RU2296612C2 - Hydroacoustic homogenizer for multi-component and multi-phase media - Google Patents

Hydroacoustic homogenizer for multi-component and multi-phase media Download PDF

Info

Publication number
RU2296612C2
RU2296612C2 RU2005113849/15A RU2005113849A RU2296612C2 RU 2296612 C2 RU2296612 C2 RU 2296612C2 RU 2005113849/15 A RU2005113849/15 A RU 2005113849/15A RU 2005113849 A RU2005113849 A RU 2005113849A RU 2296612 C2 RU2296612 C2 RU 2296612C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
vortex chamber
hydroacoustic
homogenizing head
tangential inlet
Prior art date
Application number
RU2005113849/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005113849A (en
Inventor
Роберт Шакурович Муфазалов (RU)
Роберт Шакурович Муфазалов
Лили Робертовна Климова (RU)
Лилия Робертовна Климова
Тимур Владимирович Климов (RU)
Тимур Владимирович Климов
Марат Миргази нович Тазиев (RU)
Марат Миргазиянович Тазиев
Рустем Ралифович Зарипов (RU)
Рустем Ралифович Зарипов
Исмагил Ганиевич Арсланов (RU)
Исмагил Ганиевич Арсланов
Эльмира Фидависовна Маликова (RU)
Эльмира Фидависовна Маликова
Артур Ирикович Зайдуллин (RU)
Артур Ирикович Зайдуллин
Original Assignee
Роберт Шакурович Муфазалов
Лилия Робертовна Климова
Тимур Владимирович Климов
Марат Миргазиянович Тазиев
Рустем Ралифович Зарипов
Исмагил Ганиевич Арсланов
Эльмира Фидависовна Маликова
Артур Ирикович Зайдуллин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роберт Шакурович Муфазалов, Лилия Робертовна Климова, Тимур Владимирович Климов, Марат Миргазиянович Тазиев, Рустем Ралифович Зарипов, Исмагил Ганиевич Арсланов, Эльмира Фидависовна Маликова, Артур Ирикович Зайдуллин filed Critical Роберт Шакурович Муфазалов
Priority to RU2005113849/15A priority Critical patent/RU2296612C2/en
Publication of RU2005113849A publication Critical patent/RU2005113849A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2296612C2 publication Critical patent/RU2296612C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: hydroacoustic homogenizers; production of colloidal mono-dispersed systems in chemical, petrochemical, pharmaceutical, microbiological, cosmetic, food-processing and other industries.
SUBSTANCE: proposed hydroacoustic homogenizer has intake and drain reservoirs, pump with drive and homogenizing head with vortex chamber at tangential inlet passage and central outlet passage. Homogenizing head is provided with diaphragm-type resonator mounted in plane of vortex chamber end face forming toroidal resonance chamber around vortex chamber. Vortex chamber is provided with preliminary twisting chamber with tangential inlet passages.
EFFECT: improved quality of finished product due to intensification of action of hydroacoustic energy and increased amplification of amplitude-frequency characteristic; reduced cavitation wear of homogenizing head.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение предназначено для получения коллоидно-монодисперсных систем в химической, нефтехимической, фармацевтической, микробиологической, косметической, пищевой и других отраслях промышленности.The invention is intended to produce colloidal monodisperse systems in the chemical, petrochemical, pharmaceutical, microbiological, cosmetic, food and other industries.

Аналогом изобретения является волновой гомогенизатор, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую головку (см. патент СССР №1839612, кл. A 01 J 11/16, B 01 F 3/00, 30.05.90).An analogue of the invention is a wave homogenizer, including a receiving and drain tank, a pump with a drive and a homogenizing head (see USSR patent No. 1839612, class A 01 J 11/16, B 01 F 3/00, 30.05.90).

Недостатком аналога является низкое качество гомогенизации жидких продуктов из-за слабого волнового воздействия на обрабатываемую среду.A disadvantage of the analogue is the low quality of homogenization of liquid products due to the weak wave action on the medium being treated.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является гомогенизатор для многокомпонентных жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую головку, выполненную в виде вихревой камеры с тангенциальными входными и центральным выходным каналами (патент РФ №2032325, кл. A 01 J 11/16, 27.03.90).The closest in essence and the achieved result to the claimed device is a homogenizer for multicomponent liquid products, including a receiving and draining tank, a pump with a drive and a homogenizing head, made in the form of a vortex chamber with tangential inlet and central output channels (RF patent No. 2032325, cl. A 01 J 11/16, 03/27/90).

Недостатком прототипа является неудовлетворительное качество гомогенизации конечного продукта из-за слабого волнового воздействия на обрабатываемую среду и кавитационный износ внутренней поверхности вихревой камеры.The disadvantage of the prototype is the unsatisfactory quality of homogenization of the final product due to the weak wave impact on the processed medium and cavitation wear of the inner surface of the vortex chamber.

Цель изобретения - повышение качества конечного продукта за счет интенсификации воздействия гидроакустической энергией на обрабатываемую среду и повышение долговечности устройства.The purpose of the invention is to improve the quality of the final product due to the intensification of the impact of hydroacoustic energy on the processed medium and increase the durability of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой, выполненной с тангенциальными входными и центральным выходным каналами, гомогенизирующая головка снабжена диафрагменным резонатором, образуя тороидальную резонансную камеру вокруг вихревой камеры, а вихревая камера установлена с возможностью регулирования кольцевого зазора и снабжена камерой предварительного закручивания потока с тангенциальными входными каналами, причем тангенциальные входные каналы камеры предварительного закручивания потока и вихревой камеры имеют одинаковое вращательное направление.This goal is achieved by the fact that in a device containing a receiving and drain tank, a pump with a drive, connecting pipes and a homogenizing head with a vortex chamber made with tangential inlet and central output channels, the homogenizing head is equipped with a diaphragm resonator, forming a toroidal resonant chamber around the vortex chamber and the vortex chamber is installed with the possibility of regulating the annular gap and is equipped with a chamber for preliminary swirling of the flow with tangential flow channels, and the tangential input channels of the preliminary swirling chamber of the flow and the vortex chamber have the same rotational direction.

Обоснование отличительных признаков.Justification of the distinguishing features.

В предложенном устройстве диафрагменный резонатор служит для генерирования гидроакустических волн клинового тона. Тороидальная резонансная камера служит для согласования частот волн, излучаемых вихревой камерой и диафрагменным резонатором, и усиления амплитуды гидроакустических волн. Регулируемость кольцевого зазора путем перемещения вихревой камеры относительно кромки диафрагменного резонатора дает возможность изменить амплитудно-частотные параметры гидроакустических волн.In the proposed device, the diaphragm resonator serves to generate hydro-acoustic waves of a wedge tone. The toroidal resonance chamber serves to match the frequencies of the waves emitted by the vortex chamber and the diaphragm resonator, and to amplify the amplitude of the hydroacoustic waves. Adjustability of the annular gap by moving the vortex chamber relative to the edge of the diaphragm resonator makes it possible to change the amplitude-frequency parameters of hydroacoustic waves.

В предложенном устройстве, в отличие от прототипа, вихревая камера снабжена камерой предварительного закручивания потока с тангенциальными входными каналами, а тангенциальные каналы камеры предварительного закручивания потока и вихревой камеры имеют одинаковое вращательное направление.In the proposed device, unlike the prototype, the vortex chamber is equipped with a pre-swirling chamber with tangential inlet channels, and the tangential channels of the pre-swirling chamber and the vortex chamber have the same rotational direction.

Это обеспечивает предварительное вращательное движение перед вихревой камерой в том же направлении, что и в вихревой камере, и позволяет получить определенную начальную тангенциальную скорость на входе в вихревую камеру. Это, в свою очередь, повысит акустический КПД и эффективность гомогенизации обрабатываемых компонентов. Для этого суммарное сечение тангенциальных каналов камеры предварительного закручивания потока должно быть не меньше суммарного сечения тангенциальных входных каналов вихревой камеры. Кроме того, камера предварительного закручивания потока способствует увеличению долговечности (срока службы) вихревой камеры.This provides a preliminary rotational movement in front of the vortex chamber in the same direction as in the vortex chamber, and allows to obtain a certain initial tangential velocity at the entrance to the vortex chamber. This, in turn, will increase the acoustic efficiency and homogenization efficiency of the processed components. For this, the total cross section of the tangential channels of the preliminary swirling chamber must be not less than the total cross section of the tangential input channels of the vortex chamber. In addition, the pre-swirling chamber increases the durability (service life) of the vortex chamber.

Размещение гомогенизирующей головки внутри сливной емкости в затопленном пространстве, в отличие от прототипа, способствует более полному использованию гидроакустической энергии и повышению качества выпускаемой продукции.Placing the homogenizing head inside the drain tank in a flooded space, in contrast to the prototype, contributes to a more complete use of sonar energy and improve the quality of products.

Сущность изобретения поясняется приведенными чертежами.The invention is illustrated by the drawings.

на фиг.1 изображена принципиальная схема устройства;figure 1 shows a schematic diagram of a device;

на фиг.2 изображен общий вид гомогенизирующей головки в разрезе.figure 2 shows a General view of a homogenizing head in section.

Устройство включает (см. фиг.1) приемную емкость 1, насос с приводом 2, гомогенизирующую головку 3, сливную емкость 4. Приемная емкость 1 соединена с приемным патрубком 5 насоса 2. Нагнетательная линия 6 насоса 2 соединена с входным патрубком гомогенизирующей головки 3. Выходной патрубок 7 соединен со сливной емкостью 4. Гомогенизирующая головка 3 имеет корпус 8, расположенный в корпусе 8, вихревую камеру 9 с тангенциальными входными каналами 10. Внутри корпуса 8 имеется диафрагменный резонатор 11, установленный в плоскости торца вихревой камеры 9 с образованием тороидальной резонансной камеры 12 и кольцевого зазора между кромкой диафрагменного резонатора 11 и торцом вихревой камеры 9, при этом вихревая камера 9 закреплена при помощи резьбого соединения 13 с возможностью регулирования кольцевого зазора. С целью повышения гидроакустического КПД вихревая камера 9 снабжена камерой 14 предварительного закручивания потока. Камера 14 имеет тангенциальные входные каналы 15. Тангенциальные каналы 10 и 15 имеют одинаковое вращательное направление.The device includes (see Fig. 1) a receiving tank 1, a pump with a drive 2, a homogenizing head 3, a drain tank 4. A receiving tank 1 is connected to the receiving pipe 5 of the pump 2. The discharge line 6 of the pump 2 is connected to the inlet pipe of the homogenizing head 3. The outlet pipe 7 is connected to the drain tank 4. The homogenizing head 3 has a housing 8 located in the housing 8, a vortex chamber 9 with tangential inlet channels 10. Inside the housing 8 there is a diaphragm resonator 11 mounted in the plane of the end face of the vortex chamber 9 with a sample By calling the toroidal resonance chamber 12 and the annular gap between the edge of the diaphragm resonator 11 and the end of the vortex chamber 9, while the vortex chamber 9 is fixed by means of a threaded connection 13 with the possibility of adjusting the annular gap. In order to increase the hydroacoustic efficiency, the vortex chamber 9 is equipped with a preliminary swirling chamber 14. The chamber 14 has tangential input channels 15. The tangential channels 10 and 15 have the same rotational direction.

Устройство работает следующим образом. Многокомпонентный или многофазный жидкий продукт (далее - продукт) из приемной емкости 1 через соединительный приемный патрубок 5 насосом 2 через нагнетательный трубопровод 6 подается в гомогенизирующую головку 3 (см. фиг.1), где по тангенциальным каналам 15 продукт поступает в камеру 14 предварительного закручивания. В камере 14 поток приобретает определенную окружную скорость. Далее вращающийся поток по тангенциально-направленным каналам 10 поступает в вихревую камеру 9, где вращающийся поток приобретает большую частоту вращения, чем в камере 14 предварительного закручивания потока. При этом на выходе из вихревой камеры генерируются гидроакустические волны. Далее вращательно-пульсирующий поток из вихревой камеры с большой скоростью тангенциально направляется на лезвие диафрагменного резонатора 11. На диафрагменном резонаторе 11 возбуждаются волны клинового тона и интенсивные колебания самой диафрагмы, которые генерируют волны дипольного характера. Тангенциальный пульсирующий поток одновременно поступает в тороидальную резонансную камеру 12. Колебания диафрагменного резонатора 11 приводят к пульсации давления в тороидальной резонансной камере 12. Выходящий поток из тороидальной резонансной камеры 12 с частотой колебания диафрагменного резонатора 11 прерывает входящую в нее струю. Вследствие этого у кольцевого выхода из тороидальной резонансной камеры генерируются гидроакустические волны монопольного характера. При этом тороидальная резонансная камера служит для согласования генерируемых частот и усиления амплитуды гидроакустической волны.The device operates as follows. A multi-component or multiphase liquid product (hereinafter referred to as the product) from the receiving tank 1 through the connecting receiving pipe 5 is pumped through the discharge pipe 6 to the homogenizing head 3 (see FIG. 1), where the product enters the pre-twisting chamber 14 through tangential channels 15 . In the chamber 14, the flow acquires a certain peripheral speed. Next, the rotating stream through tangentially directed channels 10 enters the vortex chamber 9, where the rotating stream acquires a higher rotation frequency than in the chamber 14 preliminary twisting of the stream. In this case, hydroacoustic waves are generated at the exit from the vortex chamber. Then, the rotationally pulsating flow from the vortex chamber is tangentially directed to the blade of the diaphragm resonator 11. At the diaphragm resonator 11, wedge-tone waves and intense vibrations of the diaphragm itself, which generate dipole waves, are excited. The tangential pulsating flow simultaneously enters the toroidal resonance chamber 12. Oscillations of the diaphragm resonator 11 lead to pressure pulsation in the toroidal resonance chamber 12. The output stream from the toroidal resonance chamber 12 with an oscillation frequency of the diaphragm resonator 11 interrupts the stream entering it. As a result of this, at the annular exit from the toroidal resonance chamber, hydroacoustic waves of a monopole nature are generated. In this case, the toroidal resonance chamber serves to coordinate the generated frequencies and amplify the amplitude of the hydroacoustic wave.

Колебания диафрагмы приводит к пульсационному изменению поступающего потока в тороидальную резонансную камеру, ее объема и давления в ней. При этом резонансная камера начинает излучать гидроакустические волны с частотой колебания диафрагмы. Пульсационное изменение давления в камере 12 с частотой колебания резонатора 11 за счет импульсного воздействия тангенциального потока, выходящего из вихревой камеры 9, приводит к усилению гидроакустической энергии. Это, в свою очередь, приводит к активации многокомпонентного, многофазного продукта, к возникновению различных нелинейных эффектов гидроакустической и гидродинамической кавитации, интенсификации тепломассообменных процессов и повышению степени гомогенизации и качества обрабатываемого продукта.Oscillation of the diaphragm leads to a pulsation change in the incoming flow into the toroidal resonance chamber, its volume and pressure in it. In this case, the resonance chamber begins to emit sonar waves with a diaphragm oscillation frequency. The pulsation change in pressure in the chamber 12 with the oscillation frequency of the resonator 11 due to the pulsed action of the tangential flow exiting the vortex chamber 9 leads to an increase in hydroacoustic energy. This, in turn, leads to the activation of a multicomponent, multiphase product, to the appearance of various nonlinear effects of hydroacoustic and hydrodynamic cavitation, intensification of heat and mass transfer processes and an increase in the degree of homogenization and quality of the processed product.

Таким образом, использование в гомогенизирующей головке диафрагменного резонатора, тороидальной резонансной камеры, вихревой камеры с камерой предварительного закручивания потока позволяет повысить степень гомогенизации и качества продукта и срок службы гомогенизирующей головки.Thus, the use of a diaphragm resonator, a toroidal resonance chamber, a vortex chamber with a preliminary swirling chamber in the homogenizing head, allows to increase the degree of homogenization and product quality and the service life of the homogenizing head.

Кроме того, устройство имеет простую конструкции по сравнению с существующими, технологично в изготовлении, обладает высокой надежностью и работоспособностью из-за отсутствия подвижных деталей, малой энергоемкостью.In addition, the device has a simple structure compared to existing ones, technologically advanced in manufacture, has high reliability and availability due to the lack of moving parts, low energy consumption.

Claims (2)

1. Гидроакустический гомогенизатор для многокомпонентных и многофазных сред, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой, выполненной с тангенциальными входными и центральным выходным каналами, отличающийся тем, что гомогенизирующая головка снабжена диафрагменным резонатором, установленным в плоскости торца вихревой камеры с кольцевым зазором, образуя тороидальную резонансную камеру вокруг вихревой камеры, а вихревая камера установлена с возможностью регулирования кольцевого зазора и снабжена камерой предварительного закручивания потока с тангенциальными входными каналами, причем тангенциальные входные каналы камеры предварительного закручивания потока и вихревой камеры имеют одинаковое вращательное направление.1. A hydroacoustic homogenizer for multicomponent and multiphase media, including a receiving and draining tank, a pump with a drive, connecting pipes and a homogenizing head with a vortex chamber made with tangential inlet and central output channels, characterized in that the homogenizing head is equipped with a diaphragm resonator installed in the plane of the end face of the vortex chamber with an annular gap, forming a toroidal resonant chamber around the vortex chamber, and the vortex chamber is installed with possible it is equipped with an annular clearance control and is equipped with a pre-swirling chamber with tangential inlet channels, the tangential inlet channels of the pre-swirling chamber and the vortex chamber having the same rotational direction. 2. Гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что гомогенизирующая головка установлена внутри сливной емкости.2. The homogenizer according to claim 1, characterized in that the homogenizing head is installed inside the drain tank.
RU2005113849/15A 2005-05-05 2005-05-05 Hydroacoustic homogenizer for multi-component and multi-phase media RU2296612C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113849/15A RU2296612C2 (en) 2005-05-05 2005-05-05 Hydroacoustic homogenizer for multi-component and multi-phase media

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113849/15A RU2296612C2 (en) 2005-05-05 2005-05-05 Hydroacoustic homogenizer for multi-component and multi-phase media

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005113849A RU2005113849A (en) 2006-11-10
RU2296612C2 true RU2296612C2 (en) 2007-04-10

Family

ID=37500668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005113849/15A RU2296612C2 (en) 2005-05-05 2005-05-05 Hydroacoustic homogenizer for multi-component and multi-phase media

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2296612C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2626355C1 (en) * 2016-10-06 2017-07-26 Владимир Николаевич Горшенёв Method of fluid medium mixing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2626355C1 (en) * 2016-10-06 2017-07-26 Владимир Николаевич Горшенёв Method of fluid medium mixing

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005113849A (en) 2006-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9011698B2 (en) Method and devices for sonicating liquids with low-frequency high energy ultrasound
US7673516B2 (en) Ultrasonic liquid treatment system
US20100296975A1 (en) High Capacity Ultrasonic Reactor System
RU2325959C2 (en) Hydrodynamic generator of ultrasonic acoustic vibrations and method of its generating
RU2296612C2 (en) Hydroacoustic homogenizer for multi-component and multi-phase media
RU2462301C1 (en) Device for heat-mass-power exchange
RU2305608C1 (en) Hydrodynamic generator of acoustic vibration
RU2775588C1 (en) Modular static mixer-activator
RU2032325C1 (en) Homogenizer for multi-component liquid products
US10233097B2 (en) Liquid treatment apparatus with ring vortex processor and method of using same
RU185656U1 (en) HYDRODYNAMIC OSCILLATOR GENERATOR
RU2434674C1 (en) Device for physicochemical treatment of fluids
RU74317U1 (en) HYDRODYNAMIC DISPERSANTER AND RESONANCE PLATE FOR HIM
RU2063562C1 (en) Hydrodynamic radiator
RU2618078C1 (en) Hydrodynamic mixer
RU2124933C1 (en) Homogenizer
RU2386471C1 (en) Reciprocation pump impeller
RU223469U1 (en) Hydrodynamic cavitator
RU2304261C1 (en) Method and device for heat and mass exchange
SU1516148A1 (en) Hydrodynamic source of oscillations
RU2476261C1 (en) Method of exciting acoustic vibrations in fluid medium and apparatus (versions) for realising said method
UA148046U (en) HYDRODYNAMIC ULTRASOUND RADIATOR
RU2323887C1 (en) Method of free-flowing substance processing by energy of ultrasonic vibrations
EP4101525A1 (en) Ultrasonic processor for nanoemulsions and nanoliposomes production
RU2515770C1 (en) Method of water activation and device for its realisation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070506