RU2115176C1 - Генератор кавитации - Google Patents

Abstract

Генератор кавитации может быть использован для диспергирования и эмульгирования в химической и пищевой промышленности. Генератор кавитации содержит корпус (1) с рабочей камерой (2), в которой установлен приводной вал (5) с активатором (6). Активатор выполнен в виде диска с установленными по нормали к его боковым поверхностям цилиндрическими подвижными кавитаторами (9). Кавитаторы (9) установлены на диске с помощью обтекаемых пилонов (8) и смещены друг относительно друга по радиусу. Кавитаторы (9) перекрывают рабочую камеру с некоторым зазором от ее торцевых стенок (7). На стенках (7) установлены цилиндрические неподвижные кавитаторы (10). Периодическое проскакивание подвижных кавитаторов относительно неподвижных усиливает динамичность кавитационных зон за кавитаторами, благодаря чему повышается интенсивность кавитационной обработки. Пузырьковая кавитация возникает за кавитаторами внутри объема жидкости и не возникает на стенках камеры и активатора, что предотвращает их кавитационную эрозию. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности для диспергирования, эмульгирования, получения однородных смесей и т. д.

Известен генератор кавитации, содержащий корпус в виде изогнутой трубы с гладкими стенками и с патрубками для подвода и отвода жидкости, размещенный в нем приводной вал, установленный на последнем кавитатор, выполненный в виде крыльчатки с клиновидной формой сечения лопастей и острой передней кромкой [1].

Недостаток известного генератора - значительные удельные энергетические затраты и низкая интенсивность кавитационной обработки жидкости тогда, когда требуется непрерывная обработка жидкости в небольших количествах.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту является генератор кавитации, содержащий цилиндрический корпус с внутренней рабочей камерой и патрубками для подвода и отвода жидкости, размещенный в нем приводной вал, установленный на валу активатор-кавитатор, выполненный в виде крыльчатки, причем внутренние торцевые стенки корпуса выполнены шероховатыми, а на внутренней цилиндрической поверхности корпуса нарезаны зубья с наклоном, противоположным направлению вращения крыльчатки [2].

При работе устройства жидкость увлекается крыльчаткой во вращательное движение. Неподвижные шероховатые торцевые стенки и зубчатая цилиндрическая поверхность препятствуют вращению жидкости как единое целое.

При этом наибольшие сдвиговые напряжения в жидкости возникают вблизи зубьев на цилиндрической поверхности корпуса и на торцевых стенках корпуса и возникновение и схлапывание паровых пузырьков в жидкости имеет место преимущественно в пристенной зоне. В силу этого кавитационная обработка жидкости происходит не по всему объему внутренней камеры корпуса генератора, и, следовательно, недостаточно интенсивно, а кроме того, при работе устройства происходит кавитационная эрозия стенок самого устройства.

Таким образом, недостаток известного генератора - низкая интенсивность кавитационной обработки жидкости, а также быстрый износ оборудования.

В основу изобретения положена задача создания генератора кавитации, конструкция которого позволила бы периодически возбуждать и подавлять кавитацию во всем объеме жидкости внутри рабочей камеры.

Поставленная задача решается тем, что в генераторе кавитации, содержащем корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал, и установленный на нем активатор, согласно изобретению активатор выполнен в виде диска, на котором по нормали к его боковым поверхностям вдоль радиуса активатора на пилонах обтекаемой формы установлены подвижные цилиндры-кавитаторы с некоторым зазором от ее торцевых стенок, перекрывающие рабочую камеру, а на торцевых стенках рабочей камеры также на обтекаемых пилонах со смещением вдоль радиуса относительно подвижных установлены такие же неподвижные цилиндры-кавитаторы.

На фиг.1 и 2 приведена схема генератора кавитации.

Генератор содержит корпус 1 с рабочей камерой 2, и с патрубками для подвода жидкости 3 и для отвода жидкости 4. Внутри корпуса 1 установлен приводной вал 5 с закрепленным на нем активатором 6. На боковых поверхностях активатора 6 и на торцевых стенках 7 рабочей камеры 2 с помощью обтекаемых пилонов 8 установлены цилиндрические кавитаторы - подвижные 9 и неподвижные 10 - с соответствующим смещением их относительно друг друга по радиусу.

Предлагаемый генератор работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость подается через входной патрубок 3 в рабочую камеру 2. Приводной вал 5 с активатором 6 вращается в корпусе 1. Активатором 6 с размещенными на нем кавитаторами 9 жидкость увлекается во вращательное движение. Неподвижными стенками рабочей камеры 2 совместно с кавитаторами 10 жидкость тормозится. В результате возникает относительное движение жидкости и кавитаторов как подвижных, так и неподвижных.

При этом в этом относительном движении жидкости за кавитаторами (подвижными и неподвижными) формируются облака возникающих и схлапывающихся паровых пузырьков. Периодическое проскакивание подвижных кавитаторов относительно неподвижных усиливает динамичность кавитационных зон за кавитаторами и, тем самым, повышает интенсивность кавитационной обработки жидкости. В силу наличия обтекаемых пилонов в местах крепления кавитаторов и наличия зазоров между кавитаторами и близлежащими стенками с их свободных концов, пузырьковая кавитация возникает за кавитаторами внутри объема жидкости и не возникает на стенках камеры и активатора.

За препятствием, имеющим острые кромки и движущимся в воде с большой скоростью, формируется кавитационная полость с размерами, соизмеримыми с размерами препятствия (режим развитой кавитации). Для кавитационной обработки жидкости более предпочтительным является режим пузырьковой кавитации, при котором за препятствием образуется облако интенсивно возникающих и схлапывающихся паровых пузырьков. Поэтому в генераторе кавитации в качестве кавитаторов выбраны цилиндры, имеющие поперечное сечение с гладкой границей, например, в форме круга.

Во избежание щелевой кавитации, часто возникающей в узких зазорах, торцы цилиндров выполнены скругленными.

Обработанная жидкость отбирается из рабочей камеры через патрубок 4. В случае необходимости многократной обработки жидкости патрубки 3 и 4 могут быть соединены между собой специальным трубопроводом. Благодаря центробежным эффектам перетекание жидкости по трубопроводу в направлении от патрубка 4 к патрубку 3 будет обеспечено автоматически.

Выполнение активатора в виде диска с установленными на нем цилиндрами-кавитаторами на обтекаемых пилонах и оснащение торцевых стенок камеры аналогичными кавитаторами позволяет возбудить пузырьковую кавитацию в объеме жидкости и, тем самым, интенсифицировать процесс кавитационной обработки жидкости и защитить стенки камеры и поверхности диска-активатора от кавитационной эрозии.

Claims (3)

1. Генератор кавитации, содержащий корпус с внутренней рабочей камерой и патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и установленный на валу активатор, отличающийся тем, что активатор выполнен в виде диска, на котором по нормали к его боковым поверхностям вдоль радиуса активатора на пилонах обтекаемой формы установлены подвижные кавитаторы, перекрывающие рабочую камеру с некоторым зазором от ее торцевых стенок, а на торцевых стенках рабочей камеры также на обтекаемых пилонах установлены подобные неподвижные кавитаторы.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что подвижные и неподвижные кавитаторы в поперечном сечении имеют форму круга.

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что торцы кавитаторов выполнены скругленными.

Images