служит патрубок 11. The flow-cavitation mixer consists of a confuser 1 communicating with the flow chamber 2 with a composite cavitator installed in it from separate hollow conical (see Fig. 1, 2) or spherical elements (see Fig. 3) 3, 4, 5. Each of the elements placed inside the previous flow, for example, 3 to 4.4 to 5, and is equipped with an individual axial movement mechanism 6, 7, 8. The processed product through the diffuser 9 and the pipe 10 is removed from the mixer. To supply the medium for processing, pipe 11 serves.
Проточно-кавитационный смеситель работает следующим образом. Обрабатываемая среда через патрубок 11 и конфузор 1 поступает в проточную камеру 2 и натекает на размещенный в ней кавитатор. При обтекании кавитатора (элементов кавитатора 3, 4, 5) на его задней по ходу потока кромке генерируются кавитационные каверны. Распадаясь в зоне повышенного давления, каверны образуют поле кавитационных микропузырьков, при схлопывании которых возникают высокие локальные давления, оказывающие интенсивное перемешивающее и диспергирующее воздействие на обрабатываемую среду. Расширение технологических возможностей смесителя путем увеличения диапазона регулирования режима его работы осуществляется перемещением полых конусообразных или сферических элементов 3, 4, 5, относительно друг друга с помощью индивидуальных механизмов осевого перемещения 6, 7, 8. Это позволяет изменять стадии кавитации на кавитаторах, например, 5, 4, создавая подпор каждым последующим по ходу потока элементом кавитатора, например, соответственно 4, 3 или, напротив, снижая его. Таким образом, в каждом конкретном случае, обусловленном технологическими условиями, можно подобрать оптимальную стадию кавитации. Взаимное перемещение составных элементов кавитатора позволяет также создавать в каждом конкретном случае необходимое число ступеней кавитационного воздействия на продукт, так как каждый элемент составного кавитатора может работать как самостоятельная ступень. Обработанный продукт через диффузор 9 и патрубок 10 выводится из смесителя. Flow-cavitation mixer operates as follows. The medium being processed through the pipe 11 and the confuser 1 enters the flow chamber 2 and flows onto the cavitator located in it. During the flow around the cavitator (elements of the cavitator 3, 4, 5), cavitation cavities are generated on its backstream edge. Disintegrating in the high pressure zone, the caverns form a field of cavitation microbubbles, when they collapse, high local pressures arise, which have an intensive mixing and dispersing effect on the medium being treated. The technological capabilities of the mixer are expanded by increasing the range of regulation of its operation mode by moving hollow cone-shaped or spherical elements 3, 4, 5, relative to each other using individual axial movement mechanisms 6, 7, 8. This allows you to change the stages of cavitation on cavitators, for example, 5 , 4, creating a backwater with each subsequent along the flow element of the cavitator, for example, 4, 3, respectively, or, conversely, reducing it. Thus, in each case, due to technological conditions, it is possible to choose the optimal stage of cavitation. Mutual movement of the constituent elements of the cavitator also allows you to create in each case the necessary number of stages of cavitation effects on the product, since each element of the composite cavitator can work as an independent stage. The processed product through the diffuser 9 and the pipe 10 is discharged from the mixer.
Использование предлагаемого проточно-кавитационного смесителя в химической, пищевой, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности позволяет расширить его технологические возможности за счет увеличения диапазона регулирования его работы. The use of the proposed flow-cavitation mixer in the chemical, food, petrochemical, pulp and paper and other industries can expand its technological capabilities by increasing the range of regulation of its operation.
