RU2085273C1 - Ultrasonic activator - Google Patents
Ultrasonic activator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2085273C1 RU2085273C1 RU9595109892A RU95109892A RU2085273C1 RU 2085273 C1 RU2085273 C1 RU 2085273C1 RU 9595109892 A RU9595109892 A RU 9595109892A RU 95109892 A RU95109892 A RU 95109892A RU 2085273 C1 RU2085273 C1 RU 2085273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holes
- impeller
- stator
- rotor
- activator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике создания колебаний в жидкости, а именно к ультразвуковому активатору. The invention relates to techniques for creating oscillations in a liquid, namely to an ultrasonic activator.
В настоящее время известны гидродинамические роторные ультразвуковые активаторы, которые являются наиболее простыми высокопроизводительными аппаратами для осуществления различных химико-технологических процессов, протекающих в жидкости [1, 2] Каждый указанный активатор содержит одну рабочую камеру с установленными в ней статором и ротором и обеспечивает интенсивность ультразвукового излучения на уровне 10 50 кВт/м2. Повысить интенсивность излучения в данных устройствах невозможно из-за большого гидравлического сопротивления ротора и статора.At present, hydrodynamic rotary ultrasonic activators are known, which are the simplest high-performance devices for carrying out various chemical-technological processes occurring in liquids [1, 2] Each specified activator contains one working chamber with a stator and a rotor installed in it and ensures the intensity of ultrasonic radiation at the level of 10 50 kW / m 2 . It is impossible to increase the radiation intensity in these devices due to the high hydraulic resistance of the rotor and stator.
Известен ультразвуковой активатор, предназначенный для смешивания по меньшей мере двух жидких веществ с проведением или возбуждением реакции в процессе смешивания [3]
Указанный активатор содержит расположенные в корпусе по меньшей мере две рабочие камеры, сообщенные между собой посредством каналов. Корпус снабжен впусками и выпуском. В каждой камере имеется статор и закрепленный на приводном валу ротор. Статор и ротор представляют собой диски с отверстиями для прохода жидкости, коаксиально установленные в корпусе устройства. Кроме того, активатор содержит два отдельно стоящих рабочих колеса центробежного насоса, установленных на приводном валу последовательно с дисками ротора. Диски ротора и статора расположены на входе в рабочие колеса, то есть в полости всасывания.Known ultrasonic activator designed to mix at least two liquid substances with the conduct or initiation of the reaction in the mixing process [3]
The specified activator contains located in the housing at least two working chambers, interconnected via channels. The housing is equipped with inlets and outlets. Each chamber has a stator and a rotor fixed to the drive shaft. The stator and rotor are disks with holes for the passage of fluid, coaxially mounted in the device. In addition, the activator contains two separate impellers of a centrifugal pump mounted on the drive shaft in series with the rotor disks. The rotor and stator disks are located at the entrance to the impellers, that is, in the suction cavity.
В процессе вращения ротора в жидкости в зонах, расположенных между отверстиями ротора и статора, возникают сдвиговые деформации, воздействие которых на жидкость приводит практически к идеальному перемешиванию различных компонентов смеси и их равномерному распределению по всему об'ему жидкости. Расположение ротора и статора во всасывающей полости рабочего колеса центробежного насоса позволяет ускорить процесс перемешивания смеси за счет насыщения ее парами и растворенными газами, которые начинают выделяться из смеси при пониженном давлении, создаваемом центробежным насосом во всасывающей полости рабочего колеса. During the rotation of the rotor in the liquid in the zones located between the holes of the rotor and the stator, shear deformations arise, the effect of which on the liquid leads to almost perfect mixing of the various components of the mixture and their uniform distribution over the entire volume of the liquid. The location of the rotor and stator in the suction cavity of the impeller of the centrifugal pump allows you to speed up the process of mixing the mixture by saturating it with vapors and dissolved gases, which begin to stand out from the mixture under reduced pressure created by the centrifugal pump in the suction cavity of the impeller.
Однако использовать данное устройство для осуществления других, более энергоемких технологических процессов, не представляется возможным из-за ограничений, налагаемых его конструктивным выполнением. Так, повысить энергию акустических колебаний, возникающих при взаимодействии ротора и статора невозможно
во-первых, из-за того, что статор и ротор расположены во всасывающей полости рабочего колеса центробежного насоса, где создается недостаточный перепад давлений;
во-вторых, из-за того, что на одно рабочее колесо, которое создает поток жидкости, приходится несколько пар дисков ротора и статора, которые преобразуют энергию постоянного потока в энергию акустических колебаний, что приводит к снижению перепада давления на одну пару статор ротор;
в-третьих, из-за того, что конструкция дисков ротора и статора указанного устройства обладает большим гидравлическим сопротивлением, на определение которого бесполезно затрачивается энергия насоса;
в-четвертых, из-за того, что каналы, соединяющие последовательно установленные в камерах группы дисков ротора и статора, выполнены без специального профилирования и потому обладают большим гидравлическим сопротивлением.However, it is not possible to use this device to implement other, more energy-intensive technological processes due to the restrictions imposed by its design. So, it is impossible to increase the energy of acoustic vibrations arising from the interaction of the rotor and stator
firstly, due to the fact that the stator and rotor are located in the suction cavity of the impeller of the centrifugal pump, where insufficient pressure differential is created;
secondly, due to the fact that on one impeller, which creates a fluid flow, there are several pairs of rotor and stator disks, which convert the energy of a constant flow into the energy of acoustic vibrations, which leads to a decrease in the pressure drop of one pair of stator rotor;
thirdly, due to the fact that the design of the rotor and stator disks of the specified device has a large hydraulic resistance, the determination of which the pump energy is useless;
fourthly, due to the fact that the channels connecting the rotor and stator disk groups that are sequentially installed in the chambers are made without special profiling and therefore have high hydraulic resistance.
Кроме того, несмотря на многоступенчатую обработку смеси в данном устройстве время пребывания жидкости в зоне обработке определяется отношением объема этой зоны к объемной производительности устройства и составляет 0,4 2 с. Этого времени недостаточно для осуществления более энергоемких технологических процессов. In addition, despite the multi-stage processing of the mixture in this device, the residence time of the liquid in the processing zone is determined by the ratio of the volume of this zone to the volumetric productivity of the device and is 0.4 2 s. This time is not enough to implement more energy-intensive technological processes.
Существуют химико-технологические процессы, энергия активации которых находится в пределах 100 400 кДж/моль и более. Для интенсификации таких энергоемких технологических процессов требуется ультразвуковое излучение с интенсивностью, равной или более 1 МВт/м2. Только в этом случае ультразвуковое воздействие становится экономически выгодным.There are chemical-technological processes, the activation energy of which is in the range of 100,400 kJ / mol or more. To intensify such energy-intensive technological processes, ultrasonic radiation with an intensity equal to or more than 1 MW / m 2 is required. Only in this case, the ultrasonic effect becomes economically viable.
В основу изобретения поставлена задача создания ультразвукового активатора с таким конструктивным выполнением, которое позволило бы повысить интенсивность ультразвукового излучения до и более 1 МВт/м2.The basis of the invention is the task of creating an ultrasonic activator with such a design that would increase the intensity of ultrasonic radiation to and more than 1 MW / m 2 .
Эта задача решена созданием ультразвукового активатора, содержащего по меньшей мере две расположенные в корпусе и сообщенные между собой рабочие камеры, первая из которых имеет входной патрубок, а последняя выходной патрубок, при этом в каждой рабочей камере установлены статор и закрепленный на приводном валу ротор, имеющие расположенные одно напротив другого отверстия для прохода жидкости, при этом согласно изобретению каждый ротор представляет собой рабочее колесо центробежного насоса, имеющее на выходе жестко закрепленное кольцо с отверстиями для прохода жидкости, ширина каждого из которых равна ширине каждого отверстия статора, а общая площадь отверстий кольца ротора равна общей площади отверстий статора и составляет 0,1 0,7 площади входа в соответствующее рабочее колесо, причем шаг отверстий кольца ротора и шаг отверстий статора равен 2 2,25 ширины этих отверстий, при этом рабочие камеры сообщены между собой посредством диффузоров, связывающих выход предыдущего рабочего колеса с входом последующего рабочего колеса, а выход последнего рабочего колеса связан с входом первого рабочего колеса посредством диффузора, снабженного дросселем, расположенным после выходного патрубка. This problem was solved by creating an ultrasonic activator containing at least two working chambers located in the housing and communicated with each other, the first of which has an inlet pipe and the last one with an outlet pipe, and a stator and a rotor fixed to the drive shaft are installed in each working chamber. located one opposite the other holes for the passage of fluid, while according to the invention, each rotor is an impeller of a centrifugal pump, having at the output a rigidly fixed ring with holes for the passage of fluid, the width of each of which is equal to the width of each hole of the stator, and the total area of the holes of the rotor ring is equal to the total area of the holes of the stator and is 0.1 0.7 of the area of entry into the corresponding impeller, and the pitch of the holes of the rotor ring and the pitch of the stator holes equal to 2.25 of the width of these holes, while the working chambers are interconnected by diffusers connecting the output of the previous impeller with the input of the subsequent impeller, and the output of the last impeller is connected to the input the first impeller through a diffuser provided with a throttle located downstream of the outlet pipe.
В результате указанного конструктивного выполнения ультразвукового активатора становится возможным повысит интенсивность ультразвукового излучения до 1 МВт/м2 и более, в результате чего значительно повышается производительность устройства.As a result of this structural design of the ultrasonic activator, it becomes possible to increase the intensity of ultrasonic radiation to 1 MW / m 2 or more, resulting in a significantly increased productivity of the device.
Это происходит следующим образом. This happens as follows.
При включении активатора жидкость поступает через входной патрубок на вход первого рабочего колеса, которое создает в жидкости давление. Под действием созданного давления жидкость с определенной скоростью, пропорциональной корню квадратному из разности между давлением жидкости до и после ротора, протекает через выходные отверстия кольца ротора. При вращении ротора его отверстия периодически открываются и закрываются статором. When the activator is turned on, the fluid enters through the inlet pipe to the inlet of the first impeller, which creates pressure in the fluid. Under the action of the created pressure, a fluid with a certain speed proportional to the square root of the difference between the fluid pressure before and after the rotor flows through the outlet openings of the rotor ring. When the rotor rotates, its openings periodically open and close by the stator.
В момент закрытия отверстий вылетевшие струйки жидкости, двигаясь по инерции, пытаются оторваться от статора. При этом струйки растягиваются в области, прилегающей к статору. В том случае, когда напряжение растяжения превысит предел прочности жидкости на растяжение, произойдет разрыв сплошности жидкости и образуется каверна-кавитационный пузырек. В первую половину своего существования пузырек увеличивается в своих размерах и заполняется парами жидкости и газами, растворенными в ней. At the moment of closing the openings, streams of liquid that have flown out, moving by inertia, try to tear themselves away from the stator. In this case, the trickles are stretched in the area adjacent to the stator. In the case when the tensile stress exceeds the tensile strength of the liquid, the continuity of the liquid will break and a cavity-cavitation bubble will form. In the first half of its existence, the bubble grows in size and is filled with vapor of liquid and gases dissolved in it.
В момент открытия отверстий ротора вылетающие струйки жидкости сжимают среду, находящуюся на пути их следования, в том числе и кавитационные пузырьки, образованные в предыдущий полупериод колебания давления. At the moment of opening of the rotor openings, the escaping streams of liquid compress the medium that is in their path, including cavitation bubbles formed in the previous half-period of pressure fluctuation.
В процессе сжатия кавитационный пузырек работает как ускоритель вещества, содержащегося в его стенках. При сжатии пузырька его стенки приобретают определенную скорость по направлению к центру. В момент исчезновения пузырька, когда диаметрально противоположные участки стенок пузырька сталкиваются, происходит преобразование кинетической энергии движущейся жидкости, которая затрачивается на осуществление определенного химико-технологического процесса. В зависимости от уровня энергии активации процесса необходимо готовить и захлопывать кавитационные пузырьки с соответствующей энергией. Повысить энергию кавитационного пузырька можно путем увеличения скорости его захлопывания, которая увеличивается при увеличении давления сжатия, то есть при увеличении интенсивности ультразвукового излучения. Для этого в устройстве используется последовательное повышение давления в нескольких последовательно установленных рабочих колесах камерах с соответствующими роторами и статорами. In the process of compression, the cavitation bubble works as an accelerator of the substance contained in its walls. When a bubble is compressed, its walls acquire a certain speed towards the center. At the moment of disappearance of the bubble, when diametrically opposite sections of the walls of the bubble collide, the kinetic energy of the moving fluid is converted, which is spent on the implementation of a certain chemical-technological process. Depending on the level of activation energy of the process, it is necessary to prepare and slam cavitation bubbles with the corresponding energy. The energy of the cavitation bubble can be increased by increasing the speed of its collapse, which increases with increasing compression pressure, that is, with increasing intensity of ultrasonic radiation. To do this, the device uses a sequential increase in pressure in several successively mounted impellers of the chambers with the corresponding rotors and stators.
С этой же целью в устройстве используется снижение гидравлического сопротивления каналов, соединяющих последовательно расположенные рабочие колеса, которое достигается специальным профилированием этих каналов, то есть выполнением этих каналов в виде диффузоров. For the same purpose, the device uses a decrease in the hydraulic resistance of the channels connecting successively arranged impellers, which is achieved by special profiling of these channels, that is, by making these channels in the form of diffusers.
Кроме того, интенсивность ультразвукового излучения повышается за счет конструктивного выполнения, дающего возможность возврата части обработанной жидкости в первую рабочую камеру и ее многократной обработки в замкнутом циркуляционном контуре. За счет этого так же увеличивается скорость жидкости на выходе из отверстий ротора в каждой рабочей камере, так как скорость жидкости пропорциональна величина потока жидкости при постоянной площади отверстий ротора и статора. In addition, the intensity of ultrasonic radiation increases due to the structural design, which makes it possible to return part of the treated liquid to the first working chamber and its multiple processing in a closed circulation loop. Due to this, the fluid velocity at the outlet of the rotor holes in each working chamber also increases, since the fluid velocity is proportional to the magnitude of the fluid flow with a constant area of the rotor and stator openings.
Кроме того, указанное соединение последней рабочей камеры с первой увеличивает время обработки жидкости пропорционально кратности циркуляции и увеличивает интенсивность ультразвукового излучения за счет увеличения скорости движения жидкости через отверстия ротора и статора каждого рабочего колеса, так как указанная интенсивность находится в квадратичной зависимости от колебательной скорости (превращение постоянного потока жидкости в переменный осуществляется в процессе взаимодействия ротора со статором). In addition, the specified connection of the last working chamber with the first increases the fluid treatment time in proportion to the frequency of circulation and increases the intensity of ultrasonic radiation due to an increase in the fluid velocity through the rotor and stator openings of each impeller, since the indicated intensity is in a quadratic dependence on the vibrational velocity (transformation a constant flow of fluid into the variable is carried out during the interaction of the rotor with the stator).
Скорость жидкости на выходе из отверстий ротора увеличивают путем выбора размеров отверстий колеса ротора и отверстий статора в указанных выше пределах. The fluid velocity at the outlet of the rotor holes is increased by selecting the sizes of the rotor wheel holes and the stator holes in the above ranges.
Указанные выше конструктивные особенности позволяют увеличить интенсивность ультразвука до и более 1 МВт/м2.The above design features allow you to increase the ultrasound intensity to and more than 1 MW / m 2 .
Целесообразно, чтобы статор представлял собой кольцо с отверстиями для прохода жидкости, жестко закрепленное в корпусе устройства напротив кольца ротора. It is advisable that the stator be a ring with holes for the passage of fluid rigidly fixed in the housing of the device opposite the rotor ring.
Такое конструктивное выполнение позволяет уменьшить потери в процессе преобразования постоянного потока в переменный за счет уменьшения непроизводительных перетоков жидкости. Such a constructive implementation allows to reduce losses in the process of converting a constant flow into a variable by reducing unproductive fluid flows.
Желательно, чтобы все диффузоры были выполнены лопаточными или спиральными улиткообразными либо представляли собой их сочетание. It is desirable that all diffusers were made scapular or spiral cochlear or represented a combination of both.
Интенсивность ультразвукового излучения пропорциональна квадрату амплитуды колебательной скорости жидкости, протекающей через отверстия ротора-статора. Скорость жидкости зависит от перепада давления (энергии), создаваемого рабочим колесом. Чем меньше энергии потеряет жидкость, проходя по каналам устройства, тем выше может быть интенсивность ультразвукового излучения. Лопаточные или спиральные диффузоры, связывающие рабочие камеры устройства, предназначены для снижения гидравлических потерь, а в конечном счете, для повышения интенсивности ультразвукового излучения. The intensity of ultrasonic radiation is proportional to the square of the amplitude of the vibrational velocity of the fluid flowing through the holes of the rotor-stator. The fluid speed depends on the pressure drop (energy) created by the impeller. The less energy a liquid loses when passing through the channels of a device, the higher the intensity of ultrasonic radiation can be. Spatula or spiral diffusers connecting the working chambers of the device are designed to reduce hydraulic losses, and ultimately, to increase the intensity of ultrasonic radiation.
Благоприятно, чтобы наружная поверхность корпуса активатора была покрыта слоем звуко- и теплоизоляционного материала. It is favorable that the outer surface of the activator housing be covered with a layer of sound and heat insulation material.
Звуко- и теплоизоляция устройства предназначена для снижения потерь звуковой и тепловой энергии. Экономия звуковой энергии прямо связана с повышением интенсивности ультразвукового излучения в рабочих камерах. Экономия тепла через скорость жидкости тоже приводит к повышению интенсивности ультразвукового излучения. Sound and heat insulation of the device is designed to reduce the loss of sound and thermal energy. The saving of sound energy is directly related to the increase in the intensity of ultrasonic radiation in the working chambers. Saving heat through the fluid velocity also leads to an increase in the intensity of ultrasonic radiation.
При одновременной обработке большого количества жидкой среды необходимо значительно увеличивать габариты рабочих камер. В этом случае целесообразно каждую рабочую камеру разместить в автономном корпусе, а рабочее колесо каждой камеры разместить на автономном приводном валу. While processing a large amount of liquid medium, it is necessary to significantly increase the dimensions of the working chambers. In this case, it is advisable to place each working chamber in an autonomous housing, and to place the impeller of each chamber on an autonomous drive shaft.
Таким образом, указанное конструктивное выполнение ультразвукового активатора позволяет значительно повысить интенсивность ультразвукового излучения (до 1 МВт/м2 и более), увеличить время воздействия ультразвука на обрабатываемую жидкость, расширить область применения активатора для осуществления химико-технологических процессов, энергия активации которых находится в пределах 100 400 кДж/моль, значительно увеличить производительность устройства.Thus, the indicated design of the ultrasonic activator can significantly increase the intensity of ultrasonic radiation (up to 1 MW / m 2 or more), increase the exposure time of the ultrasound to the treated liquid, and expand the scope of the activator for the implementation of chemical-technological processes, the activation energy of which is within 100 400 kJ / mol, significantly increase the productivity of the device.
На фиг. 1 схематично изображен ультразвуковой активатор, выполненный согласно изобретению, поперечное сечение; на фиг. 2 место А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, вид сверху, развертка; на фиг. 4 разрез IV-IV на фиг. 1, корпус и приводной вал условно не показаны; на фиг. 5 разрез V-V на фиг. 1, корпус и приводной вал условно не показаны; на фиг. 6 разрез VI-VI на фиг. 1, корпус и приводной вал условно не показаны; на фиг.7 то же, что на фиг. 1, вариант выполнения. In FIG. 1 schematically shows an ultrasonic activator made according to the invention, a cross section; in FIG. 2 place A in FIG. one; in FIG. 3 the same, top view, scan; in FIG. 4 is a section IV-IV in FIG. 1, the housing and the drive shaft are conventionally not shown; in FIG. 5 is a section V-V in FIG. 1, the housing and the drive shaft are conventionally not shown; in FIG. 6, section VI-VI in FIG. 1, the housing and the drive shaft are conventionally not shown; FIG. 7 is the same as in FIG. 1, an embodiment.
Ультразвуковой активатор, выполненный согласно изобретению, имеет корпус 1 (фиг. 1), в котором посредством перегородок 2, 3 образованы рабочие камеры 4. Количество рабочих камер 4 зависит от плотности обрабатываемой жидкости. Чем больше ее плотность, тем больше количество камер 4. На фиг. 1 изображены четыре сообщенные между собой рабочие камеры 4, в каждой из которых установлены закрепленный на приводном валу 5 ротор 6 и статор 7. Каждый ротор 6 представляет собой рабочее колесо 8 центробежного насоса, на выходе которого жестко закреплено кольцо 9 (фиг. 2) с отверстиями 10 для прохода обрабатываемой жидкости. Кольцо 9 может быть выполнено за одно целое с рабочим колесом 8 (фиг. 1). Статор 7 также представляет собой кольцо 11 с отверстиями 12 для прохода обрабатываемой жидкости, жестко закрепленное в корпусе 1 ультразвукового активатора напротив кольца 9 ротора 6. An ultrasonic activator made according to the invention has a housing 1 (Fig. 1), in which working chambers 4 are formed by means of partitions 2, 3. The number of working chambers 4 depends on the density of the liquid being treated. The higher its density, the greater the number of chambers 4. In FIG. 1 shows four interconnected working chambers 4, in each of which a
Ширина (a) (фиг. 3) отверстий 10 кольца 9 ротора 6 равна ширине отверстий 12 (фиг. 1) кольца 11 статора 7. Общая площадь отверстий 10 кольца 9 ротора 6 равна общей площади отверстий 12 кольца 11 статора 7 и составляет 0,1 0,7 площади входа в соответствующее рабочее колесо 8. Шаг (b) (фиг. 3) отверстий 10 кольца 9 ротора 6 и отверстий 12 (фиг. 1) кольца 11 статора 7 равен 2 2,25 ширины этих отверстий 10, 12. The width (a) (Fig. 3) of the
Выбором размеров отверстий 10, 12 колец 9, 11 ротора 6 и статора 7 соответственно регулируют скорость движения обрабатываемой жидкости и тем самым регулируют интенсивность ультразвукового излучения от 0,1 МВт/м2 в сторону увеличения. Однако предложенное соотношение общей площади отверстий 10, 12 колец 9, 11 ротора 6 и статора 7 и площади входа в соответствующее рабочее колесо 8 следует применять дифференцировано. Большая площадь отверстий 10 кольца 9 ротора 6 соответствуют первым рабочим колесам 8 от входа в ультразвуковой активатор, а меньшая площадь последним рабочим колесам 8. Меньшие перемычки (c) (фиг. 3) между отверстиями 10 кольца 9 ротора 6 соответствуют большим диаметрам рабочих колес 8 (фиг. 1) и большой частоте их вращения. Уменьшая общую площадь отверстий 10, 12 колец 9, 11 ротора 6 и статора 7 до 0,1 площади входа в соответствующее рабочее колесо 8, увеличивают скорость жидкости на выходе из отверстий 10, 12 и тем самым увеличивают интенсивность ультразвукового излучения. Увеличивая общую площадь отверстий 10, 12 до 0,7 площади входа в соответствующее рабочее колесо 8, уменьшают интенсивность ультразвукового излучения до 1 МВт/м2. При увеличении общей площади отверстий 10, 12 более 0,7 площади входа в соответствующее рабочее колесо 8 процесс кавитации в жидкости не возникает и рабочий процесс прекращается. Уменьшение общей площади отверстий 10, 12 менее 0,1 площади входа в соответствующее рабочее колесо 8 нецелесообразно, так как потери в этом случае растут быстрее, чем интенсивность ультразвукового излучения. Шаг (b) (фиг. 3) отверстий 10 кольца 9 ротора 6 равен сумме ширины (a) этого отверстия 10 и перемычки (c) между отверстиями 10. При шаге (b) отверстий 10 меньше двух ширин (a) этих отверстий 10 ширина перемычки (c) между отверстиями 10 становится меньше ширины (a) самого отверстия 10 и, следовательно, перемычка (c) не будет полностью перекрывать противоположное отверстие 12 (фиг. 1) статора 7. Это приведет к непроизводительным перетокам жидкости (потерям) и к снижению интенсивности ультразвукового излучения. При шаге отверстий 10 (фиг. 3) больше 2,25 ширин (a) этих отверстий 10, ширина перемычки (c) становится значительно больше ширины (a) самого отверстия 10. Большую часть периода работы отверстие 10 остается закрытым. При этом увеличивается гидравлическое сопротивление решетки отверстий 10, снижаются колебательная скорость и интенсивность звука ультразвукового излучения. Поскольку зависимости скорости жидкости от гидравлического сопротивления каналов и интенсивности ультразвукового излучения от скорости жидкости квадратичные, то интенсивность ультразвукового излучения от гидравлического сопротивления меняется в четвертой степени и, следовательно, при увеличении шага отверстий 10 больше 2,25 ширины этих отверстий интенсивность ультразвукового излучения резко снизится.By choosing the sizes of the
Рабочие камеры 4 сообщены между собой посредством диффузоров 13, преобразующих кинетическую энергию жидкости в потенциальную и связующих выход 14 предыдущего рабочего колеса 8 с входом 15 последующего рабочего колеса 8. Первая рабочая камера 4 имеет входной патрубок 16. Выход 14 последнего рабочего колеса 8 связан с входом 15 первого рабочего колеса 8 посредством диффузора 13, снабженного дросселем 17 и выходным патрубком 18, расположенным между дросселем 17 и последним рабочим колесом 8. Диффузоры 13, связывающие все рабочие камеры 8 (в том числе последнюю с первой), выполнены лопаточными (как изображено на фиг. 4, позиция 13a), или спиральными улиткообразными (как изображено на фиг. 5, позиция 13в), или представляют собой комбинацию лопаточного и спирального улиткообразного диффузоров 13 (фиг. 6). The working chambers 4 are interconnected by means of
Форма диффузоров 13 зависит от интенсивности ультразвукового излучения, которую необходимо получить, габаритов ультразвукового активатора и скорости вращения рабочих колес 8. The shape of the
Наружная поверхность корпуса 1 ультразвукового активатора покрыта слоем 19 звуко- и теплоизоляционного материала и защищена металлическим кожухом 20. The outer surface of the housing 1 of the ultrasonic activator is covered with a layer 19 of sound and heat insulation material and is protected by a metal casing 20.
При одновременной обработке большого количества жидкой среды необходимо значительно увеличить габариты рабочих камер. В этом случае целесообразно каждую рабочую камеру 21 (фиг. 7) выполнить в собственном корпусе 22, а рабочее колесо 8 каждой камеры 21 разместить на автономном приводном валу 23. While processing a large amount of liquid medium, it is necessary to significantly increase the dimensions of the working chambers. In this case, it is advisable to each working chamber 21 (Fig. 7) to execute in its
Ультразвуковой активатор работает следующим образом. Ultrasonic activator operates as follows.
Обрабатываемую жидкость подают во входной патрубок 16 активатора, откуда она попадает последовательно на все рабочие колеса 8, вращающиеся на одном или нескольких приводных валах 5, 23. При этом жидкость на каждом рабочем колесе 8 приобретает определенное количество кинетической энергии, которая при проходе жидкости через систему периодически совпадающих и перекрывающих отверстий 10, 12 колец 9, 11 роторов 6 и статоров 7, частично превращается в энергию упругих колебаний жидкости. Оставшаяся часть кинетической энергии жидкости с помощью спиральных улиткообразных или лопаточных диффузоров 13, 13a, 13b, установленных за каждым рабочим колесом 8, преобразуется в потенциальную энергию статического давления. Для эффективного использования звуковой энергии, производимой каждой парой ротор 6 статор 7, необходимо поддерживать оптимальное статическое давление, которое определяется конкретными физическими свойствами обрабатываемой жидкости. Время обработки жидкости определяется временем прохождения жидкости по всему рабочему тракту активатора, которое может быть увеличено для части обрабатываемой жидкости за счет многократного прохождения рабочего тракта активатора с помощью трубы, соединяющей выходной патрубок 18 активатора с его входным патрубком 16. Кратность циркуляции регулируется дросселем 17. Обработанная в активаторе жидкость выводится через выходной патрубок 18. Для уменьшения потерь энергии в окружающее пространство наружная поверхность корпуса 1 активатора защищена слоем 19 звуко- и теплоизоляции. The processed fluid is fed into the inlet pipe 16 of the activator, from where it enters sequentially on all the
Многоступенчатая конструкция активатора позволяет примерно в 20 1000 раз повысить интенсивность ультразвукового излучения, в 10 1000 раз увеличить время воздействия звука на обрабатываемую проточную среду, поднять КПД активатора до 50 60% то есть в 1,5 2 раза. The multi-stage design of the activator makes it possible to increase the intensity of ultrasonic radiation by about 20 1000 times, increase the time of sound exposure to the processed flow medium by 10 1000 times, and raise the activator efficiency to 50–60%, that is, 1.5–2 times.
Настоящее изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности для осуществления химико-технологических процессов, основанных на использовании воздействия ультразвукового излучения на вещество и на характер протекания физико-химических процессов. Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано для осуществления химических и физических превращения с энергией активации 100 400 кДж/моль. The present invention can be used in various industries for the implementation of chemical-technological processes based on the use of the effects of ultrasonic radiation on a substance and on the nature of the course of physicochemical processes. Most effectively, the present invention can be used to carry out chemical and physical transformations with an activation energy of 100,400 kJ / mol.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9595109892A RU2085273C1 (en) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | Ultrasonic activator |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9595109892A RU2085273C1 (en) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | Ultrasonic activator |
| PCT/RU1992/000195 WO1994009894A1 (en) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | Ultrasonic activator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95109892A RU95109892A (en) | 1997-01-20 |
| RU2085273C1 true RU2085273C1 (en) | 1997-07-27 |
Family
ID=26653618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU9595109892A RU2085273C1 (en) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | Ultrasonic activator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2085273C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD3859G2 (en) * | 2007-04-23 | 2009-11-30 | Институт Сельскохозяйственной Техники "Mecagro" | Device for homogenization and cavitational dispersion of liquid mixtures |
-
1992
- 1992-11-02 RU RU9595109892A patent/RU2085273C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1519767, кл. B 01 F 7/28, 1989. Авторское свидетельство СССР N 1044341, кл. B 06 B 1/18, 1983. Патент ФРГ N 3717058, кл. B 01 F 5/06, 1988. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD3859G2 (en) * | 2007-04-23 | 2009-11-30 | Институт Сельскохозяйственной Техники "Mecagro" | Device for homogenization and cavitational dispersion of liquid mixtures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95109892A (en) | 1997-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8042989B2 (en) | Multi-stage cavitation device | |
| US20040062647A1 (en) | Roto-dynamic fluidic systems | |
| AU643376B2 (en) | Vessel agitator for early hydration of concentrated liquid gelling agent | |
| EP0673677A1 (en) | Ultrasonic activator | |
| US5385443A (en) | Centrifugal liquid pump with internal gas injection assembly | |
| US2559864A (en) | Production of high frequency waves in a liquid medium | |
| RU2085273C1 (en) | Ultrasonic activator | |
| Kurniawan et al. | Improvement of centrifugal pump performance through addition of splitter blades on impeller pump | |
| RU1773469C (en) | Rotary apparatus | |
| DE69422187D1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR MIXING A LIQUID IN A PULP MIX | |
| RU2329862C2 (en) | Disperser-activator | |
| RU2280823C2 (en) | Power production method and device and device control system | |
| RU2146967C1 (en) | Rotary pulsation acoustic apparatus (versions) | |
| SU993992A2 (en) | Apparatus for continuous mixing of viscous liquids | |
| SU1494952A1 (en) | Cavitation mixer | |
| RU2371240C2 (en) | Method of hydrodynamic action at working fluid and rotor device for its realisation | |
| RU2019281C1 (en) | Hydraulic-shock rotor apparatus | |
| RU2146170C1 (en) | Acoustic rotary pulsation apparatus (versions) | |
| RU2248847C1 (en) | Apparatus for disintegrating hard materials and producing finely divided systems and emulsions | |
| RU2304261C1 (en) | Method and device for heat and mass exchange | |
| RU2116518C1 (en) | Centrifugal pump impeller | |
| RU2050959C1 (en) | Water hummer rotor apparatus | |
| RU2429066C1 (en) | Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium | |
| JPS56147620A (en) | Method and apparatus for regulating concentration | |
| RU2334177C2 (en) | Cavitational heat generator |