RU225999U1 - Генератор кавитации - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использована в энергетике, в химической, строительной, пищевой и других отраслях промышленности, в частности для диспергирования, эмульгирования или получения однородных смесей. Генератор кавитации содержит цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками и установленные в корпусе соосно входному патрубку и коаксиально относительно друг друга обечайки с плоским дном, при этом выходной участок входного патрубка расположен внутри корпуса соосно последнему, а в корпусе расположены две обечайки с плоским дном, причем последние выполнены цилиндрическими и вставлены друг в друга таким образом, что внутренняя обечайка концентрично с образованием кольцевого канала охватывает выходной участок входного патрубка, а плоское дно внутренней обечайки расположено напротив выходного сечения входного патрубка с образованием с ним кольцевой щели, а следующая вторая обечайка полностью концентрично охватывает внутреннюю обечайку с образованием кольцевого канала с внутренней обечайкой, а ее плоское дно расположено напротив края внутренней обечайки без дна с образованием с последним кольцевой щели и дно последней герметично закреплено на входном патрубке, при этом на внутренних стенках обоих обечаек установлены кольцевые перегородки с образованием в кольцевых каналах калиброванных кольцевых щелей. В результате достигается повышение производительности генератора кавитации за счет распределения зон кавитации по всей проточной части при сохранении зигзагообразного режима течения потока жидкостной среды с резким изменением направления ее движения.

Description

Полезная модель относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использована в энергетике, в химической, строительной, пищевой и других отраслях промышленности, в частности для диспергирования, эмульгирования или, получения однородных смесей.

Известен генератор кавитации, содержащий корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и закрепленный на валу активатор в виде диска с кавитаторами, на стенках рабочей камеры установлены подобные неподвижные кавитаторы. Кавитаторы выполнены в форме усеченных конусов, своим основанием жестко закрепленными на подвижных дисках и на неподвижных стенках камеры, причем на подвижных дисках усеченные конусы установлены, по крайней мере, с одной стороны диска вдоль радиусов диска по нормали к его поверхности (см. патент на изобретение РФ №2635142, кл. B01F 7/10, опубл. 09.11.2017).

Недостатком известного генератора кавитации является тот факт, что в нем существуют подвижные узлы, подверженные деструкции при использовании, что приводит к снижению ресурса его работы.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является генератор кавитации, содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками и установленные в корпусе соосно входному патрубку и коаксиально относительно друг друга обечайки с плоским дном (см. опубликованную заявку US №2012/0236678, кл. B01F 11/02, опубл. 20.09.2012).

Однако выполнение генератора кавитации с перепускными втулками в месте перехода потока от одной обечайки к другой приводит к созданию большого гидравлического сопротивления в месте поворота потока в самом узком месте потока и к снижению производительности генератора и нерациональному использованию кольцевого пространства между обечайками и, как результат, к снижению качества обработки протекающего через генератор потока жидкой среды посредством инициирования в потоке режима кавитации.

Технической проблемой, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является преодоление выявленных в известных технических решения недостатков.

Технический результат заключается в повышении производительности генератора кавитации за счет распределения зон кавитации по всей проточной части при сохранении зигзагообразного режима течения потока жидкостной среды с резким изменением направления ее движения с созданием компактной конструкции генератора кавитации с возможностью процессов смешения жидких, в том числе и вязких жидких сред, а также процесса гомогенизации потока смеси сред.

Указанная проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что генератор кавитации содержит цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками и установленные в корпусе соосно входному патрубку и коаксиально относительно друг друга обечайки с плоским дном, при этом выходной участок входного патрубка расположен внутри корпуса соосно последнему, а в корпусе расположены две обечайки с плоским дном, причем последние выполнены цилиндрическими и вставлены друг в друга таким образом, что внутренняя обечайка концентрично с образованием кольцевого канала охватывает выходной участок входного патрубка, а плоское дно внутренней обечайки расположено напротив выходного сечения входного патрубка с образованием с ним кольцевой щели, а следующая вторая обечайка полностью концентрично охватывает внутреннюю обечайку с образованием кольцевого канала с внутренней обечайкой, а ее плоское дно расположено напротив края внутренней обечайки без дна с образованием с последним кольцевой щели и дно последней герметично закреплено на входном патрубке, при этом на внутренних стенках обеих обечаек установлены кольцевые перегородки с образованием в кольцевых каналах калиброванных кольцевых щелей.

Предпочтительно, чтобы площадь поперечного сечения кольцевых каналов, образованных обечайками, последовательно уменьшалась в направлении от выходного участка входного патрубка к выходному патрубку на величину от 3% до 10%.

В ходе проведенного исследования было установлено, что вышеописанная совокупность конструктивных признаков необходима для достижения заявленного технического результата. При этом важны и резкие изменения направления движения потока, что дополнительно интенсифицирует процесс смешения жидких сред и возможность создания зон кавитации на прямолинейных участках, посредством установки кольцевых перегородок, что позволяет формировать при обтекании перегородок зоны кавитации с достаточно большими кавернами за счет резкого снижения давления за перегородками при их обтекании потоком жидкой среды с резкой интенсификацией турбулентности потока жидкой среды, причем конструкция генератора кавитации позволяет легко ее модернизировать путем изменения количества перегородок, расстояния между перегородками и изменения высоты перегородок, что позволяет создать простую в изготовлении, регулировке, модернизации и эксплуатации конструкцию генератора кавитации, в которой, как указано выше, каждый ее признак направлен на интенсификацию процесса смешения и/или гомогенизации протекающих через генератор кавитации жидкостных потоков смеси жидких сред.

На чертеже схематически показан продольный разрез генератора кавитации.

Генератор кавитации содержит цилиндрический корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и установленные в корпусе 1 соосно входному патрубку 2 и коаксиально относительно друг друга обечайки 4 и 5 с плоским дном, соответственно, 6 и 7.

Выходной участок 8 входного патрубка 2 расположен внутри корпуса 1 соосно последнему. В корпусе 1 расположены две обечайки 4 и 5 с плоским дном, соответственно, 6 и 7, причем последние (обечайки 4 и 5) выполнены цилиндрическими.

Обечайка 4 и 5 вставлены друг в друга таким образом, что внутренняя обечайка 4 концентрично с образованием кольцевого канала охватывает выходной участок 8 входного патрубка 2.

Плоское дно 6 внутренней обечайки 4 расположено напротив выходного сечения выходного участка 8 входного патрубка 2 с образованием с ним кольцевой щели.

Следующая вторая обечайка 5 полностью концентрично охватывает внутреннюю обечайку 4 с образованием кольцевого канала с внутренней обечайкой 4, а ее плоское дно 7 расположено напротив края внутренней обечайки 4 без дна с образованием с последним кольцевой щели и дно 7 последней герметично закреплено на входном патрубке 2.

На внутренних стенках обоих обечаек 4 и 5 установлены кольцевые перегородки 9 с образованием в кольцевых каналах калиброванных кольцевых щелей.

Предпочтительно, чтобы площадь поперечного сечения кольцевых каналов, образованных обечайками 4 и 5, последовательно уменьшалась в направлении от выходного участка 8 входного патрубка 2 к выходному патрубку 3 на величину от 3% до 10%, что связано с тем, что это целесообразно сделать для компенсации падения плотности жидкостного потока на участках формирования каверн кавитации из-за увеличения размера каверн.

Генератор кавитации работает следующим образом.

Жидкостной поток, например поток с вязкими жидкими средами по входному патрубку 2 поступает в корпус 1 генератора кавитации. Из входного патрубка 2 поток через кольцевую щель между выходным сечением выходного участка 8 входного патрубка 2 и плоским дном 6 обечайки 4 поступает в кольцевой канал между выходным участком 8 входного патрубка 2 и обечайкой 4, где поток набегает на первую кольцевую перегородку 9 и обтекает ее. При этом жидкостной поток вначале дросселирует через вышеуказанную кольцевую щель, где проходит первый этап турбулизации потока и интенсификации его смешения, а затем при обтекании кольцевой перегородки 9 возникает интенсивный процесс дросселирования потока с формированием за кольцевой перегородкой 9 зоны пониженного давления с созданием зоны кавитации со вскипанием потока и интенсивным перемешиванием и гомогенизацией потока жидкой среды. Далее поток жидкости аналогичным образом обтекает другие кольцевые перегородки, разворачивается на 180° и протекает через кольцевую щель между внутренней обечайкой 4 и плоским дном 7 второй обечайки 5. Далее поток жидкости из второй обечайки 5 по кольцевому каналу между ней и стенкой корпуса 1 поступает в выходной патрубок 3 и далее к потребителю, к которому поступает обработанный в генераторе кавитации поток жидкости.

Вышеописанная конструкция генератора кавитации обеспечивает смешение вязких жидкостей, которое не требует необходимости дорабатывать продукт после выхода из генератора, а конечный продукт уже выходит в товарном виде и данную установку можно сразу подключать к линии розлива продукции.

Таким образом, предлагаемая конструкция генератора кавитации обеспечивает эффективную турбулизацию потока смеси для операции смешивания и растворения, что улучшает качество получаемого конечного продукта, повышая его однородность.

Claims (2)

1. Генератор кавитации, содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками и установленные в корпусе соосно входному патрубку и коаксиально относительно друг друга обечайки с плоским дном, отличающийся тем, что выходной участок входного патрубка расположен внутри корпуса соосно последнему, а в корпусе расположены две обечайки с плоским дном, причем последние выполнены цилиндрическими и вставлены друг в друга таким образом, что внутренняя обечайка концентрично с образованием кольцевого канала охватывает выходной участок входного патрубка, а плоское дно внутренней обечайки расположено напротив выходного сечения входного патрубка с образованием с ним кольцевой щели, а следующая вторая обечайка полностью концентрично охватывает внутреннюю обечайку с образованием кольцевого канала с внутренней обечайкой, а плоское дно второй обечайки расположено напротив края внутренней обечайки без дна с образованием с краем внутренней обечайки без дна кольцевой щели, и плоское дно второй обечайки герметично закреплено на входном патрубке, при этом на внутренних стенках обеих обечаек установлены кольцевые перегородки с образованием в кольцевых каналах калиброванных кольцевых щелей.

2. Генератор кавитации по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения кольцевых каналов, образованных обечайками, последовательно уменьшается в направлении от выходного участка входного патрубка на величину от 3% до 10%.