RU54151U1

RU54151U1 - ROTARY CAVITATION REACTOR

Info

Publication number: RU54151U1
Application number: RU2006103508/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Миронович Дворников; Альберт Николаевич Никитин; Борис Александрович Тюнин; Геннадий Иванович Галкин
Original assignee: Виктор Миронович Дворников
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2006-06-10

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям роторных кавитационных реакторов, которые могут быть использованы в автономных замкнутых системах для теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий, а также для обеззараживания, гомогенизации и нагрева жидкостей в технологических системах. Роторный кавитационный реактор содержит корпус 1, имеющий полостную структуру с патрубками подвода 2 и отвода 3 жидкости. В полостной структуре корпуса 1 размещены статор 4, жестко связанный с корпусом 1 и ротор 5, выполненный в виде центробежного колеса, установленного на валу 6. На шаровой опоре 7 вала 6 с возможностью наклона относительно вертикальной плоскости и фиксации в таком положении установлена косая шайба 8. Фиксация косой шайбы 8 на валу 6 может быть выполнена, например, с помощью болтового соединения 9. Статор 4 и ротор 5 имеют соответствующие отверстия 10 и 11 для прохода жидкости, совмещаемые при вращении ротора 5, причем диаметр отверстий 10 статора 4 больше диаметра отверстий 11 ротора 5. Создание дополнительных колебаний жидкости в кавитационном поле с помощью косой шайбы способствует созданию сильных резонансных колебаний и усилению кавитации в потоку жидкости, что позволяет значительно повысить эффективность ее обработки.The utility model relates to designs of rotary cavitation reactors that can be used in autonomous closed systems for heat supply of residential, public and industrial buildings, as well as for disinfection, homogenization and heating of liquids in technological systems. The rotary cavitation reactor contains a housing 1 having a cavity structure with nozzles for supply 2 and outlet 3 of the liquid. In the cavity structure of the housing 1 there is a stator 4, rigidly connected to the housing 1 and the rotor 5, made in the form of a centrifugal wheel mounted on the shaft 6. On the ball bearing 7 of the shaft 6 with the possibility of tilt relative to the vertical plane and fixation in this position is installed oblique washer 8 The fixing of the oblique washer 8 on the shaft 6 can be accomplished, for example, by means of a bolted connection 9. The stator 4 and the rotor 5 have corresponding openings 10 and 11 for the passage of fluid, compatible when the rotor 5 is rotated, and the diameter of the holes 10 of the stator 4 is large the diameter of the holes 11 of the rotor 5. The creation of additional oscillations of the liquid in the cavitation field using a slanting washer helps to create strong resonant vibrations and enhances cavitation in the fluid flow, which can significantly increase the efficiency of its processing.

Description

Полезная модель относится к конструкциям роторных кавитационных реакторов, которые могут быть использованы в автономных замкнутых системах для теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий, а также для обеззараживания, гомогенизации и нагрева жидкостей в технологических системах.The utility model relates to designs of rotary cavitation reactors that can be used in autonomous closed systems for heat supply of residential, public and industrial buildings, as well as for disinfection, homogenization and heating of liquids in technological systems.

Известен роторный кавитационный реактор, содержащий корпус имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости, расположенные внутри полостной структуры корпуса ротор в виде центробежного колеса и статор, имеющие совмещаемые при вращении ротора отверстия, выполненные в виде коноидальных насадков, причем центробежное колесо выполнено двухпоточным, коноидальные насадки ротора выполнены сужающимися в сторону статора, а насадки последнего выполнены внезапно расширяющимися с переходом в конические с углом расширения 90° (см. патент РФ №2160417, заявл. 29.05.1998, опубл. 10.12.2000, по кл. F 24 J 3/00, F 25 B 30/00).Known rotary cavitation reactor containing a housing having a cavity structure with nozzles for supplying and discharging liquid, located inside the cavity structure of the housing rotor in the form of a centrifugal wheel and a stator having holes that are compatible with the rotation of the rotor, made in the form of conoidal nozzles, and the centrifugal wheel is made of two-flow, conoidal the rotor nozzles are made tapering towards the stator, and the nozzles of the latter are made suddenly expanding with the transition to conical with an expansion angle of 90 ° ( m. Russian patent №2160417, appl. 29.05.1998, publ. 10.12.2000, tml. F 24 J 3/00, F 25 B 30/00).

Признаки: наличие корпуса с патрубками подвода и отвода жидкости, выполнение корпуса в виде полостной структуры, размещение внутри полостной структуры корпуса ротора и статора, выполнение ротора в виде центробежного колеса, наличие в роторе и статоре отверстий, совмещаемых при вращении ротора являются общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений.Signs: the presence of a housing with inlets for supplying and discharging fluid, the design of the housing in the form of a cavity structure, the placement of the rotor and stator housing inside the cavity structure, the rotor in the form of a centrifugal wheel, the presence of holes in the rotor and stator combined during rotation of the rotor are common essential features of the claimed and well-known technical solutions.

Недостатком данного кавитационного реактора является то, что он не позволяет улучшить условия для гидродинамической кавитации, так как не обеспечивает возможность регулирования колебаний жидкости для усиления резонанса в зоне кавитации.The disadvantage of this cavitation reactor is that it does not improve the conditions for hydrodynamic cavitation, since it does not provide the ability to control fluid oscillations to enhance resonance in the cavitation zone.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому (прототипом) является роторный кавитационный реактор, содержащий корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости, размещенные в полостной структуре корпуса параллельно статор и ротор, имеющие совмещаемые при вращении ротора отверстия для прохода жидкости, статор соединен с корпусом, а ротор выполнен в виде центробежного колеса и закреплен на вращающемся валу, причем статор и ротор установлены с возможностью относительного перемещения вдоль оси вращения ротора (см. описание полезной модели к патенту России №49608, заявл. 16.06.2005, опубл. 27.11.2005, по кл. F 24 J 3/00).The closest set of essential features to the claimed (prototype) is a rotary cavitation reactor containing a housing having a cavity structure with nozzles for supplying and discharging liquid, placed in the cavity structure of the housing in parallel with the stator and rotor, having openings for passage of fluid compatible with the rotation of the rotor, the stator connected to the housing, and the rotor is made in the form of a centrifugal wheel and mounted on a rotating shaft, and the stator and rotor are mounted with the possibility of relative movement to the axis of rotation of the rotor (see the description of the utility model to the patent of Russia No. 49608, filed June 16, 2005, published November 27, 2005, according to class F 24 J 3/00).

Наличие корпуса, имеющего полостную структуру заданной геометрии, наличие в корпусе впускного и выпускного патрубков и размещение внутри полостной структуры корпуса статора и ротора, наличие жесткой связи статора с корпусом, выполнение ротора в виде центробежного колеса, установленного на вращающемся валу и наличие в роторе и статоре отверстий, совмещаемых при вращении ротора, являются общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений.The presence of a housing having a cavity structure of a given geometry, the presence of inlet and outlet nozzles in the housing and placement of the stator and rotor housing inside the cavity structure, the stator is rigidly connected to the housing, the rotor is designed as a centrifugal wheel mounted on a rotating shaft, and the rotor and stator are in the rotor holes, combined with the rotation of the rotor, are common essential features of the claimed and known technical solutions.

Недостатком известного устройства является то, что оно также не позволяет усилить резонансные колебания жидкости в кавитационном поле, что значительно снижает качество ее обработки.A disadvantage of the known device is that it also does not allow to enhance the resonant vibrations of the liquid in the cavitation field, which significantly reduces the quality of its processing.

Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель состоит в том, чтобы усилить резонансные колебания жидкости в кавитационном поле и, за счет этого, повысить эффективность ее обработки.The problem to which the present utility model is directed is to enhance the resonant vibrations of the liquid in the cavitation field and, due to this, increase the efficiency of its processing.

Поставленная задача решается тем, что в роторном кавитационном реакторе, содержащем корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости, размещенные в полостной структуре корпуса параллельно статор и ротор, имеющие совмещаемые при вращении ротора отверстия для прохода жидкости, статор соединен с корпусом, а ротор выполнен в виде центробежного колеса и закреплен на вращающемся валу, согласно полезной модели, на валу ротора дополнительно установлена косая шайба, причем статор расположен между ротором и косой шайбой.The problem is solved in that in a rotary cavitation reactor containing a housing having a cavity structure with nozzles for supplying and discharging liquid, the stator and the rotor are arranged in the cavity structure of the housing parallel to the rotor and have holes for the passage of fluid that are compatible with the rotation of the rotor, the stator is connected to the housing, and the rotor is made in the form of a centrifugal wheel and is mounted on a rotating shaft, according to a utility model, an oblique washer is additionally mounted on the rotor shaft, the stator being located between the rotor and the oblique washer .

Косая шайба на валу ротора установлена с возможностью регулирования наклона относительно вертикальной плоскости.The oblique washer on the rotor shaft is mounted with the possibility of adjusting the inclination relative to the vertical plane.

Наличие на вращающемся валу ротора косой шайбы и расположение статора между ротором и косой шайбой являются существенными признаками, отличающими заявляемую полезную модель от ее ближайшего аналога.The presence on the rotating shaft of the rotor of the oblique washer and the location of the stator between the rotor and the oblique washer are essential features that distinguish the claimed utility model from its closest analogue.

Эти отличительные признаки в совокупности с известными позволяют воздействовать на обрабатываемую жидкость кавитационным полем в резонансном режиме и, тем самым, значительно повысить качество обработки.These distinctive features, together with the known ones, allow the cavitation field to act on the processed fluid in the resonant mode and, thereby, significantly improve the quality of processing.

В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием ее конструкции и чертежом, на котором схематично изображен роторный кавитационный реактор.In the future, the essence of the utility model is illustrated by a description of its design and a drawing, which schematically depicts a rotary cavitation reactor.

Роторный кавитационный реактор содержит корпус 1, имеющий полостную структуру с патрубками подвода 2 и отвода 3 жидкости. В полостной структуре корпуса 1 размещены статор 4, жестко связанный с корпусом 1 и ротор 5, выполненный в виде центробежного колеса, установленного на валу 6. На шаровой опоре 7 вала 6 с возможностью наклона относительно вертикальной плоскости и фиксации в таком The rotary cavitation reactor contains a housing 1 having a cavity structure with nozzles for supply 2 and outlet 3 of the liquid. A stator 4 is placed in the cavity structure of the housing 1, rigidly connected to the housing 1 and the rotor 5, made in the form of a centrifugal wheel mounted on the shaft 6. On the ball bearing 7 of the shaft 6 with the possibility of tilt relative to the vertical plane and fixation in such

положении установлена косая шайба 8. Фиксация косой шайбы 8 на валу 6 может быть выполнена, например, с помощью болтового соединения 9. Статор 4 и ротор 5 имеют соответствующие отверстия 10 и 11 для прохода жидкости, совмещаемые при вращении ротора 5, причем диаметр отверстий 10 статора 4 больше диаметра отверстий 11 ротора 5.the oblique washer 8 is installed. The oblique washer 8 can be fixed on the shaft 6, for example, by means of a bolted connection 9. The stator 4 and the rotor 5 have respective holes 10 and 11 for the passage of fluid, which are compatible when the rotor 5 is rotated, and the diameter of the holes 10 the stator 4 is larger than the diameter of the holes 11 of the rotor 5.

Роторный кавитационный реактор работает следующим образом.Rotary cavitation reactor operates as follows.

Ротор 4 в виде центробежного колеса, выполняющего роль насоса, вращаясь, воздействует лопатками на жидкость, отбрасывая ее к периферийной части. Далее жидкость под давлением с высокой скоростью проходит через отверстия 11 ротора, разделяясь на струи.The rotor 4 in the form of a centrifugal wheel acting as a pump, rotating, acts with blades on the liquid, discarding it to the peripheral part. Further, the liquid under pressure passes through the holes 11 of the rotor with high speed, being divided into jets.

За счет вращения ротора 4 отверстия 11, периодически перекрываются боковыми стенками статора 4 или совмещаются с отверстиями 10. В момент перекрытия отверстий 11 ротора 5 боковыми стенками статора 4 происходит резкое повышение давления -прямой гидравлический удар а в момент совмещения отверстий 11 ротора 5 и отверстий 10 статора 4 происходит резкое снижение давления и часть энергии жидкости переходит в тепловую энергию.Due to the rotation of the rotor 4 of the hole 11, it is periodically blocked by the side walls of the stator 4 or aligned with the holes 10. At the moment of closing the holes 11 of the rotor 5 with the side walls of the stator 4, a sharp increase in pressure occurs - direct hydraulic shock and at the moment of matching holes 11 of the rotor 5 and holes 10 the stator 4 there is a sharp decrease in pressure and part of the energy of the liquid passes into thermal energy.

В момент совмещения отверстий жидкость, получившая высокую кинетическую энергию, попадает в отверстия 10 статора 4, где происходит резкое повышение давления и падение скорости жидкости, так как диаметр отверстий 10 статора 4 больше диаметра отверстий 11 ротора 5. При достижении величины давления насыщенных паров жидкость вскипает с образованием микропузырьков (коверн). Перемещаясь в потоке и разрушаясь каверны образуют пульсирующее поле кавитационных пузырьков. Одновременно, пульсирующие колебания жидкости создаются вращающейся косой шайбой 8, что дополнительно создает и усиливает резонансные колебания. В результате образуется большое количество новых кавитационных пузырьков значительных размеров. На выходе давление существенно увеличивается и происходит схлопывание групп пузырьков, способствующее образованию сильного резонансного кавитационного поля. Получение максимального резонансного кавитационного поля добиваются за счет изменения положения косой шайбы 8 относительно вертикальной плоскости и фиксации ее на шаровой опоре 7 вала 6 с помощью, например, болтового соединения 9.At the time of alignment of the holes, the liquid that received high kinetic energy enters the holes 10 of the stator 4, where there is a sharp increase in pressure and a decrease in the velocity of the liquid, since the diameter of the holes 10 of the stator 4 is larger than the diameter of the holes 11 of the rotor 5. When the saturated vapor pressure reaches the value, the liquid boils with the formation of micro bubbles (cavern). Moving in the flow and collapsing caverns form a pulsating field of cavitation bubbles. At the same time, pulsating fluid oscillations are created by a rotating oblique washer 8, which additionally creates and enhances resonant vibrations. As a result, a large number of new cavitation bubbles of significant sizes are formed. At the outlet, the pressure increases significantly and groups of bubbles collapse, which contributes to the formation of a strong resonant cavitation field. The maximum resonance cavitation field is obtained by changing the position of the oblique washer 8 relative to the vertical plane and fixing it on the ball bearing 7 of the shaft 6 using, for example, a bolt joint 9.

Создание дополнительных колебаний жидкости в кавитационном поле с помощью косой шайбы способствует созданию сильных резонансных колебаний и усилению кавитации в потоку жидкости, что позволяет значительно повысить эффективность ее обработки.The creation of additional fluid oscillations in the cavitation field using a slanting washer helps to create strong resonant vibrations and enhances cavitation in the fluid flow, which can significantly increase its processing efficiency.

Claims

1. A rotary cavitation reactor containing a housing having a cavity structure with fluid inlet and outlet pipes, a stator and a rotor arranged parallel to the housing in the cavity structure of the housing, having openings for the passage of fluid that are compatible with the rotation of the rotor, the stator is connected to the housing, and the rotor is made in the form of a centrifugal wheels and is mounted on a rotating shaft, characterized in that an oblique washer is additionally mounted on the rotor shaft, the stator being located between the rotor and the oblique washer.

2. The rotary cavitation reactor according to claim 1, characterized in that the oblique washer on the rotor shaft is mounted with the possibility of adjusting the inclination relative to the vertical plane.