RU2323887C1 - Method of free-flowing substance processing by energy of ultrasonic vibrations - Google Patents
Method of free-flowing substance processing by energy of ultrasonic vibrations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2323887C1 RU2323887C1 RU2007108353/15A RU2007108353A RU2323887C1 RU 2323887 C1 RU2323887 C1 RU 2323887C1 RU 2007108353/15 A RU2007108353/15 A RU 2007108353/15A RU 2007108353 A RU2007108353 A RU 2007108353A RU 2323887 C1 RU2323887 C1 RU 2323887C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiating
- working chamber
- same
- ultrasonic vibrations
- flow distributor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в различных технологических процессах, осуществляемых с использованием энергии ультразвуковых (далее УЗ) колебаний. Его можно использовать, например, при обработке молока, соков и вина, для приготовления суспензий и буровых растворов, при обогащении полезных ископаемых и разделении водно-спиртовых смесей, при обезвреживании ртутьсодержащих твердых отходов, а также и при очистке как горючесмазочных материалов, так и механических изделий различного назначения. Причем предлагаемое устройство может быть использовано как самостоятельно, так и в составе различного технологического оборудования, в которое оно достаточно легко встраивается. Например, в стационарном оборудовании, предназначенном для подготовки питьевой воды или для очистки как промышленных, так и бытовых сточных вод от различных загрязнителей и микроорганизмов, в котором реализуются технологии обработки жидкостей, например, флотацией, флокуляцией, осаждением, агломерацией или коагуляцией.The invention relates to ultrasound equipment and can be used in various technological processes carried out using the energy of ultrasonic (hereinafter referred to as ultrasound) vibrations. It can be used, for example, in the processing of milk, juice and wine, for the preparation of suspensions and drilling fluids, in the enrichment of minerals and the separation of water-alcohol mixtures, in the disposal of mercury-containing solid waste, as well as in the cleaning of fuels and lubricants, as well as mechanical products for various purposes. Moreover, the proposed device can be used both independently and as part of various technological equipment, into which it is easily integrated. For example, in stationary equipment designed for the preparation of drinking water or for the treatment of both industrial and domestic wastewater from various pollutants and microorganisms, which implements technologies for treating liquids, for example, flotation, flocculation, precipitation, agglomeration or coagulation.
Известно устройство для УЗ порционной обработки жидкотекучей среды, представляющее собой открытый сосуд, в центре которого установлен источник УЗ колебаний [1].A device for ultrasonic batch processing of a fluid medium, which is an open vessel in the center of which is installed a source of ultrasonic vibrations [1].
Основной недостаток этого устройства заключается в том, что оно не обеспечивают возможности обработки жидкотекучей среды в процессе ее циркуляции, который является более производительным.The main disadvantage of this device is that it does not provide the possibility of processing a fluid medium in the process of its circulation, which is more productive.
Известно также устройство для УЗ обработки жидкотекучей среды, в котором рабочая камера выполнена в виде трубы, а источник УЗ колебаний установлен на ее внешней поверхности [2].A device for ultrasonic processing of a fluid medium is also known, in which the working chamber is made in the form of a pipe, and the source of ultrasonic vibrations is mounted on its outer surface [2].
Основной недостаток данного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает равномерного УЗ воздействия на жидкотекучую среду по всему периметру ее потока.The main disadvantage of this device is that it does not provide a uniform ultrasound effect on a fluid medium around the entire perimeter of its flow.
Кроме этого, известно устройство для УЗ обработки жидкотекучей среды включающее монолитную герметичную рабочую камеру, которая посредством подающего и приемного патрубков встроена в систему транспортирования обрабатываемой среды, выполнена в виде тела вращения (усеченный конус), имеет треугольную форму поперечного сечения и оснащена несколькими пьезокерамическими источниками УЗ колебаний, симметрично расположенными по окружности на кольцеобразном основании рабочей камеры [3].In addition, it is known a device for ultrasonic processing of a fluid medium including a monolithic sealed working chamber, which is supplied through a supply and receiving nozzles to a system for transporting a processed medium, made in the form of a body of revolution (truncated cone), has a triangular cross-sectional shape and is equipped with several piezoceramic ultrasound sources oscillations symmetrically located around the circumference on the annular base of the working chamber [3].
Такое конструктивное решение позволяет осуществлять УЗ воздействие на обрабатываемую среду по всему периметру ее потока, но в полной мере не обеспечивает равномерности УЗ обработки. Это и является основным недостатком данного устройства, которое по своей технической сущности и достигаемому результату при его использовании является наиболее близким к предлагаемому и принято в качестве прототипа.Such a constructive solution allows ultrasonic treatment of the medium to be processed along the entire perimeter of its flow, but does not fully ensure the uniformity of ultrasonic treatment. This is the main disadvantage of this device, which in its technical essence and the achieved result when using it is the closest to the proposed and adopted as a prototype.
Указанный недостаток обусловлен тем, что в центральной части рабочей камеры поток обрабатываемой жидкотекучей среды имеет преимущественно ламинарное течение, вполне достаточную скорость перемещения и подвергается воздействию УЗ колебаний, отраженных конической стенкой, а в периферийной части рабочей камеры поток имеет турбулентный характер, минимальную скорость перемещения и подвергается воздействию УЗ колебаний как отраженных конической стенкой камеры, так и совершаемых ее кольцеобразным основанием.This drawback is due to the fact that in the central part of the working chamber the flow of the processed fluid medium predominantly has a laminar flow, a quite sufficient speed of movement and is subjected to ultrasonic vibrations reflected by the conical wall, and in the peripheral part of the working chamber the flow has a turbulent character, the minimum speed of movement is the influence of ultrasonic vibrations as reflected by the conical wall of the chamber, and committed by its annular base.
Следует также отметить и то, что рабочая камера выполнена неразъемной, УЗ преобразователи выполнены пьезокерамическими и не имеют излучающих звеньев, а обработка жидкотекучей среды проводится с использованием только продольных колебаний и только в одной зоне и при этом колебания, отраженные конической стенкой камеры, и колебания, совершаемые ее кольцеобразным основанием, несколько демпфируют друг друга.It should also be noted that the working chamber is made one-piece, ultrasonic transducers are made of piezoceramic and do not have radiating links, and the processing of a fluid medium is carried out using only longitudinal vibrations and only in one zone, while the vibrations reflected by the conical wall of the chamber and vibrations, committed by its ring-shaped base, somewhat damp each other.
Вследствие всех этих недостатков данное устройство может быть охарактеризовано как не обеспечивающее требуемого качества обработки жидкотекучей среды.Due to all these disadvantages, this device can be characterized as not providing the required quality of processing a fluid medium.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности УЗ обработки, позволяющее, в свою очередь, повысить производительность процесса.The technical problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of ultrasonic processing, which, in turn, allows to increase the productivity of the process.
Поставленная задача решается за счет создания нескольких зон УЗ воздействия и за счет обеспечения равномерности УЗ воздействия в каждой из них.The problem is solved by creating several zones of ultrasonic exposure and by ensuring the uniformity of ultrasonic exposure in each of them.
Решение поставленной задачи в устройстве для обработки жидкотекучей среды энергией ультразвуковых колебаний, включающем герметичную рабочую камеру, которая посредством подающего и приемного патрубков встроена в систему транспортирования обрабатываемой среды, выполнена в виде тела вращения и оснащена несколькими источниками ультразвуковых колебаний, симметрично расположенными по окружности, достигается за счет того, что рабочая камера выполнена съемно-разборной, преимущественно с прямоугольным поперечным сечением и снабжена, по меньшей мере, одним распределителем потока обрабатываемой среды, который своими периферийной и центральной частями, соответственно, разделяет ее полость на две сообщающиеся между собой полости и разобщает один от другого приемный и подающий патрубки, а каждый источник ультразвуковых колебаний выполнен в виде стержневого магнитострикционного преобразователя и снабжен, по меньшей мере, одним многогранным излучающим звеном, имеющим сквозное отверстие, при этом центральная часть распределителя потока взаимосвязана с приемным и подающим патрубками и выполнена в виде полого цилиндра, имеющего внутреннюю перегородку и сквозные отверстия, расположенные с разных сторон перегородки, а периферийная часть распределителя потока выполнена в виде плоского диска, который размещен преимущественно в одной плоскости с перегородкой его центральной части и имеет расположенные по двум концентрическим окружностям сквозные отверстия, причем излучающее звено выполнено с формой, подобной прямоугольному параллелепипеду, с преобразователем оно соединено одной из своих средних граней и установлено так, что поверхность его свободной средней грани расположена в полости сквозного отверстия периферийной части распределителя потока, которое выполнено с формой и размерами, соответствующими этой грани, и расположено на концентрической окружности, наиболее близкой к продольной оси рабочей камеры. Решению поставленной задачи способствует также и то, что:The solution of this problem in a device for processing a fluid medium with ultrasonic vibrations energy, including a sealed working chamber, which is integrated into the transport medium by means of a supply and receiving nozzles, is made in the form of a body of revolution and is equipped with several sources of ultrasonic vibrations symmetrically located around a circle due to the fact that the working chamber is made detachable, mainly with a rectangular cross section and is equipped, in m at least one distributor of the flow of the medium to be treated, which, by its peripheral and central parts, respectively, divides its cavity into two interconnected cavities and separates the receiving and supply nozzles from each other, and each source of ultrasonic vibrations is made in the form of a rod magnetostrictive transducer and is equipped with at least one multifaceted radiating element having a through hole, while the Central part of the flow distributor is interconnected with the receiving and supplying and made in the form of a hollow cylinder having an internal partition and through holes located on opposite sides of the partition, and the peripheral part of the flow distributor is made in the form of a flat disk, which is located mainly in the same plane with the partition of its central part and has two concentric circles through holes, and the radiating element is made with a shape similar to a rectangular parallelepiped, it is connected to the converter by one of its middle faces and It is established that the surface of its free middle face is located in the cavity of the through hole of the peripheral part of the flow distributor, which is made with the shape and dimensions corresponding to this face and is located on a concentric circle closest to the longitudinal axis of the working chamber. The solution of the problem also contributes to the fact that:
- преобразователь выполнен с толщиной составляющей 8,5-58,5% от его ширины;- the converter is made with a thickness of 8.5-58.5% of its width;
- преобразователи источников ультразвуковых колебаний выполнены с одинаковыми и/или с разными акустическими параметрами и геометрическими размерами;- transducers of sources of ultrasonic vibrations are made with the same and / or with different acoustic parameters and geometric dimensions;
- излучающее звено выполнено с длиной, равной ширине преобразователя или превышающей ее не более чем на 12% от ее величины;- the radiating element is made with a length equal to the width of the transducer or exceeding it by no more than 12% of its value;
- излучающее звено выполнено с высотой, которая составляет 64-84% от его длины;- the radiating link is made with a height that is 64-84% of its length;
- излучающее звено выполнено с толщиной, которая составляет 15-62% от его длины;- the radiating element is made with a thickness that is 15-62% of its length;
- излучающее звено по его длине выполнено с поперечным сечением, ширина которого монотонно уменьшается;- the radiating element along its length is made with a cross section, the width of which decreases monotonously;
- излучающие звенья всех источников ультразвуковых колебаний выполнены с одинаковыми и/или с разными формами и геометрическими размерами;- radiating links of all sources of ultrasonic vibrations are made with the same and / or with different shapes and geometric dimensions;
- сквозное отверстие излучающего звена выполнено в виде правильной геометрической фигуры, преимущественно в виде окружности, и расположено таким образом, что его ось симметрии перпендикулярна большим граням излучающего звена и проходит через его геометрический центр;- the through hole of the radiating link is made in the form of a regular geometric figure, mainly in the form of a circle, and is located in such a way that its axis of symmetry is perpendicular to the large faces of the radiating link and passes through its geometric center;
- сквозное отверстие выполнено с диаметром, величина которого составляет 49-59% от длины излучающего звена;- the through hole is made with a diameter, the value of which is 49-59% of the length of the radiating link;
- сквозные отверстия всех излучающих звеньев выполнены с одинаковыми и/или с разными формами и размерами;- through holes of all radiating links are made with the same and / or with different shapes and sizes;
- излучающее звено установлено таким образом, что расстояния от его внешних поверхностей до стенок рабочей камеры и до центральной части распределителя потока в своих значениях имеют одинаковую и/или разную величину;- the radiating element is installed in such a way that the distances from its external surfaces to the walls of the working chamber and to the central part of the flow distributor have the same and / or different values in their values;
- излучающие звенья установлены с зазором относительно друг друга и расположены так, что их большие грани обращены одна к другой, ширина поперечного сечения уменьшается в направлении к продольной оси рабочей камеры, а геометрические центры лежат преимущественно на одной окружности и преимущественно на одинаковом расстоянии один от другого;- radiating links are installed with a gap relative to each other and are arranged so that their large faces are facing one another, the width of the cross section decreases towards the longitudinal axis of the working chamber, and the geometric centers lie mainly on one circle and mainly at the same distance from each other ;
- некоторые из зазоров между излучающими звеньями перекрыты по высоте рабочей камеры посредством перемычек, которые установлены по двум окружностям и преимущественно в шахматном порядке;- some of the gaps between the radiating links are overlapped along the height of the working chamber by means of jumpers that are installed in two circles and mainly in a checkerboard pattern;
- распределитель потока выполнен монолитным или составным;- the flow distributor is made monolithic or composite;
- сквозные отверстия в центральной части распределителя потока, расположенные с разных сторон относительно его перегородки, выполнены с одинаковыми и/или с разными формами, ориентированы перпендикулярно и/или под некоторым углом относительно продольной оси распределителя и имеют преимущественно одинаковую суммарную площадь.- through holes in the central part of the flow distributor, located on different sides relative to its partition, are made with the same and / or different shapes, are oriented perpendicularly and / or at some angle relative to the longitudinal axis of the distributor and have predominantly the same total area.
Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
на фиг.1 - представлен продольный разрез устройства с одной рабочей камерой;figure 1 - shows a longitudinal section of a device with one working chamber;
на фиг.2 - показано сечение по А-А на фиг.1;figure 2 - shows a section along aa in figure 1;
на фиг.3 - внешний вид источника УЗ колебаний;figure 3 is an external view of the source of ultrasonic vibrations;
на фиг.4 - представлен вариант устройства с двумя рабочими камерами.figure 4 - presents a variant of the device with two working chambers.
Ниже приводится пример конкретной реализации прелагаемого устройства, не исключающий других вариантов его выполнения в объеме формулы изобретения.The following is an example of a specific implementation of the proposed device, not excluding other options for its implementation in the scope of the claims.
В предлагаемом устройстве для обработки жидкотекучей среды энергией УЗ колебаний герметичная рабочая камера (см. фиг.1) посредством подающего 1 и приемного 2 патрубков, имеющих одинаковую форму и равные площади поперечного сечения, встроена в систему транспортирования обрабатываемой среды (на чертежах не показана) и выполнена съемно-разборной в виде тела вращения с прямоугольным поперечным сечением. Она имеет один распределитель потока, состоящий из центральной 3 и периферийной 4 частей, и оснащена несколькими источниками УЗ колебаний, симметрично расположенными по окружности. Каждый из них образован магнитострикционным преобразователем 5 и одним многогранным излучающим звеном 6, которое изготовлено из металла, т.е. из акустически проводящего материала (например, сталь 45), и выполняет функцию трансформатора направления распространения УЗ колебаний, излучаемых преобразователем 5.In the proposed device for processing a fluid medium with the energy of ultrasonic vibrations, a sealed working chamber (see FIG. 1) by means of a supply 1 and a receiving 2 nozzles having the same shape and equal cross-sectional areas is integrated into the medium transportation system (not shown in the drawings) and made detachable in the form of a body of revolution with a rectangular cross section. It has one flow distributor, consisting of a central 3 and peripheral 4 parts, and is equipped with several sources of ultrasonic vibrations symmetrically located around the circumference. Each of them is formed by a
Корпус рабочей камеры (сталь Х18Н10Т), состоящий из прямолинейной крышки 7, круглой внешней стенки 8 и прямолинейного дна 9, посредством накидных гаек (на чертежах позициями не обозначены) жестко соединен с подающим 1 и приемным 2 патрубками и выполнен с внешним покрытием (на чертежах не показано), обеспечивающим поглощение кавитационного шума.The housing of the working chamber (steel X18H10T), consisting of a rectilinear cover 7, a round
Распределитель потока обрабатываемой среды, изготовленный из акустически проводящего материала (сталь Х18Н10Т), выполнен составным и своими периферийной 4 и центральной 3 частями, соответственно, разделяет полость рабочей камеры на две сообщающиеся между собой полости «А» и «Б» и разобщает один от другого приемный 2 и подающий 1 патрубки. Центральная часть 3 распределителя потока взаимосвязана с приемным и подающим патрубками и выполнена в виде полого цилиндра 10, имеющего внутреннюю перегородку 11 и сквозные круглые отверстия 12 и 13, симметрично расположенные двумя группами по окружности с разных сторон перегородки 11. Периферийная часть распределителя потока выполнена в виде плоского кольца 4, которое установлено в одной плоскости с перегородкой 11 и имеет симметрично расположенные по двум концентрическим окружностям сквозные отверстия трапециевидной 14 и круглой 15 формы. Сквозные отверстия 12, 13 и 15 имеют одинаковые размеры и одинаковые суммарные площади в своих группах. При этом отверстия 12 и 13 выполнены таким образом, что их оси симметрии параллельны периферийной части 4 распределителя потока.The medium flow distributor made of acoustically conductive material (X18H10T steel) is made integral and has its peripheral 4 and central 3 parts, respectively, divides the working chamber cavity into two interconnected cavities “A” and “B” and disconnects one from the other receiving 2 and feeding 1 nozzles. The central part 3 of the flow distributor is interconnected with the receiving and supply nozzles and is made in the form of a
Магнитострикционный преобразователь 5 источника УЗ колебаний, рассчитанный на частоту 19,5 килогерц и набранный из пластин, изготовленных из сплава К-65, выполнен стержневым и образован двумя стержнями, снабжен обмоткой возбуждения 16 и экранирующей накладкой 17, помещен в водоохлаждаемый корпус 18, подключен к УЗ генератору (на чертежах не показан) и имеет толщину, равную 15 мм, что эквивалентно 25% его ширины, составляющей 60 миллиметров. В устройстве все преобразователи 5 выполнены с одинаковыми геометрическими размерами и имеют одинаковые акустические параметры.The
В наиболее простом и оптимальном для расчета геометрических размеров варианте исполнения многогранное излучающее звено 6 источника УЗ колебаний представляет собой (см. фиг.3) правильный прямоугольный параллелепипед, который выполнен с центральным сквозным отверстием 19 и имеет две большие 20, две средние 21 и две малые 22 грани. В предлагаемом же устройстве (см. фиг.2) правильная форма прямоугольного параллелепипеда несколько видоизменена и излучающее звено 6 выполнено с продольным поперечным сечением в виде правильной трапеции, т.е. с монотонно уменьшающейся шириной, что позволило использовать большее количество излучающих звеньев и, следовательно, в значительной степени увеличить суммарную площадь излучающих поверхностей. В устройстве отверстия 19 всех излучающих звеньев 6 имеют одинаковые форму, размеры и расположение.In the simplest and most optimal embodiment for calculating geometric dimensions, the multifaceted
Длина излучающего звена (в случае его изготовления из стали 45) равна 65 мм и на 5 мм превышает ширину преобразователя, что эквивалентно 8%. Высота излучающего звена и его толщина (ширина наиболее узкой из меньших граней) составляют, соответственно, 45 и 20 миллиметров (ширина второй меньшей грани равна 30 мм), что эквивалентно 69 и 30,5% от его длины. Круглое сквозное отверстие 19 излучающего звена расположено по его центру и выполнено с диаметром, равным 35 миллиметрам, что эквивалентно 53,8% от длины излучающего звена.The length of the radiating link (in the case of its manufacture from steel 45) is 65 mm and 5 mm greater than the width of the transducer, which is equivalent to 8%. The height of the radiating link and its thickness (the width of the narrowest of the smaller faces) are respectively 45 and 20 millimeters (the width of the second smaller face is 30 mm), which is equivalent to 69 and 30.5% of its length. A round through
Излучающие звенья, которые одной из своих средних граней жестко и непосредственно (т.е. без промежуточного звена) соединены с магнитострикционными преобразователями 5, в рабочей камере установлены так, что поверхности их свободных средних 21 граней расположены по середине высоты сквозных отверстий 14 периферийной части 4 распределителя потока, которые имеют форму и размеры, соответствующие этой грани, и расположены на концентрической окружности, наиболее близкой к продольной оси рабочей камеры. Причем наиболее узкая из меньших граней каждого излучающего звена обращена к продольной оси рабочей камеры, а его две большие грани 20 параллельны большим граням двух соседних излучающих звеньев, которые расположены от него на некотором расстоянии. При этом все излучающие звенья 6 посредством резиновых прокладок 23 изолированы от периферийной части 4 распределителя потока (прокладки, изолирующие излучающие звенья 6 от дна 9 рабочей камеры, на чертежах позициями не обозначены) и с помощью перемычек 24 и 25, изготовленных из акустически не проводящего материала (резина, полиуретан) и расположенных в шахматном порядке по двум концентрическим окружностям, отделены одно от другого. В устройстве все излучающие звенья 6 имеют одинаковые формы и размеры и установлены так, что расстояния от их внешних поверхностей до стенок рабочей камеры и до центральной части распределителя в своих значениях имеют одинаковую величину.Radiating links, which are connected rigidly and directly (i.e. without an intermediate link) to
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Перед началом его эксплуатации полость корпуса 18 соединяют с системой циркуляции воды, охлаждающей преобразователи 5, и включают УЗ генератор. Под воздействием магнитного поля, создаваемого обмотками 16, каждый из преобразователей 5 возбуждается и начинает совершать продольные колебания, которые передаются излучающему звену 6. В каждом излучающем звене, вследствие его геометрической формы и соответствующих размеров, продольные колебания преобразователя трансформируются. В результате этого свободные грани 21 (средняя) и 22 (меньшие) излучающего звена 6 и стенка его отверстия 19 совершают интенсивные колебания, которые можно охарактеризовать, соответственно, как продольные (продольно-изгибные) и радиальные (радиально-изгибные), т.е. как колебания двух разных видов, которым придают направление распространения, взаимно пересекающиеся в двух плоскостях, ориентированных одна относительно другой под углом 90 градусов. Причем амплитуда колебаний излучающего звена в измененных направлениях больше первоначальной амплитуды колебаний преобразователя, а его большие грани (20) практически не совершают колебаний. При этом следует отметить также и то, что любое изменение габаритных размеров излучающего звена 6, их соотношений между собой и с габаритными размерами преобразователя 5 до значений, выходящих за указанные пределы, будет приводить либо к уменьшению амплитуды колебаний в измененном направлении, что произойдет за счет ухудшения условий возбуждения изгибной волны в участке, ограниченном стенкой отверстия 19 и средней гранью 21, либо - к резкому падению механической прочности этого участка.Before starting its operation, the cavity of the housing 18 is connected to a water circulation system cooling the
Обрабатываемую жидкотекучую среду, например молоко, к рабочей камере по патрубку 1 трубопровода подают общим потоком, который и поступает в левый отсек центральной части 3 распределителя потока. Этот отсек имеет замкнутый объем и образован сплошной перегородкой 11 и внутренней стенкой полого цилиндра 10, который выполнен с круглыми, симметрично расположенными отверстиями 12. Поступая в эти отверстия и проходя через них, обрабатываемая жидкая среда разделяется на несколько отдельных потоков, которые имеют одинаковую круглую форму с одинаковыми размерами их поперечного сечения и приобретают одинаковое начальное направление движения в плоскости, перпендикулярной к продольной оси симметрии рабочей камеры. Это обусловлено тем, что диаметры отверстий 12 равны между собой, а их оси симметрии лежат в одной общей для них плоскости, которая параллельна крышке 7, периферийной части 4 распределителя потока и средним граням 21 излучающих звеньев 6.The processed fluid medium, for example milk, is supplied to the working chamber through the pipe branch pipe 1 by a common stream, which enters the left compartment of the central part 3 of the flow distributor. This compartment has a closed volume and is formed by a solid partition 11 and the inner wall of the
На выходе из отверстий 12 отдельные потоки обрабатываемой жидкой среды, заполняя полость «А», сливаются между собой, приобретают плоскую форму, меняют скорость движения, проходят первую зону УЗ воздействия (средняя грань 21 излучающего звена) и, сохраняя направление первоначального движения, поступают в круглые отверстия 15 периферийной части 4 распределителя потока. Поступая в эти отверстия и проходя через них, обрабатываемая жидкая среда снова разделяется на несколько отдельных потоков, которые приобретают одинаковую круглую форму с одинаковыми размерами их поперечного сечения и все вместе на 90 градусов изменяют направление своего движения. На выходе из отверстий 15 отдельные потоки обрабатываемой жидкой среды, заполняя внешний участок полости «Б», сливаются между собой, вновь приобретают плоскую форму, еще раз меняют скорость движения и попадают под воздействие второй зоны УЗ воздействия (одна из меньших граней 22 излучающего звена).At the exit from the
Из внешнего участка полости «Б» обрабатываемая жидкая среда, опять таки с плоской формой своих потоков, но уже меньшего поперечного сечения, через пространства между излучающими звеньями, не перегороженные перемычками 25, поступает в круглые отверстия 19 (третья зона УЗ воздействия) излучающих звеньев 6. Далее она проходит через эти отверстия и через пространства между излучающими звеньями, не перегороженные перемычками 24 (очередная смена формы, скорости и направления движения), поступает во внутренний участок полости «Б» и попадает под воздействие четвертой зоны УЗ воздействия (вторая из меньших граней 22 излучающего звена), которую и покидает через круглые отверстия 13, количество которых и вариант расположения идентичны отверстиям 12.From the external part of the cavity “B”, the processed liquid medium, again with a flat shape of its flows, but with a smaller cross section, through the spaces between the radiating links, not blocked by
Пройдя отверстия 13, отдельные потоки обрабатываемой жидкотекучей среды, приобретая одинаковую круглую форму с одинаковыми размерами поперечных сечений, поступают в правый отсек центральной части 3 распределителя потока. В этом отсеке, который имеет замкнутый объем и образован сплошной перегородкой 11 и внутренней стенкой полого цилиндра 10, отдельные потоки обработанной жидкотекучей среды объединяются в единое целое и через патрубок 2 общим потоком покидают устройство.After passing the
Следует отметить, что в том случае если по каким-либо причинам однократная УЗ обработка окажется неудовлетворительной, то жидкотекучая среда может быть направлена на дополнительную обработку, причем ее подача в рабочую камеру может быть осуществлена и через патрубок 2.It should be noted that in the event that for some reason a single ultrasonic treatment is unsatisfactory, then the fluid medium can be sent for additional processing, and its supply to the working chamber can also be carried out through pipe 2.
По окончании обработки всего объема жидкотекучей среды и достижению ее заданных параметров полость корпуса 18 отсоединяют от системы циркуляции воды, охлаждающей преобразователи 5, и выключают УЗ генератор.Upon completion of the processing of the entire volume of a fluid medium and achievement of its predetermined parameters, the cavity of the housing 18 is disconnected from the water circulation system cooling the
С точки зрения акустических параметров следует отметить, что ультразвуковое воздействие при эксплуатации предлагаемого устройства можно осуществлять с постоянными или с изменяющимися акустическими характеристиками, в частотном диапазоне до 80 килогерц, с амплитудой колебаний, не превышающей 60 микрон и с интенсивностью, близкой 35 Вт/см2 При этом излучающими звеньями разных ультразвуковых источников можно создавать колебания с одинаковой и/или с разной по своей величине амплитудой, величины амплитуд и интенсивности колебаний можно устанавливать с обратно пропорциональной зависимостью, а продолжительность обработки - прямо пропорциональной вязкости обрабатываемой среды.From the point of view of acoustic parameters, it should be noted that the ultrasonic effect during operation of the proposed device can be carried out with constant or with changing acoustic characteristics, in the frequency range up to 80 kilohertz, with an amplitude of oscillations not exceeding 60 microns and with an intensity close to 35 W / cm 2 In this case, the emitting links of different ultrasonic sources can create oscillations with the same and / or different amplitude amplitude, the magnitudes of the amplitudes and intensity of the oscillations can be set navlivat with inversely proportional, and duration of treatment - is directly proportional to the viscosity of the treated environment.
К другим примерам конкретного осуществления изобретения, помимо различных вариаций с размерами, формой и ориентацией отверстий в распределителе потока, следует отнести вариант выполнения предлагаемого устройства (см. фиг.4) с двумя распределителями потока, в котором каждый из магнитострикционных преобразователей имеет два излучающих звена. Такое устройство, при его сравнении с вышеохарактеризованным, является наиболее эффективным с самых разных точек зрения.Other examples of a specific embodiment of the invention, in addition to various variations with the size, shape and orientation of the holes in the flow distributor, include an embodiment of the proposed device (see Fig. 4) with two flow distributors, in which each of the magnetostrictive converters has two radiating links. Such a device, when compared with the above, is the most effective from a variety of points of view.
Сопоставительный анализ известного и предлагаемого устройств для УЗ обработки циркулирующей жидкотекучей среды в части производительности процесса показывает значительные преимущества последнего из них. Эти преимущества достигаются за счет того, что УЗ воздействие осуществляется более чем в одной зоне, поток обрабатываемой среды в зоне обработки имеет постоянный характер и меньший размер поперечного сечения, а колебания, имеющие разные типы составляющих и пересекающиеся направления распространения, в зону обработки вводятся непосредственно от излучающего звена и без использования отражающих возможностей составных элементов рабочей камеры.A comparative analysis of the known and proposed devices for ultrasonic treatment of a circulating fluid medium in terms of process performance shows significant advantages of the latter. These advantages are achieved due to the fact that ultrasonic treatment is carried out in more than one zone, the flow of the medium being treated in the treatment zone is constant and smaller in cross section, and vibrations having different types of components and intersecting propagation directions are introduced directly from radiating link and without using the reflective capabilities of the constituent elements of the working chamber.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство СССР, №277427, В06В 1/06, 1970.1. USSR author's certificate, No. 277427, B06B 1/06, 1970.
2. Патент Российской Федерации, №2067079, C02F 1/36, 1996.2. Patent of the Russian Federation, No. 2067079, C02F 1/36, 1996.
3. Патент СССР, №261280, С22В 9/02, 1970.3. USSR patent, No. 261280,
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108353/15A RU2323887C1 (en) | 2007-03-06 | 2007-03-06 | Method of free-flowing substance processing by energy of ultrasonic vibrations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108353/15A RU2323887C1 (en) | 2007-03-06 | 2007-03-06 | Method of free-flowing substance processing by energy of ultrasonic vibrations |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2323887C1 true RU2323887C1 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=39799915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007108353/15A RU2323887C1 (en) | 2007-03-06 | 2007-03-06 | Method of free-flowing substance processing by energy of ultrasonic vibrations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2323887C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU199801U1 (en) * | 2019-10-11 | 2020-09-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Великолукская государственная сельскохозяйственная академия" | ULTRASOUND MILK PROCESSING DEVICE IN STATIONARY TANK |
-
2007
- 2007-03-06 RU RU2007108353/15A patent/RU2323887C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU199801U1 (en) * | 2019-10-11 | 2020-09-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Великолукская государственная сельскохозяйственная академия" | ULTRASOUND MILK PROCESSING DEVICE IN STATIONARY TANK |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101054571B1 (en) | Method and apparatus for sonicating liquid with low frequency high energy ultrasound | |
| US11458442B2 (en) | Ultrasonic homogenizer | |
| CN103280213B (en) | Turbulence resonance fluid sounder | |
| RU2323887C1 (en) | Method of free-flowing substance processing by energy of ultrasonic vibrations | |
| US20040081591A1 (en) | Process and apparatus for irradiating fluids | |
| WO2009006360A2 (en) | High capacity ultrasonic reactor system | |
| RU2323888C1 (en) | Method of free-flowing substance processing by energy of ultrasonic vibrations | |
| JP2004275850A (en) | Ultrasonic device | |
| RU141803U1 (en) | ULTRASONIC FLOWING MACHINE | |
| RU2689627C1 (en) | Device for production of liquid homogeneous mixtures | |
| RU2446874C2 (en) | Ultrasonic cavitation flow reactor | |
| JP2008086898A (en) | Ultrasonic cleaning device | |
| CN103936099A (en) | Hydraulic multi-frequency ultrasonic generator | |
| RU2286216C1 (en) | Ultrasonic plant | |
| JP7381899B2 (en) | ultrasonic homogenizer | |
| WO2008051115A1 (en) | Heat-mass-and-energy exchange method and a device for carrying out said method | |
| RU2221633C2 (en) | Ultrasonic flow-type disperser | |
| RU58391U1 (en) | ULTRASONIC DISPERSANT | |
| CN203300212U (en) | Turbulent flow resonance fluid sounder | |
| RU2650269C1 (en) | Device for processing edible liquid media | |
| RU132000U1 (en) | ULTRASONIC VIBRATION SYSTEM FOR GAS MEDIA | |
| RU149831U1 (en) | ULTRASONIC FLOW REACTOR | |
| RU2304261C1 (en) | Method and device for heat and mass exchange | |
| RU2446873C2 (en) | Ultrasound cavitation flow reactor (versions) | |
| RU2248847C1 (en) | Apparatus for disintegrating hard materials and producing finely divided systems and emulsions |