RU2221633C2

RU2221633C2 - Ultrasonic flow-type disperser

Info

Publication number: RU2221633C2
Application number: RU2001117271/15A
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Червоненко; М.Г. Червоненко; Н.Е. Червоненко
Original assignee: Червоненко Георгий Николаевич; Червоненко Михаил Георгиевич; Червоненко Наталия Ефимовна
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2004-01-20
Also published as: WO2003013709A2

Abstract

FIELD: ultrasonic dispersers for homogenization of heavy fuels, liquid mixtures or milk, water-and-fuel emulsions; decontamination of potable water and pasteurization of juices; manufacture of paints, lubricants and various emulsions for chemical and food- processing industries. SUBSTANCE: proposed device has piezo-transducers with cover plates made integral with concentrators at varying inner sections; concentrators are provided with axial holes. Secured acoustically rigidly and detachably on outlet end faces of concentrators are resonance membranes with flow-through holes. Formed on either side of resonance membranes are slotted clearances due to acoustic transparence diaphragms and circular clearances. Device may be provided with focusing systems, cavitation activators, half- wave probes, half-wave resonators and additional high-frequency radiators. EFFECT: improved quality of cavitation treatment of materials. 9 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области ультразвуковой техники и может быть использовано для гомогенизации тяжелых топлив или молока; приготовления высококачественной водотопливной эмульсии для дизельных двигателей, а также топок ТЭЦ и котельных на мазуте; пастеризации питьевой воды, соков и других жидких продуктов питания; изготовления высококачественных красок, смазок, пищевых, кормовых, фармацевтических и иных эмульсий и суспензий; в химической промышленности для интенсификации химических реакций и получения новых видов соединений; в первичной нефтепереработке для увеличения выхода светлых топлив; для приготовления стойких буровых растворов и других аналогичных технологий. The invention relates to the field of ultrasonic technology and can be used to homogenize heavy fuels or milk; preparation of high-quality water-fuel emulsion for diesel engines, as well as furnaces of thermal power plants and boiler rooms on fuel oil; pasteurization of drinking water, juices and other liquid food products; the manufacture of high-quality paints, lubricants, food, feed, pharmaceutical and other emulsions and suspensions; in the chemical industry to intensify chemical reactions and obtain new types of compounds; in primary refining to increase the yield of light fuels; for the preparation of persistent drilling fluids and other similar technologies.

Известно устройство для ультразвукового эмульгирования (Заявка Японии 62-58375, кл. В 01 F 11/02, опубл. в 1987 г.), состоящее из вибратора с накладками, одна из которых выполнена заодно с концентратором с осевым отверстием. A device for ultrasonic emulsification (Application of Japan 62-58375, class B 01 F 11/02, published in 1987), consisting of a vibrator with pads, one of which is made integral with the hub with an axial hole.

К недостаткам этого устройства следует отнести малую производительность, низкое качество получаемой эмульсии и высокие энергетические затраты как результат низкого электроакустического КПД. The disadvantages of this device include low productivity, low quality of the resulting emulsion and high energy costs as a result of low electro-acoustic efficiency.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для ультразвуковой обработки жидкости (Патент РФ 2061537, кл. В 01 F 11/02, опубл. 16.06.96), содержащее подключенный к генератору армированный шпильной с осевым отверстием пьезопреобразователь (вибратор) с двумя симметрично и соосно расположенными концентраторами, изготовленными заодно с накладками и осевыми отверстиями с перегородками на выходных торцах и отверстиями в них. The closest in technical essence is a device for ultrasonic liquid treatment (RF Patent 2061537, class B 01 F 11/02, publ. 06/16/96), containing a piezoelectric transducer (vibrator) connected to the generator with an axial bore with an axial hole and two symmetrically and coaxially located hubs, made at the same time with pads and axial holes with partitions on the output ends and holes in them.

Недостатки этого устройства, хотя и в меньшей мере, свойственны предыдущему аналогу. The disadvantages of this device, although to a lesser extent, are characteristic of the previous analogue.

Основным положительным эффектом предлагаемого изобретения является существенное улучшение кавитационной обработки протекающей через вибратор жидкости и улучшение энергетических показателей устройства, а также возможность кавитационной обработки жидкости, нагретой до высоких температур. The main positive effect of the invention is a significant improvement in the cavitation treatment of the fluid flowing through the vibrator and the improvement of the energy performance of the device, as well as the possibility of cavitation treatment of the liquid heated to high temperatures.

Положительные эффекты достигаются тем, что вся протекающая через вибратор жидкость как минимум четырежды протекает по инициирующей поверхности вибратора и вблизи твердых поверхностей, а также за счет увеличения активной составляющей сопротивления излучения и оптимального согласования вибратора с нагрузкой. В некоторых модификациях заявляемого устройства дополнительный положительный эффект достигается прохождением обрабатываемой жидкости через два фокальных пятна на входе и выходе устройства и два полуволновых резонатора, а также за счет двукратного дополнительного наложения высокочастотных ультразвуковых колебаний на обрабатываемую жидкость и тепловой изоляции пьезокерамики от протекающей через вибратор горячей жидкости. Positive effects are achieved by the fact that all the fluid flowing through the vibrator flows at least four times along the initiating surface of the vibrator and near solid surfaces, as well as by increasing the active component of the radiation resistance and optimal matching of the vibrator with the load. In some modifications of the claimed device, an additional positive effect is achieved by passing the processed fluid through two focal spots at the input and output of the device and two half-wave resonators, as well as by double additional superposition of high-frequency ultrasonic vibrations on the processed fluid and thermal isolation of the piezoceramics from the hot fluid flowing through the vibrator.

Предлагаемое изобретение отвечает критерию "новизна", т.к. нигде не описано, и критерию "существенные отличия", т.к. не вытекает непосредственно из уровня развития ультразвуковой техники. The present invention meets the criterion of "novelty", because not described anywhere, and the criterion of "significant differences", because does not follow directly from the level of development of ultrasonic technology.

Заявляемое устройство технически реализуемо, т.к. было изготовлено и испытано. The inventive device is technically feasible, because was manufactured and tested.

Предлагаемое изобретение показано в различных модификациях на фиг.1 - 7. The present invention is shown in various modifications in figures 1 to 7.

На фиг.1 показан основной базовый вариант с четырьмя зонами кавитации и подробным описанием базовой колебательной системы. На фиг.2 показана модификация основного варианта с двумя фокусирующими устройствами. На фиг.3 в крупном плане показано устройство щелевых и кольцевых зазоров применительно к модификации на фиг.2. На фиг.4 показана модификация основного варианта с двумя полуволновыми резонаторами, двумя высокочастотными излучателями на торцевых поверхностях, четырьмя звукопрозрачными диафрагмами с канавками на рабочих поверхностях в виде спирали Архимеда и с использованием активатора кавитации. На фиг. 5 показана модификация с высокочастотными излучателями, расположенными внутри концентраторов. На фиг.6 показана модификация для кавитационной обработки горячей жидкости. На фиг.7 показана модификация для кавитационной обработки горячей жидкости с полуволновыми насадками и восемью зонами кавитации. Figure 1 shows the basic basic version with four cavitation zones and a detailed description of the basic oscillatory system. Figure 2 shows a modification of the main version with two focusing devices. Figure 3 in close-up shows the arrangement of slotted and annular gaps in relation to the modification of figure 2. Figure 4 shows a modification of the main version with two half-wave resonators, two high-frequency emitters on the end surfaces, four sound-proof diaphragms with grooves on the working surfaces in the form of an Archimedes spiral and using a cavitation activator. In FIG. 5 shows a modification with high-frequency emitters located inside concentrators. Figure 6 shows a modification for cavitation treatment of hot liquid. 7 shows a modification for cavitation treatment of hot liquid with half-wave nozzles and eight cavitation zones.

Устройство представляет собой (см. фиг.1) подключенный к генератору (на фиг. 1 не показан) ультразвуковой преобразователь (вибратор) с накладками, выполненными заодно с концентраторами 1, расположенными симметрично и соосно (например, ступенчатыми), с переменным внутренним сечением и армированный (стянутый) шпилькой 2 с осевым отверстием 3, которое имеет продолжение на оси концентраторов 1; рабочие пьезокерамические шайбы 4 и пьезокерамические шайбы электроакустической обратной связи 5 собраны в пакет на шпильке 2 и изолированны от нее изоляционной втулкой 6 с токопроводящими электродами - радиаторами 7; резонансные мембраны 8 с проточными отверстиями 9 на их боковой поверхности на уровне внутренней плоской поверхности мембран 8 акустически жестко и разъемно закреплены на выходных торцах концентраторов 1 и образуют между боковой поверхностью резонансных мембран 8 и внутренней поверхностью стаканов 10, закрепленных в узловой плоскости концентраторов 1, кольцевые зазоры 11; звукопрозрачные (например, из тонкой пластмассы) диафрагмы 12 с осевыми отверстиями 13, расположенные параллельно резонансным мембранам 8, образуют щелевые зазоры 14. Пакет пьезокерамики 4 и 5 защищен кожухом 15. Герметичность конструкции обеспечивают герметизирующие резиновые кольца 16. Обрабатываемая жидкость поступает в устройство и выходит из него через штуцеры 17. The device is (see Fig. 1) an ultrasonic transducer (vibrator) connected to a generator (not shown in Fig. 1) with overlays made integrally with concentrators 1 located symmetrically and coaxially (for example, stepwise), with a variable internal section and reinforced (tightened) by a hairpin 2 with an axial hole 3, which has a continuation on the axis of the concentrators 1; working piezoceramic washers 4 and piezoceramic washers of electroacoustic feedback 5 are assembled in a package on a stud 2 and isolated from it by an insulating sleeve 6 with conductive electrodes - radiators 7; resonant membranes 8 with flowing holes 9 on their lateral surface at the level of the inner flat surface of the membranes 8 are acoustically rigidly and detachably fixed to the output ends of the concentrators 1 and form annular between the lateral surface of the resonant membranes 8 and the inner surface of the glasses 10 fixed in the nodal plane of the concentrators 1 clearances 11; sound-transparent (for example, from thin plastic) diaphragms 12 with axial holes 13 parallel to the resonant membranes 8 form gap gaps 14. The piezoceramic package 4 and 5 is protected by a casing 15. The sealing rings are ensured by sealing rubber rings 16. The processed fluid enters the device and exits out of it through fittings 17.

На фиг. 2 на стаканы 10 соосно и симметрично закреплены фокусирующие устройства 18 в виде параболоидов вращения, образующих фокальные пятна 19 на входе и выходе устройства. В этой модификации используются звукопрозрачные диафрагмы 12 по обе стороны резонансной мембраны 8, как это показано в крупном плане на фиг.3. In FIG. 2, the focusing devices 18 are coaxially and symmetrically fixed to the glasses 10 in the form of rotation paraboloids forming focal spots 19 at the input and output of the device. In this modification, translucent diaphragms 12 are used on both sides of the resonant membrane 8, as shown in close-up in FIG. 3.

На фиг.4 внутренний объем концентраторов 1 и полуволновых резонаторов 20 заполнен активатором кавитации 21 (например, металлической сеткой - показано пунктирной штриховкой). На торцевых поверхностях стаканов 10 акустически жестко закреплены высокочастотные ультразвуковые излучатели 22, подключенные к генератору (на фиг.4 условно не показан). В этой модификации звукопрозрачные диафрагмы 12 выполнены с рабочей стороны (обращенной к мембране 8) в виде плоского спирального углубления (спирали Архимеда). In Fig. 4, the internal volume of the concentrators 1 and half-wave resonators 20 is filled with a cavitation activator 21 (for example, a metal mesh is shown by dotted hatching). On the end surfaces of the glasses 10, high-frequency ultrasonic emitters 22 connected to a generator (not conventionally shown in FIG. 4) are acoustically rigidly fixed. In this modification, the soundproof diaphragms 12 are made on the working side (facing the membrane 8) in the form of a flat spiral recess (Archimedes spiral).

На фиг. 5 высокочастотные излучатели 22 акустически развязаны и расположены изнутри концентраторов 1 и закреплены на трубках 23, ввинченных в шпильку 2. Для подвода проводов к высокочастотным излучателям 22 предусмотрены отверстия 24. In FIG. 5, the high-frequency emitters 22 are acoustically decoupled and located inside the hubs 1 and are fixed to the tubes 23 screwed into the hairpin 2. Holes 24 are provided for supplying wires to the high-frequency emitters 22.

На фиг.6 тепловая изоляция пьезокерамики 4 от протекающей через вибратор горячей жидкости достигается при помощи сквозной трубки 25, на которой с обеих концов герметично закреплены отражатели 26 из акустически жесткого материала. Герметичность крепления отражателей и их акустическая развязка от концентраторов 1 обеспечивается резиновыми кольцами 27. In Fig.6, the thermal isolation of the piezoceramics 4 from the hot fluid flowing through the vibrator is achieved using a through tube 25, on which reflectors 26 of acoustically rigid material are sealed at both ends. The tightness of the mounting of the reflectors and their acoustic isolation from the concentrators 1 is provided by rubber rings 27.

На фиг. 7 показана модификация предыдущего варианта (см. фиг.6), с использованием восьми зон кавитации при помощи двух полуволновых цилиндрических насадок 28 и четырех резонансных мембран 8, акустически жестко закрепленных на торцах насадок. В этом случае полуволновые насадки 28 навинчиваются на резонансные мембраны 8, а кольцевые зазоры 11 образуются при помощи муфт 29, стянутых накидными гайками 30 и герметизированных при помощи резиновых колец 31. Рабочее положение всех модификаций - вертикальное. При этом обрабатываемая жидкость протекает через вибратор снизу вверх с тем, чтобы образующиеся при кавитации пузырьки не скапливались внутри вибратора. In FIG. 7 shows a modification of the previous version (see FIG. 6), using eight cavitation zones using two half-wave cylindrical nozzles 28 and four resonant membranes 8, which are acoustically rigidly fixed at the ends of the nozzles. In this case, the half-wave nozzles 28 are screwed onto the resonant membranes 8, and the annular gaps 11 are formed by means of couplings 29, tightened with union nuts 30 and sealed with rubber rings 31. The working position of all modifications is vertical. In this case, the processed fluid flows through the vibrator from the bottom up so that the bubbles formed during cavitation do not accumulate inside the vibrator.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Генератор (условно не показан) вырабатывает электрические колебания резонансной для вибратора частоты, которые поступают на рабочие шайбы пьезокерамики 4, где преобразуются в механические колебания. Эти колебания при помощи пьезокерамических шайб электроакустической обратной связи 5 преобразуются в электрические колебания и подаются в генератор для фазовой автоподстройки резонансной частоты вибратора. Выработанные пьезокерамикой 4 механические колебания усиливаются концентраторами 1 и подаются на резонансные мембраны 8, нагруженные обрабатываемой жидкостью с обеих сторон. При этом на резонансной частоте механические колебания дополнительно усиливаются пропорционально механической добротности мембран 8. В результате исходные механические колебания пьезокерамики 4 многократно (в зависимости от нагрузки) усиливаются и позволяют практически полностью согласовать нагрузку (обрабатываемую жидкость) с вибратором, что позволяет поднять электроакустический КПД всей колебательной системы до величины, близкой к 100%. Практически полное согласование вибратора с нагрузкой достигается еще и потому, что волновой размер ka мембран 8, нагруженных с обеих сторон (режим осциллирующего поршня без экрана), выбран таким, что относительное активное сопротивление достигает максимально возможных значений, превышающих 1,2 (см. Л. В. Орлов, А. А. Шабров. Расчет и проектирование антенн гидроакустических рыбопоисковых станций. - М.: Пищевая промышленность, 1974 г., с.127, рис.61, кривая 5). A generator (not shown conditionally) generates electrical oscillations of a resonant frequency for the vibrator, which are fed to the working washers of piezoceramics 4, where they are converted into mechanical vibrations. These oscillations with the help of piezoceramic washers of electroacoustic feedback 5 are converted into electrical vibrations and fed to a generator for phase-locked loop resonant frequency of the vibrator. The mechanical vibrations generated by piezoceramics 4 are amplified by the concentrators 1 and fed to the resonance membranes 8, loaded with the treated fluid from both sides. At the same time, at the resonant frequency, the mechanical vibrations are additionally amplified in proportion to the mechanical quality factor of the membranes 8. As a result, the initial mechanical vibrations of the piezoceramics 4 are amplified many times (depending on the load) and almost completely match the load (the processed fluid) with the vibrator, which allows raising the electro-acoustic efficiency of the entire system to a value close to 100%. Almost complete matching of the vibrator with the load is also achieved because the wave size ka of the membranes 8 loaded on both sides (oscillating piston mode without a screen) is chosen so that the relative active resistance reaches the maximum possible values in excess of 1.2 (see. L V. Orlov, A. A. Shabrov. Calculation and design of antennas of hydroacoustic fishing stations. - M.: Food Industry, 1974, p.127, Fig. 61, curve 5).

Обрабатываемая жидкость поступает в вибратор снизу через входной штуцер 17 и протекает через нижний щелевой зазор 14 и далее через кольцевой зазор 11, проходные отверстия 9 и верхний щелевой зазор 14, вытекая через осевое отверстие 13 в диафрагме 12. Путь протекания обрабатываемой жидкости показан жирными стрелками на фиг.3 в увеличенном масштабе. При этом обрабатываемая жидкость протекает, практически непрерывно контактируя с твердой инициирующей поверхностью резонансных мембран 8 и в непосредственной близости от твердых поверхностей стакана 10 и диафрагмы 12, что обеспечивает максимально возможное кавитационное воздействие. Далее обрабатываемая жидкость протекает внутри вибратора по осевому отверстию нижнего концентратора 1, осевому отверстию шпильки 2, осевому отверстию верхнего концентратора 1 и далее, как это описано выше, но в обратном порядке. Таким образом, обрабатываемая жидкость последовательно протекает через четыре зоны кавитации по инициирующей поверхности и вблизи твердых границ, что обеспечивает ее качественную кавитационную обработку, которая дополняется воздействием кавитации по мере протекания во внутреннем объеме вибратора. The processed fluid enters the bottom of the vibrator through the inlet 17 and flows through the lower slotted gap 14 and then through the annular gap 11, the through holes 9 and the upper slotted gap 14, flowing out through the axial hole 13 in the diaphragm 12. The flow path of the treated liquid is shown by bold arrows on figure 3 on an enlarged scale. In this case, the processed fluid flows, almost continuously contacting with the solid initiating surface of the resonant membranes 8 and in the immediate vicinity of the solid surfaces of the cup 10 and the diaphragm 12, which ensures the maximum possible cavitation effect. Next, the processed fluid flows inside the vibrator through the axial hole of the lower hub 1, the axial hole of the stud 2, the axial hole of the upper hub 1 and further, as described above, but in the reverse order. Thus, the processed fluid sequentially flows through four cavitation zones along the initiating surface and near solid boundaries, which ensures its high-quality cavitation treatment, which is supplemented by the effect of cavitation as it flows in the internal volume of the vibrator.

Вышеописанный процесс кавитационной обработки протекающей жидкости может быть существенно усилен (см. фиг.2), если за счет фокусирующих устройств 18 создать мощные фокальные пятна 19 на входе и выходе диспергатора. В этом случае щелевые зазоры 14 (см. фиг.3) формируются звукопрозрачными диафрагмами 12 с обеих сторон резонансных мембран 8. The above described process of cavitation treatment of the flowing fluid can be significantly enhanced (see figure 2), if due to the focusing devices 18 to create powerful focal spots 19 at the input and output of the dispersant. In this case, the slotted gaps 14 (see figure 3) are formed by translucent diaphragms 12 on both sides of the resonant membranes 8.

Известно, что процесс ультразвукового эмульгирования может быть существенно улучшен, если он происходит на твердой поверхности и при высоких акустических давлениях (см. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. /Под ред. И. П. Голяминой. - М.: Советская энциклопедия, 1979 г., с.393). Исходя из этого заявляемый диспергатор в режиме эмульгатора может быть выполнен с внутренним объемом, заполненным активатором эмульгирования (например, металлической сеткой) и полуволновыми резонаторами, где акустическое давление удваивается. Такая конструкция проточного диспергатора показана на фиг.4, где внутренний объем концентраторов 1 и полуволновых резонаторов 20 заполнен активатором кавитации 21. В этом случае протекающая через диспергатор обрабатываемая жидкость в процессе ультразвуковой кавитации контактирует с развитой твердой поверхностью активатора кавитации 21 практически во всем внутреннем объеме вибратора, что позволяет существенно повысить концентрацию и качество эмульсии. Для придания эмульсии мелкодисперсности, что очень важно при питании эмульсией дизельных двигателей, в диспергаторе на фиг.4 предусмотрены высокочастотные излучатели 22, установленные на входном и выходном торцах вибратора (см. Основы физики и техники ультразвука. Учебное пособие для ВУЗов. - М. : Высшая школа, 1987 г., с.177, рис.9.1). Совместное воздействие акустических колебаний ультразвукового (например, 22 кГц) и высокочастотного (например, 300 кГц) диапазона в полуволновых резонаторах (по низкой частоте), где акустическое давление удваивается, позволяет получить высококачественную (монодисперсную и мелкодисперсную) и насыщенную эмульсию, которая обладает максимальной стойкостью. It is known that the process of ultrasonic emulsification can be significantly improved if it occurs on a solid surface and at high acoustic pressures (see Ultrasound. Small Encyclopedia. / Ed. By I.P. Golyamina. - M .: Soviet Encyclopedia, 1979 , p. 393). Based on this, the inventive dispersant in the emulsifier mode can be made with an internal volume filled with an emulsification activator (for example, a metal mesh) and half-wave resonators, where the acoustic pressure is doubled. This design of the flow dispersant is shown in Fig. 4, where the internal volume of the concentrators 1 and half-wave resonators 20 is filled with a cavitation activator 21. In this case, the processed fluid flowing through the dispersant during ultrasonic cavitation is in contact with the developed solid surface of the cavitation activator 21 in almost the entire internal volume of the vibrator , which can significantly increase the concentration and quality of the emulsion. To give the emulsion finely dispersed, which is very important when feeding emulsion of diesel engines, the disperser in figure 4 provides high-frequency emitters 22 mounted on the input and output ends of the vibrator (see Fundamentals of physics and technology of ultrasound. Study guide for universities. - M.: Higher School, 1987, p. 177, Fig. 9.1). The combined effect of acoustic vibrations of the ultrasonic (for example, 22 kHz) and high-frequency (for example, 300 kHz) range in half-wave resonators (at a low frequency), where the acoustic pressure is doubled, allows one to obtain a high-quality (monodisperse and finely dispersed) and saturated emulsion that has maximum resistance .

Упрощенный вариант ультразвукового диспергатора в режиме эмульгирования показан на фиг.5. В этом устройстве минимизирован внутренний объем обрабатываемой жидкости, что принципиально важно при установке этих устройств на дизели грузовых автомобилей и автобусов, т.к. перед выключением двигателя на длительное время необходим перевод его питания на чистое топливо с тем, чтобы эмульсия не отстоялась за время стоянки и не появилась бы вода в недисперсной фазе, что недопустимо для топливной аппаратуры дизеля. Для этого необходима выдержка во времени, пока не израсходуется весь остаток эмульсии в топливопроводах, количество которого определяется и внутренним объемом диспергатора. Условия эксплуатации таких дизелей (попадание воды и грязи) делают необходимыми установку высокочастотных излучателей 22 с внутренней стороны резонансной мембраны 8 и прохождение обрабатываемой жидкости внутри вибратора по трубам 23. В этом случае внутренний щелевой зазор 14 выполняется полуволновым по высокой частоте для уменьшения нагрузки на высокочастотные излучатели 22 и удвоения акустического давления по высокой частоте в щелевом зазоре 14. A simplified version of the ultrasonic dispersant in emulsification mode is shown in Fig.5. In this device, the internal volume of the processed fluid is minimized, which is fundamentally important when installing these devices on diesel engines of trucks and buses, because Before turning off the engine for a long time, it is necessary to transfer its power to clean fuel so that the emulsion does not settle during the standstill and water does not appear in the non-dispersed phase, which is unacceptable for diesel fuel equipment. For this, a time delay is required until the entire emulsion residue in the fuel lines is consumed, the amount of which is also determined by the internal volume of the dispersant. The operating conditions of such diesels (ingress of water and dirt) make it necessary to install high-frequency emitters 22 from the inside of the resonant membrane 8 and to pass the processed fluid inside the vibrator through pipes 23. In this case, the internal slotted gap 14 is made half-wave at a high frequency to reduce the load on the high-frequency emitters 22 and doubling the acoustic pressure at a high frequency in the gap gap 14.

Для питания судовых дизелей, топок ТЭЦ и котельных используется тяжелое топливо, которое для улучшения распыления подогревают до температур, близких к 100^oC. В этих случаях используется ультразвуковой диспергатор, показанный на фиг.6, где для тепловой изоляции пьезокерамики от горячего топлива используется сквозная трубка 25 с отражателями 26 на концах, герметизированных резиновыми уплотнительными кольцами 27. Такая конструкция защищает пьезокерамику 4 от угрозы перегрева и деполяризации.Heavy fuel is used to power marine diesel engines, furnaces of thermal power plants and boiler rooms, which are heated to temperatures close to 100 ^o C. to improve atomization. In these cases, the ultrasonic dispersant shown in Fig. 6 is used, where through is used for thermal isolation of piezoceramics from hot fuel a tube 25 with reflectors 26 at the ends sealed with rubber o-rings 27. This design protects the piezoceramic 4 from the threat of overheating and depolarization.

В некоторых случаях, когда используются особо тяжелые топлива, для их гомогенизации и приготовления эмульсии недостаточно простой обработки, как на фиг.6. В таких случаях может быть использовано устройство, показанное на фиг. 7, где обрабатываемая жидкость проходит последовательно восемь зон кавитации с задержкой в каждой зоне кавитации (щелевом зазоре 14) за счет протекания обрабатываемой жидкости по углублениям в виде спирали Архимеда. В этом устройстве используются две полуволновые цилиндрические насадки 28, которые образуют с вибратором единую колебательную систему. Обрабатываемая жидкость в этом устройстве протекает по трубкам 25 через восемь щелевых зазоров, перетекая из вибратора в насадки 28 (и наоборот) через кольцевые зазоры 11, образованные муфтами 29 с прижимными гайками 30. Герметичность такого соединения обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 31. Этот диспергатор весьма перспективен в крекинг-процессе при первичной нефтепереработке для увеличения выхода легких топлив. In some cases, when especially heavy fuels are used, simple processing, as in FIG. 6, is not enough to homogenize them and prepare the emulsion. In such cases, the device shown in FIG. 7, where the processed fluid passes successively eight cavitation zones with a delay in each cavitation zone (slotted gap 14) due to the flow of the treated fluid through the recesses in the form of an Archimedes spiral. This device uses two half-wave cylindrical nozzles 28, which form a single oscillatory system with a vibrator. The processed fluid in this device flows through tubes 25 through eight slotted gaps, flowing from the vibrator into nozzles 28 (and vice versa) through annular gaps 11 formed by couplings 29 with pressure nuts 30. The tightness of such a connection is provided by rubber o-rings 31. This dispersant is very promising in the cracking process during primary refining to increase the yield of light fuels.

Очевидно, что вышеописанные варианты ультразвуковых диспергаторов проточного типа не исчерпывают всей гаммы возможных комбинаций их конструкций. Эта новая область ультразвуковой техники только начинает развиваться и имеет большую перспективу в самых различных областях промышленности. It is obvious that the above-described variants of flow-type ultrasonic dispersants do not exhaust the entire gamut of possible combinations of their designs. This new field of ultrasonic technology is just beginning to develop and has a great future in a wide variety of industries.

Claims

1. An ultrasonic flow-type dispersant containing a piezoelectric transducer reinforced with a pin with an axial hole, with two symmetrically and coaxially arranged concentrators made integrally with overlays and axial holes, characterized in that the concentrators are made with a variable internal section, at the output ends of the concentrators are split and acoustically resonant membranes are rigidly fixed, near which slot gaps are formed parallel to them, and on the side surface of the resonant membranes at and flat inner surfaces are concentric flow openings facing annular gaps.

2. The ultrasonic dispersant according to claim 1, characterized in that the slit gaps from both working surfaces of the resonant membranes are made using sound-proof diaphragms with axial holes located near and parallel to the working planes of the resonant membranes.

3. The ultrasonic dispersant according to claim 2, characterized in that the slit gaps are formed using acoustically rigid reflectors, acoustically isolated from the concentrators and hermetically fixed to the ends of the axial tubes for the flow of the treated fluid.

4. The ultrasonic dispersant according to claim 2, characterized in that the slit gaps are formed due to high-frequency ultrasonic emitters, hermetically fixed to the ends of the axial tubes for the flow of the treated fluid and acoustically isolated from the concentrators.

5. The ultrasonic dispersant according to claim 2, characterized in that the free spaces inside the oscillatory system are filled with a cavitation activator.

6. The ultrasonic dispersant according to claim 2 or 3, characterized in that the surface of the soundproof diaphragms or reflectors from the side of the resonant membranes is made in the form of a flat spiral groove from the center to the periphery.

7. The ultrasonic dispersant according to claim 2, characterized in that at the input and output of the piezoelectric transducer, focusing devices with reflectors in the form of rotation paraboloids and focal spots located near the inlet and outlet openings are coaxially and symmetrically located.

8. The ultrasonic dispersant according to claim 3, characterized in that at the inlet and outlet of the piezoelectric transducer, cylindrical half-wave nozzles with resonant membranes at the ends, axial tubes and reflectors, equipped with adapter couplings for the flow of the treated fluid are acoustically and coaxially fixed.

9. The ultrasonic dispersant according to claim 2, characterized in that half-wave resonators are located at the input and output of the device.