RU2363528C1 - Ultrasonic device for treatment of liquid mediums - Google Patents

Ultrasonic device for treatment of liquid mediums Download PDF

Info

Publication number
RU2363528C1
RU2363528C1 RU2008105095/15A RU2008105095A RU2363528C1 RU 2363528 C1 RU2363528 C1 RU 2363528C1 RU 2008105095/15 A RU2008105095/15 A RU 2008105095/15A RU 2008105095 A RU2008105095 A RU 2008105095A RU 2363528 C1 RU2363528 C1 RU 2363528C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
emitter
liquid
flange
ultrasonic
Prior art date
Application number
RU2008105095/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алена Александровна Новик (RU)
Алена Александровна Новик
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Ультразвуковая техника-инлаб"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Ультразвуковая техника-инлаб" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Ультразвуковая техника-инлаб"
Priority to RU2008105095/15A priority Critical patent/RU2363528C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2363528C1 publication Critical patent/RU2363528C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention is related to device for treatment of liquid mediums and may be used for dispersion of different substances that are not water-soluble, for emulsification and demulsification of emulsions, for acceleration of performance of chemical reactions that pass in liquid phase, etc. Device comprises reactor, in which acoustic block radiator is installed. On cylindrical surface of reactor inlet nozzle is installed, through which processed liquid is supplied. Direction of inlet nozzle provides for direction of water motion along tangent to radiator and along spiral to the side of outlet nozzle installed in end part of reactor opposite to radiator end. Outlet nozzle ends with flange installed in reactor, and is equipped with thread that provides for installation of outlet opening of nozzle with flange at the distance equal to integer number of half-waves from radiator end.
EFFECT: increased efficiency of liquid mediums processing.
4 cl, 1 dwg

Description

Устройство может быть использовано для диспергирования различных веществ нерастворимых в воде, для эмульгирования и деэмульгирования эмульсий, для ускорения протекания химических реакций, проходящих в жидкой фазе и т.д.The device can be used to disperse various substances insoluble in water, to emulsify and demulsify emulsions, to accelerate the course of chemical reactions taking place in the liquid phase, etc.

Известно ультразвуковое устройство для обработки жидких сред, содержащее реактор с цилиндрическим корпусом, ультразвуковой блок, излучатель которого расположен в реакторе, а также входной и выходной патрубки для подвода и вывода обрабатываемой жидкости, один из которых расположен напротив торца излучателя, а другой - на цилиндрической стенке реактора (патент US №3865350, МПК B01F 11/02).A known ultrasonic device for processing liquid media containing a reactor with a cylindrical body, an ultrasonic unit, the emitter of which is located in the reactor, as well as the inlet and outlet nozzles for supplying and outputting the processed fluid, one of which is located opposite the end of the emitter, and the other on the cylindrical wall reactor (US patent No. 3865350, IPC B01F 11/02).

Для эффективной обработки жидкости используется сложное конструктивное решение, в основном связанное со сложностью конструкции излучателя и дополнительной системы, которая окружает излучатель, обеспечивая попадание обрабатываемой жидкости в область действия ультразвукового поля.For effective liquid processing, a complex constructive solution is used, mainly related to the complexity of the design of the emitter and the additional system that surrounds the emitter, ensuring that the processed fluid enters the ultrasonic field.

Конструктивно более простым является ультразвуковое устройство для обработки жидких сред (патент РФ №44540, МПК B01F 11/02), которое так же, как и рассмотренное выше, содержит реактор с цилиндрическим корпусом, ультразвуковой блок, излучатель которого расположен в реакторе и его излучающий торец ступенчато расширяется, а также входной и выходной патрубки для подвода и вывода обрабатываемой жидкости, один из которых расположен напротив излучающего торца излучателя, а другой - на цилиндрической стенке реактора. Оно является наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков.Structurally simpler is an ultrasonic device for processing liquid media (RF patent No. 44540, IPC B01F 11/02), which, like the one discussed above, contains a reactor with a cylindrical body, an ultrasonic unit, the emitter of which is located in the reactor and its emitting end expands stepwise, as well as the inlet and outlet nozzles for supplying and outputting the liquid to be treated, one of which is located opposite the radiating end of the emitter, and the other on the cylindrical wall of the reactor. It is the closest to the proposed combination of essential features.

Обрабатываемая жидкость попадает в реактор через патрубок, расположенный напротив торца излучателя, и подвергается воздействию ультразвуковых колебаний на участке камеры, ограниченном торцом излучателя, и под действием внешнего давления перемещается вдоль излучателя к выходному патрубку, подвергаясь дальнейшей обработке.The processed liquid enters the reactor through a pipe located opposite the end of the emitter, and is subjected to ultrasonic vibrations in the chamber portion bounded by the end of the emitter, and under the influence of external pressure moves along the emitter to the outlet nozzle, undergoing further processing.

Проблема эффективности обработки жидкости в известном устройстве решена за счет выполнения ультразвукового излучателя составным, что обеспечивает обработку жидкости как в направлении ее перемещения, так и во встречном направлении.The problem of the efficiency of the liquid treatment in the known device is solved by making the ultrasonic emitter composite, which ensures the processing of the liquid both in the direction of its movement and in the opposite direction.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая эффективность обработки жидкости.A disadvantage of the known device is the insufficiently high efficiency of liquid processing.

Технической задачей, решаемой изобретением, является увеличение эффективности обработки жидких сред.The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of processing liquid media.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство для обработки жидких сред, также как и известное, содержит реактор с цилиндрическим корпусом, ультразвуковой блок, излучатель которого расположен в реакторе, а также входной и выходной патрубки для подвода и вывода обрабатываемой жидкости, один из которых расположен напротив излучающего торца излучателя, а другой - на цилиндрической стенке реактора, причем диаметр излучателя больше диаметра патрубка. Но, в отличие от известного, в предлагаемом устройстве на цилиндрической поверхности корпуса расположен входной патрубок, а напротив излучающего торца на расстоянии, равном целому числу полуволн, установлен выходной патрубок, заканчивающийся фланцем, расположенным в реакторе с возможностью возвратно-поступательного перемещения.The problem is solved due to the fact that the proposed device for processing liquid media, as well as the known one, contains a reactor with a cylindrical body, an ultrasonic unit, the emitter of which is located in the reactor, as well as inlet and outlet pipes for supplying and outputting the liquid to be treated, one of which is located opposite the radiating end of the emitter, and the other on the cylindrical wall of the reactor, and the diameter of the emitter is larger than the diameter of the pipe. But, unlike the known one, the inlet pipe is located on the cylindrical surface of the housing, and in front of the radiating end at a distance equal to an integer number of half waves, an outlet pipe is installed, ending in a flange located in the reactor with the possibility of reciprocating movement.

Достигаемый технический результат - повышение эффективности работы устройства.Achievable technical result - improving the efficiency of the device.

В предлагаемом устройстве обработка происходит в пространстве между фланцем выходного патрубка и торцом излучателя. Расстояние между ними равно целому числу полуволн. Известно, что при таких параметрах образуется стоячая волна, при которой амплитуда результирующих колебаний будет максимально возможной, в идеальном случае в два раза превышать амплитуду ультразвуковых колебаний излучателя. За счет этого достигается максимально возможное воздействие ультразвуковых колебаний на жидкость. Но такой подбор параметров реактора возможен только при работе устройства, при реальной обработке нужной жидкости, поэтому выходной патрубок выполнен с возможностью возвратно поступательного перемещения, позволяющей установить режим стоячей волны в процессе работы устройства.In the proposed device, the processing takes place in the space between the flange of the outlet pipe and the end of the emitter. The distance between them is equal to an integer number of half-waves. It is known that with these parameters a standing wave is formed at which the amplitude of the resulting oscillations will be the maximum possible, in the ideal case, twice the amplitude of the ultrasonic vibrations of the emitter. Due to this, the maximum possible effect of ultrasonic vibrations on the liquid is achieved. But such a selection of reactor parameters is possible only during operation of the device, during the actual processing of the desired fluid, therefore, the outlet pipe is made with the possibility of reciprocating movement, allowing you to set the standing wave mode during operation of the device.

Дополнительный вклад в увеличение эффективности работы устройства вносит расположение входного патрубка на цилиндрической поверхности реактора.An additional contribution to increasing the efficiency of the device makes the location of the inlet pipe on the cylindrical surface of the reactor.

В известном устройстве входной патрубок и излучатель расположены на одной оси, поэтому возможности перемешивания слоев минимальны, хотя только при активном перемешивании вся жидкость может попасть в зону действия ультразвуковых колебаний.In the known device, the inlet pipe and emitter are located on the same axis, so the possibility of mixing the layers is minimal, although only with active mixing, all the liquid can fall into the zone of action of ultrasonic vibrations.

В предлагаемом устройстве жидкость поступает со стороны цилиндрической поверхности и меняет направление перемещения при попадании в реактор. По общему правилу смена направления движения жидкости увеличивает турбулентность потока, и в зону действия ультразвуковых колебаний он поступает в состоянии перемешивания слоев, гарантирующих увеличение объема жидкости, на который воздействует ультразвук.In the proposed device, the liquid enters from the cylindrical surface and changes the direction of movement when it enters the reactor. As a general rule, a change in the direction of fluid motion increases the turbulence of the flow, and it enters the zone of action of ultrasonic vibrations in a state of mixing of the layers, guaranteeing an increase in the volume of fluid that is affected by ultrasound.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 2 формулы изобретения, характеризует ультразвуковое устройство для обработки жидких сред, в котором торец излучателя ступенчато расширен.The combination of features set forth in paragraph 2 of the claims characterizes an ultrasonic device for processing liquid media in which the end face of the emitter is stepwise expanded.

Такое решение дополнительно повышает эффективность обработки жидкости за счет того, что в реакторе создается две зоны ультразвуковой обработки: одна расположена между торцом излучателя и выходным патрубком, а другая - с противоположной стороны торца.This solution further increases the efficiency of the liquid treatment due to the fact that two ultrasonic treatment zones are created in the reactor: one is located between the end of the emitter and the outlet pipe, and the other on the opposite side of the end.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 3 формулы изобретения, характеризует устройство для обработки жидких сред, в котором входной патрубок установлен на цилиндрической поверхности реактора так, что вода поступает в реактор по касательной к поверхности корпуса.The combination of features set forth in paragraph 3 of the claims characterizes a device for processing liquid media, in which the inlet pipe is mounted on the cylindrical surface of the reactor so that water enters the reactor tangentially to the surface of the vessel.

Такое решение дополнительно увеличивает эффективность работы устройства, т.к. при введении жидкости по касательной к поверхности корпуса ей дополнительно придается спиралевидное перемещение вдоль излучателя, и в зону ультразвуковой обработки жидкость попадает, во-первых, в состоянии интенсивного перемешивания, а во-вторых, за счет спиралевидной траектории удлиняется ее путь в зоне ультразвуковой обработки, т.е. увеличивается возможность воздействия на нее ультразвуковых колебаний. Таким образом, в известном устройстве эффективность работы определялась только его ультразвуковыми параметрами, а в предлагаемом - на обрабатываемую жидкость дополнительно воздействует механическая составляющая, которая за счет перемешивания обеспечивает попадание жидкости в зону действия ультразвуковых колебаний.This solution further increases the efficiency of the device, because when liquid is introduced tangentially to the surface of the body, it is additionally given a spiral motion along the emitter, and the liquid enters the ultrasonic treatment zone, firstly, in the state of intensive mixing, and secondly, its path in the ultrasonic treatment zone is lengthened due to the spiral trajectory, those. the possibility of exposure to ultrasonic vibrations increases. Thus, in the known device, the efficiency was determined only by its ultrasonic parameters, and in the proposed device, the mechanical component is additionally affected by the processed liquid, which, due to mixing, ensures that the liquid enters the zone of action of ultrasonic vibrations.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 4 формулы изобретения, характеризует устройство для обработки жидких сред, в котором выходной патрубок снабжен резьбой, на которой установлена торцевая поверхность ректора с контргайкой, соединенная крепежными элементами с фланцем корпуса реактора.The set of features set forth in paragraph 4 of the claims characterizes a device for processing liquid media, in which the outlet pipe is provided with a thread on which the end surface of the reactor with a lock nut is mounted, connected by fasteners to the flange of the reactor vessel.

Такое решение представляет собой частный случай обеспечения возвратно-поступательного перемещения входного патрубка с фланцем.This solution is a special case of providing reciprocating movement of the inlet pipe with a flange.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показано предлагаемое устройство для обработки жидких сред.The invention is illustrated in the drawing, which shows the proposed device for processing liquid media.

Устройство содержит реактор 1, в котором установлен излучатель 2 акустического блока (весь не показан), излучающий конец излучателя ступенчато расширен и образует за счет этого две излучающие поверхности - торцевую 31 и обратную ей 32. Ступенчатый конец излучателя обеспечивает двустороннее направление ультразвуковых колебаний: навстречу движению потока в реакторе и в сторону его истечения. За счет такого решения увеличивается эффективность работы устройства.The device comprises a reactor 1, in which an acoustic unit emitter 2 is installed (the entire one is not shown), the radiating end of the emitter is stepwise expanded and thereby forms two radiating surfaces — an end surface 3 1 and an inverse 3 2 . The stepped end of the emitter provides a two-way direction of ultrasonic vibrations: towards the movement of the flow in the reactor and towards its outflow. Due to this solution, the efficiency of the device increases.

В цилиндрической поверхности реактора 1 установлен входной патрубок 4, через который поступает обрабатываемая жидкость, например масло с водой. Направление входного патрубка обеспечивает направление движение воды по касательной к поверхности корпуса, по спирали в сторону выходного патрубка 5, установленного в торцевой части реактора напротив торца излучателя 2. Выходной патрубок заканчивается фланцем 6, расположенным в реакторе, и снабжен резьбой 7, на которой установлена торцевая поверхность 8 реактора, закрепленная на резьбе контргайкой 9 и соединенная крепежными элементами с фланцем корпуса реактора 10.An inlet pipe 4 is installed in the cylindrical surface of the reactor 1, through which the processed fluid, for example, oil with water, enters. The direction of the inlet pipe ensures the direction of water movement tangentially to the surface of the casing, in a spiral direction towards the outlet pipe 5 installed in the end of the reactor opposite the end of the emitter 2. The outlet pipe ends with a flange 6 located in the reactor and is equipped with a thread 7 on which the end the surface of the reactor 8, mounted on the thread with a lock nut 9 and connected by fasteners to the flange of the reactor vessel 10.

Обрабатываемая жидкость поступает через входной патрубок 4, расположенный на цилиндрической поверхности реактора. Даже в том случае, если жидкость поступает в виде ламинированного потока, при изменении его направления он превращается в турбулентный, а поскольку поток направлен по касательной к поверхности корпуса 1, его движение приобретает спиралевидную форму. При этом жидкость при активном перемешивании сначала обрабатывается ультразвуковыми колебаниями поверхности The processed liquid enters through the inlet pipe 4 located on the cylindrical surface of the reactor. Even if the fluid enters in the form of a laminated flow, when its direction changes, it turns into a turbulent one, and since the flow is directed tangentially to the surface of the housing 1, its movement acquires a spiral shape. In this case, the liquid with active stirring is first processed by ultrasonic vibrations of the surface

32 излучателя, направленной навстречу движению жидкости. Затем жидкость при активном перемешивании обрабатывается в пространстве между торцевой поверхностью 31 излучателя и фланцем 6 выходного патрубка 5. Так как расстояние между ними равно целому числу полуволн, происходит обработка жидкости в оптимальном режиме. Для обеспечения оптимального режима в начале процесса обработки ослабляют контргайку 9 и перемещают патрубок по резьбе в торцевой поверхности 8. При этом перемещается фланец 6 с выходным отверстием выходного патрубка. Достижение максимальной амплитуды ультразвукового сигнала можно определить по изменению выходных параметров задающего генератора. Самый простой способ определения максимума ультразвукового сигнала возможен по максимальной величине кавитации.3 2 emitters directed towards the movement of the liquid. Then the liquid with active stirring is processed in the space between the end surface 3 1 of the emitter and the flange 6 of the outlet pipe 5. Since the distance between them is equal to an integer number of half waves, the liquid is processed in the optimal mode. To ensure the optimal mode at the beginning of the processing process, loosen the lock nut 9 and move the pipe through the threads in the end surface 8. At the same time, the flange 6 moves with the outlet of the outlet pipe. The achievement of the maximum amplitude of the ultrasonic signal can be determined by changing the output parameters of the master oscillator. The easiest way to determine the maximum of the ultrasonic signal is possible by the maximum value of cavitation.

Описание устройства и его работы доказывают соответствие предложенного решения условию промышленной применимости, а также показывают, что изменение положения входного и выходного патрубков позволяет использовать в процессе обработки жидкости дополнительную составляющую - механическую энергию и за счет этого повысить эффективность работы ультразвукового устройства для обработки жидких сред.The description of the device and its operation prove the conformity of the proposed solution to the condition of industrial applicability, and also show that changing the position of the inlet and outlet nozzles allows the use of an additional component, mechanical energy, in the process of processing the liquid, and thereby increase the efficiency of the ultrasonic device for processing liquid media.

Claims (4)

1. Ультразвуковое устройство для обработки жидких сред, содержащее реактор с цилиндрическим корпусом, ультразвуковой блок, излучатель которого расположен в реакторе, а также входной и выходной патрубки для подвода и вывода обрабатываемой жидкости, один из которых расположен напротив излучающего торца излучателя, а другой - на цилиндрической стенке реактора, причем диаметр излучателя больше диаметра патрубка, отличающееся тем, что на цилиндрической поверхности корпуса расположен входной патрубок, а напротив излучающего торца на расстоянии, равном целому числу полуволн, установлен выходной патрубок, заканчивающийся фланцем, расположенным в реакторе с возможностью возвратно-поступательного перемещения.1. An ultrasonic device for processing liquid media containing a reactor with a cylindrical body, an ultrasonic unit, the emitter of which is located in the reactor, as well as inlet and outlet nozzles for supplying and outputting the liquid to be treated, one of which is located opposite the radiating end of the emitter, and the other on a cylindrical wall of the reactor, and the diameter of the emitter is larger than the diameter of the nozzle, characterized in that the inlet pipe is located on the cylindrical surface of the body, and opposite the radiating end face at a distance At the same time, equal to an integer number of half-waves, an outlet pipe is installed, ending with a flange located in the reactor with the possibility of reciprocating movement. 2. Ультразвуковое устройство для обработки жидких сред по п.1, отличающееся тем, что торец излучателя ступенчато расширен.2. The ultrasonic device for processing liquid media according to claim 1, characterized in that the end face of the emitter is stepwise expanded. 3. Ультразвуковое устройство для обработки жидких сред по п.1, отличающееся тем, что входной патрубок установлен на цилиндрической поверхности реактора так, что вода поступает в реактор по касательной к поверхности корпуса.3. The ultrasonic device for processing liquid media according to claim 1, characterized in that the inlet pipe is installed on the cylindrical surface of the reactor so that water enters the reactor tangentially to the surface of the vessel. 4. Ультразвуковое устройство для обработки жидких сред по п.1, отличающееся тем, что выходной патрубок снабжен резьбой, на которой установлена торцевая поверхность реактора с контргайкой, соединенная крепежными элементами с фланцем корпуса реактора. 4. The ultrasonic device for processing liquid media according to claim 1, characterized in that the outlet pipe is provided with a thread on which the end surface of the reactor with a lock nut is mounted, connected by fasteners to the flange of the reactor vessel.
RU2008105095/15A 2008-02-11 2008-02-11 Ultrasonic device for treatment of liquid mediums RU2363528C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008105095/15A RU2363528C1 (en) 2008-02-11 2008-02-11 Ultrasonic device for treatment of liquid mediums

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008105095/15A RU2363528C1 (en) 2008-02-11 2008-02-11 Ultrasonic device for treatment of liquid mediums

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2363528C1 true RU2363528C1 (en) 2009-08-10

Family

ID=41049487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008105095/15A RU2363528C1 (en) 2008-02-11 2008-02-11 Ultrasonic device for treatment of liquid mediums

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2363528C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727125C1 (en) * 2019-11-15 2020-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий" Ultrasonic waste water treatment device
CN115537261A (en) * 2022-09-30 2022-12-30 郑州市欧普士科技有限公司 Device and method for recovering lubricating oil and removing impurities
RU2801503C1 (en) * 2022-04-01 2023-08-09 Общество с ограниченной ответственностью "Новотех-ЭКО" Ultrasonic cavitation cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727125C1 (en) * 2019-11-15 2020-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий" Ultrasonic waste water treatment device
RU2801503C1 (en) * 2022-04-01 2023-08-09 Общество с ограниченной ответственностью "Новотех-ЭКО" Ultrasonic cavitation cell
CN115537261A (en) * 2022-09-30 2022-12-30 郑州市欧普士科技有限公司 Device and method for recovering lubricating oil and removing impurities
CN115537261B (en) * 2022-09-30 2023-11-21 郑州市欧普士科技有限公司 Device and method for removing impurities from recovered lubricating oil

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010132137A1 (en) Multi-stage cavitation device
RU2553861C1 (en) Hydrodynamic mixer
JP2006289183A (en) Nano-bubble forming method and apparatus
WO2006068537A1 (en) Method for heat-mass-energy exchange and device for carrying out said method
EA009880B1 (en) Hydrodynamic generator of ultrasonic range acoustic oscillations and method for generating the same
RU2363528C1 (en) Ultrasonic device for treatment of liquid mediums
CN112844167A (en) Ultrasonic homogenizer
JP2014198327A (en) Method and apparatus for producing fine bubble
JP2009022941A (en) Air-blowing-type ultrasonic irradiation apparatus and system for treating liquid material
RU2344356C1 (en) Method of heat-mass-power exchange and device for this effect
US20150124552A1 (en) System and method for mixing a gas and a liquid
RU2478438C2 (en) Method of combined device to generate pressure oscillation in fluid flow
RU141803U1 (en) ULTRASONIC FLOWING MACHINE
RU2462301C1 (en) Device for heat-mass-power exchange
RU2310503C1 (en) Method of the heat-energy-mass exchange and the device for the method realization
RU2787081C1 (en) Vortex heat generator
Gogate Theory of cavitation and design aspects of cavitational reactors
RU2304261C1 (en) Method and device for heat and mass exchange
US10233097B2 (en) Liquid treatment apparatus with ring vortex processor and method of using same
RU2618078C1 (en) Hydrodynamic mixer
RU2331465C1 (en) Device for heat, mass and energy exchange
RU2333789C2 (en) Mixer of liquids and gases
RU85838U1 (en) EJECTOR WITH GAS-JET ULTRASONIC GENERATORS
RU2775588C1 (en) Modular static mixer-activator
RU2650269C1 (en) Device for processing edible liquid media

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20131217

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160212