UA81605C2

UA81605C2 - Device for liquid treatment in flow

Info

Publication number: UA81605C2
Application number: UA2004010079A
Authority: UA
Inventors: Валерий Иванович Черный; Александр Федорович Луговский; Андрей Валерьевич Мовчанюк
Original assignee: Валерий Иванович Черный; Александр Федорович Луговский; Андрей Валерьевич Мовчанюк
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2008-01-25

Abstract

A device for treatment of liquid in flow relates to ultrasonic technology and can be used in different fields of industry for intensification of technological processes. The device contains pipe for liquid with input in one end and output in another end, which comes in contact on each side with magnets and radiators of composite ultrasonic transducers fixed on the pipe and electrically connected to the generator output inside one section in such a way that in the pipe the resonance radial-and-flexural vibrations are excited. The radiators are joined to ultrasonic transducers by threaded joint and made in form of oscillations concentrator fixed on the pipe by rigid coupling of end surfaces of concentrators of oscillations to grooves made on side surface of the pipe along generatrixes. The interval between ultrasonic transducers of adjacent sections is equal to half of wave length of resonance longitudinal-and-flexural vibrations in the pipe at the antiphasal coupling with generator and equal to wave length of resonance longitudinal-and-flexural vibrations in the pipe at the cophasal coupling with generator. The magnets disposed in intervals between transducers of different sections are made in form of plates fixed with adjusted space between their side surfaces and having equal poles by pairs, and input and output are made in the form of flanges mechanically unbonded relative to the ends of the pipe.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до технічного використання ультразвукової енергії і може бути використаний в різних 2 галузях промисловості, зокрема в процесах, що відбуваються в рідкому середовищі, наприклад при очистці рідин від мікроорганізмів, завислих механічних частинок, нафтопродуктів, органічних хімреагентів і мінеральних солей, для обробки стічних вод, біологічних рідких середовищ, молока і т.д.The invention relates to the technical use of ultrasonic energy and can be used in various 2 branches of industry, in particular in processes taking place in a liquid environment, for example, in the purification of liquids from microorganisms, suspended mechanical particles, petroleum products, organic chemical reagents and mineral salts, for the treatment of wastewater , biological liquid media, milk, etc.

Зростає роль фізичних факторів впливу для обробки рідин. Особливо широке розповсюдження в різних галузях промисловості отримали ультразвукові і магнітні методи інтенсифікації технологічних процесів, які 70 сильно змінюють фізико-хімічні властивості рідин і розчинів, що дозволяє ефективно впливати на цілий ряд технологічних процесів. Для реалізації методів фізичного впливу на різноманітні технологічні процеси використовують різні види ультразвукових пристроїв і магнітних апаратів. Конструкції цих пристроїв залежать від технічних вимог, що ставляться при конкретній розробці процесу. Виконання цих вимог часто потребує рішення складних, супротивних конструкторсько-технологічних задач. Від вибору конструкції пристрою для 72 впливу на рідкі середовища залежить ефективність самого впливу на технологічний процес і є актуальним.The role of physical influencing factors for liquid processing is increasing. Ultrasonic and magnetic methods of intensification of technological processes, which greatly change the physical and chemical properties of liquids and solutions, have become especially widespread in various industries, allowing to effectively influence a number of technological processes. Various types of ultrasonic devices and magnetic devices are used to implement methods of physical impact on various technological processes. The designs of these devices depend on the technical requirements imposed during the specific development of the process. The fulfillment of these requirements often requires the solution of complex, opposing design and technological problems. The effectiveness of the impact on the technological process depends on the choice of the design of the device for 72 impact on liquid media and is relevant.

Відомий сонофотолітичний стерилізатор води (А.с. ЧСФР Мо261765, МПК Аб11 2/02, 1988), що складається із труби, яка має на одному кінці вхід для необробленої води, а на другому кінці - вихід для обробленої води, а в ній коаксіальне вставлена бактерицидна лампа, труба з двох зовнішніх боків або з одного затиснута двома дугоподібними накладками, у кожної з яких є свій болт, що через прокладку впирається в п'єзоелементи, які електрично зв'язані з виходом електричного генератора, причому болти впираються в скобу.A well-known sonophotolytic water sterilizer (A.s. ChSFR Mo261765, IPC Ab11 2/02, 1988), consisting of a pipe that has an inlet for untreated water at one end, and an outlet for treated water at the other end, and in it a coaxial a bactericidal lamp is inserted, the pipe is clamped on two outer sides or on one side by two arc-shaped pads, each of which has its own bolt, which rests through the gasket on piezo elements that are electrically connected to the output of the electric generator, and the bolts rest on the bracket.

Відомий пристрій має низьку ступінь ультразвукової обробки із-за малої кількості ультразвукових перетворювачів, що контактують з трубою по периметру, біля однієї скоби - всього два. Використання конструкції пристрою, при якій притиск п'єзоелемента до труби через дугоподібну накладку і стягування дугоподібної накладки п'єзоелемента, накладки в один п'єзоперетворювач відбувається одночасно болтами с приводить до того, що для підвищення ефективності передачі ультразвукової енергії Через трубу в рідину ге) дугоподібну накладку потрібно притискувати до неї з максимально можливим зусиллям (збільшується площа акустичних мікроконтактів). З другого боку складений (пакетний) ультразвуковий перетворювач із дугоподібної накладки, п'єзоелемента і прокладки має оптимальне зусилля стиску, при якому він має максимальний електроакустичний к.к.д. і надійність в роботі. При більших зусиллях в ньому зростають втрати, він починає юю грітися, що відбивається на стабільності його роботи. Також знижується електроакустичний к.к.д. кожної пари о п'єзоелементів із-за демпфування їх коливань масивними скобами через болти досить значного перетину.The known device has a low degree of ultrasonic processing due to the small number of ultrasonic transducers in contact with the pipe around the perimeter, only two near one bracket. The use of the design of the device, in which the pressing of the piezo element to the pipe through the arc-shaped overlay and the tightening of the arc-shaped overlay of the piezo element, the overlay into one piezo converter occurs simultaneously with bolts c leads to the fact that in order to increase the efficiency of the transfer of ultrasonic energy through the pipe into the liquid (ge) the arc-shaped pad must be pressed against it with the maximum possible effort (the area of acoustic micro-contacts increases). On the other hand, the assembled (package) ultrasonic transducer from an arc-shaped pad, a piezo element and a gasket has an optimal compressive force, at which it has the maximum electroacoustic efficiency. and reliability in work. With greater efforts, losses in it increase, it begins to overheat, which affects the stability of its work. The electroacoustic efficiency also decreases. of each pair of piezo elements due to the damping of their oscillations by massive clamps through bolts of a fairly large cross-section.

Заміна перетворювача потребує демонтажу всієї системи притиску. соReplacing the converter requires dismantling the entire clamping system. co

Відомий ультразвуковий циліндричний випромінювач (Гершгал Д.А. "Ультразвуковая технологическая «- аппаратура". - М.: "Знергия", 1976, с. 202, рис. 8-16), що має стакан з плоскими виступами на зовнішній 325 поверхні, п'єзопластини, що попарно притиснуті до останніх накладками з допомогою хомутів, які з'єднані між с собою болтами, при цьому кожна пара п'єзопластин утворює складений (пакетний) п'єзоперетворювач.The well-known ultrasonic cylindrical emitter (D.A. Hershgal "Ultrazvukovaya tehnologicheskaya "- apparatus". - M.: "Znergia", 1976, p. 202, fig. 8-16), which has a glass with flat protrusions on the outer 325 surface, piezo plates that are pressed against the latter in pairs with the help of clamps, which are connected to each other with bolts, while each pair of piezo plates forms a folded (package) piezo transducer.

Проте відомий циліндричний випромінювач має складну технологію виготовлення (необхідність формування плоскопаралельних прокладок на виступах зовнішньої циліндричної поверхні, складання відразу усіх « п'єзоелементів, що притискуються хомутами). Крім того, одночасний стиск усіх п'єзоелементів (одним великим 50 обручем) приводить до того, що неможливо оптимально зібрати (стиснути зі своїм оптимальним зусиллям) кожен т с п'єзоперетворювач, що знизить їх електроакустичний к.к.д і строк їх служби, які також ще зменшуються із-за з» демпфування коливань кожного п'єзоперетворювача хомутами. В підсумку це також знизить ступінь обробки рідини. Ремонт перетворювачів відбувається з розбиранням всього обруча.However, the well-known cylindrical emitter has a complex manufacturing technology (the need to form plane-parallel spacers on the protrusions of the outer cylindrical surface, to assemble all "piezo elements pressed by clamps" at once). In addition, the simultaneous compression of all piezo elements (with one large 50 hoop) leads to the fact that it is impossible to optimally collect (compress with its optimal effort) each t s piezo transducer, which will reduce their electroacoustic efficiency and their service life , which are also further reduced due to damping of the oscillations of each piezo transducer by clamps. As a result, it will also reduce the degree of processing of the liquid. Converters are repaired by disassembling the entire hoop.

Найбільш близький до запропонованого є пристрій для ультразвукової обробки рідини в протоці (патентThe closest to the proposed one is a device for ultrasonic treatment of liquid in the channel (patent

України Мо 55279А, МПК СО21/36, СО2Е1/48. АЄ11 2/02, 2003), що містить трубу для рідини, яка затиснута із боків со через прокладки із дугоподібними впадинами ультразвуковими випромінювачами, електрично зв'язаними із - виходом генератора, які в свою чергу контактують через сухарі із болтами, що впираються в систему притиску, відрізняється тим, що ультразвукові випромінювачі виконані у вигляді складених п'єзоелектричних,of Ukraine Mo 55279А, IPC СО21/36, СО2Е1/48. АЭ11 2/02, 2003), which contains a pipe for the liquid, which is clamped from the sides of the system through gaskets with arc-shaped depressions by ultrasonic emitters, electrically connected to the output of the generator, which in turn are in contact through crackers with bolts resting on the system pressure, differs in that the ultrasonic emitters are made in the form of folded piezoelectric,

Ме, випромінююча накладка яких служить в якості дугоподібної, а кожен сухар виконаний у вигляді стакану, що о 20 охвачує ультразвуковий випромінювач і своїм дном контактує через кульку із болтом, а кромками через віброізоляційну шайбу контактує із буртиком, останній виконаний у випромінюючій накладці в місці мінімальних «сл амплітуд коливань складеного ультразвукового випромінювача, при цьому система притиску виконана у вигляді замкнутого хомута, що охвачує трубу, а ультразвукові випромінювачі зв'язані з генератором наступним чином: при їх непарному числі або двох - синфазно, при їх парному числі - сусідні підключаються протифазно. 29 У відомому Пристрої із-за механічного навантаження (притиску) ультразвукових перетворювачів падає їхMe, the radiating pad of which serves as an arc-shaped one, and each cracker is made in the form of a glass that covers the ultrasonic emitter by 20 and its bottom contacts the bolt through the ball, and the edges through the vibration isolation washer contacts the shoulder, the latter is made in the radiating pad in the place of minimum "sl amplitude of oscillations of the assembled ultrasonic emitter, while the pressure system is made in the form of a closed clamp covering the pipe, and the ultrasonic emitters are connected to the generator as follows: if there are an odd number or two - in-phase, if there are an even number - adjacent ones are connected in anti-phase . 29 In the known device, due to the mechanical load (pressure) of the ultrasonic transducers, they fall

Ге! добротність, зростають втрати на нагрів. Виконання випромінювачів з достатньо великими дугоподібними контактними із трубою поверхнями демпфує резонансні згинні коливання, що знижує ступінь обробки рідини. Під ко час тривалої експлуатації із-за спрацьовування контактних пар, втоми конструктивних елементів системи притиску зменшується сила притиску, неконтрольовано падає ультразвукова енергія, що передається в рідину. 60 Відсутність норми на відстань між випромінювачами по довжині труби може демпфувати поздовжньо-згинні коливання, що виникають при збудженні радіально-згинних коливань окремими групами (об'єднаними хомутом) випромінювачів, що також знизить ступінь обробки рідини. Складна система притиску, необхідність розбирання усіх деталей хомута при заміні одного випромінювача ускладнює ремонт. Приєднання фланців до кінців труби для її монтування в трубопровід також демпфує згинні коливання в трубі. бо В основу винаходу поставлено задачу удосконалення пристрою для обробки рідини в потоці, що містить трубу для рідини, яка контактує із боків з ультразвуковими перетворювачами, останні повинні бути механічно з'єднані з трубою так, щоб забезпечити ефективне і надійне збудження радіально-згинних коливань в трубі, а відстань між групами ультразвукових перетворювачів, об'єднаних в межах одного діаметру, порядок їх електричного приєднання до генератора і механічний контакт кінців труби із трубопроводом не повинні демпфувати ці коливання, що при додатковому накладенні силових полів підвищить ступінь ультразвукової кавітаційної обробки рідини, зросте ремонтопридатність і експлуатаційна надійність пристрою.Gee! quality, heating losses increase. Designing emitters with sufficiently large arc-shaped contact surfaces with the pipe dampens resonant bending vibrations, which reduces the degree of liquid treatment. During long-term operation, due to contact pair activation, fatigue of the structural elements of the clamping system, the clamping force decreases, and the ultrasonic energy transmitted into the liquid drops uncontrollably. 60 The absence of a standard for the distance between emitters along the length of the pipe can dampen longitudinal bending vibrations that occur when radial bending vibrations are excited by separate groups (joined by a clamp) of emitters, which will also reduce the degree of liquid treatment. A complex clamping system, the need to disassemble all parts of the clamp when replacing one emitter complicates repairs. Attaching flanges to the ends of the pipe for mounting it in the pipeline also dampens bending vibrations in the pipe. because the invention is based on the task of improving a device for processing a liquid in a stream containing a pipe for a liquid that is in contact with ultrasonic transducers from the sides, the latter must be mechanically connected to the pipe in such a way as to ensure effective and reliable excitation of radial bending vibrations in pipe, and the distance between groups of ultrasonic transducers united within the same diameter, the order of their electrical connection to the generator and the mechanical contact of the ends of the pipe with the pipeline should not dampen these oscillations, which with the additional imposition of force fields will increase the degree of ultrasonic cavitation treatment of the liquid, increase maintainability and operational reliability of the device.

Для вирішення поставленої задачі в пристрої для обробки рідини в потоці, що містить трубу для рідини із входом на одному кінці і виходом на другому кінці, яка контактує по боках з магнітами і випромінювачами 7/0 складених ультразвукових перетворювачів, закріплених на трубі і електрично зв'язаних із виходом генератора в межах одного діаметру так. що в трубі збуджуються резонансні радіально-згинні коливання. відповідно винаходу випромінювачі зв'язані з ультразвуковими перетворювачами різьбовим з'єднанням і виконані у вигляді ножовидного концентратора коливань, закріплені на трубі по діаметрах жорстким приєднанням торців ножовидних концентраторів коливань до лисок, виконаних на боковій поверхні труби по твірних, при цьому /5 інтервал між ультразвуковими перетворювачами сусідніх діаметрів дорівнює половині довжини хвилі резонансних поздовжньо-згинних коливань в трубі і вони зв'язані з генератором протифазно, магніти розташовані в проміжках між перетворювачами різних діаметрів, виконані у вигляді пластин, встановлених із регулюванням зазору між їх боковими площинами, що попарно мають однакові полюси, а вхід і вихід виконані у вигляді фланців механічно розв'язаних відносно кінців труби.To solve the given problem in a device for processing liquid in a stream containing a pipe for liquid with an inlet at one end and an outlet at the other end, which is in contact on the sides with magnets and emitters of 7/0 assembled ultrasonic transducers fixed on the pipe and electrically connected connected to the output of the generator within the same diameter so. that resonant radial bending vibrations are excited in the pipe. according to the invention, the emitters are connected to the ultrasonic transducers by a threaded connection and are made in the form of a knife-shaped oscillation concentrator, fixed on the pipe along the diameters by rigidly connecting the ends of the knife-shaped oscillation concentrators to the webs made on the side surface of the pipe along the generators, while /5 the interval between the ultrasonic transducers of adjacent diameters is equal to half the wavelength of resonant longitudinal bending oscillations in the pipe and they are connected to the generator in antiphase, the magnets are located in the gaps between transducers of different diameters, made in the form of plates installed with adjustment of the gap between their side planes, which in pairs have the same poles, and the inlet and outlet are made in the form of flanges mechanically released relative to the ends of the pipe.

Виконання випромінювачів у вигляді ножовидних концентраторів закріплених на трубі зварюванням по лисках, виконаних на зовнішній поверхні труби дає можливість ефективно збуджувати радіально-згинні коливання. При цьому в місцях лисок зменшується жорсткість труби і вони служать пружними шарнірами для полегшення згинних коливань, а приварювання по вузьких лисках також вузьких в поперечному перетині торців ножовидних концентраторів не демпфує згинних коливань в противагу дугоподібним випромінювачам у сч об прототипа. Різьбове з'єднання ультразвукових перетворювачів із випромінювачами дозволяє оперативно заміняти їх при ремонтах без демонтажу інших. Приварювання випромінювачів замість сильного притиску (8) повністю знімає демпфування поздовжніх коливань ультразвукових перетворювачів. Розміщення ультразвукових перетворювачів сусідніх діаметрів на заданих інтервалах і порядок їх підключення до генератора приводить до вільних поздовжньо-згинні коливання в трубі і відповідно знімає демпфування зв'язаних з ними ю зо радіально-згинних коливань. Накладання магнітного поля безпосередньо на кавітаційну область збільшує його інтенсивність, а регулювання зазору між однойменними полюсами пластин змінює величину цього поля в о поперечному перетині труби, що необхідно для зміни ступені магнітної обробки рідини в залежності від «с властивостей рідини. Виконання входу і виходу труби у вигляді фланців, механічно розв'язаних від самої труби зменшує демпфування згинних коливань на кінцях труби і полегшує установку труби і її демонтаж при ремонті. ч-The execution of emitters in the form of knife-shaped concentrators fixed on the pipe by welding along the ridges made on the outer surface of the pipe makes it possible to effectively excite radial bending vibrations. At the same time, the stiffness of the pipe is reduced in the places of the webs and they serve as elastic hinges to facilitate bending vibrations, and the welding of the ends of the knife-shaped concentrators, which are also narrow in cross-section, on narrow webs does not dampen bending vibrations in contrast to the arc-shaped radiators in the prototype. Threaded connection of ultrasonic transducers with emitters allows to quickly replace them during repairs without dismantling others. Welding of emitters instead of strong pressure (8) completely removes damping of longitudinal vibrations of ultrasonic transducers. Placing ultrasonic transducers of adjacent diameters at given intervals and the order of their connection to the generator leads to free longitudinal bending vibrations in the pipe and, accordingly, removes the damping of radial bending vibrations associated with them. Applying a magnetic field directly to the cavitation region increases its intensity, and adjusting the gap between the poles of the same plates changes the magnitude of this field in the cross section of the pipe, which is necessary to change the degree of magnetic processing of the liquid depending on the properties of the liquid. Making the entrance and exit of the pipe in the form of flanges, mechanically separated from the pipe itself, reduces the damping of bending vibrations at the ends of the pipe and facilitates the installation of the pipe and its dismantling during repair. h-

Додатково, як варіанти інтервал між ультразвуковими перетворювачами сусідніх діаметрів може дорівнювати со довжині хвилі резонансних поздовжньо-згинних коливань в трубі і вони зв'язані з генератором синфазно, також ножовидний концентратор може бути розширений в бік труби. Це підвищить надійність закріплення ультразвукових перетворювачів на трубі (збільшить область зварювання) і площу введення ультразвукової енергії в трубу і рідину. «Additionally, as an option, the interval between ultrasonic transducers of adjacent diameters can be equal to the wavelength of resonant longitudinal bending vibrations in the pipe and they are connected to the generator in phase, also the knife-shaped concentrator can be extended towards the pipe. This will increase the reliability of fixing the ultrasonic transducers on the pipe (increase the welding area) and the area of introduction of ultrasonic energy into the pipe and liquid. "

Таким чином, викладені конструктивні рішення приводять до створення пристрою, що має надійне - с закріплення ультразвукових перетворювачів, а в сукупності з визначеним їх розміщенням і підключенням до генератора приводить до збудження високодобротних згинних коливань в трубі і ефективної обробки рідини. з Сутність винаходу пояснюється рисунками, де на фіг.1 показана конструкція пристрою вид збоку, фіг.2 представляє конструкцію пристрою вид по осі труби, а фіг.З і фіг.4 - види поздовжньо-згинних коливань труби вThus, the outlined design solutions lead to the creation of a device that has a reliable fixation of ultrasonic transducers, and in combination with their determined placement and connection to the generator leads to the excitation of high-Q bending vibrations in the pipe and effective liquid treatment. The essence of the invention is explained by the drawings, where Fig. 1 shows the design of the device in a side view, Fig. 2 shows the design of the device in a view along the axis of the pipe, and Fig. 3 and Fig. 4 are views of the longitudinal bending vibrations of the pipe in

Залежності від розміщення випромінювачів і їх зв'язку із генератором відповідно: протифазно і синфазно, фіг.5 оо - конструкція магнітного модуля.Dependences on the placement of emitters and their connection with the generator, respectively: anti-phase and in-phase, Fig. 5 oo - the design of the magnetic module.

Пристрій складається із труби 1 для рідини, що має на боковій поверхні чотири лиски 2, до яких в межах -й одного діаметру приварено торцями чотири випромінювачі З, виконані у вигляді ножовидних концентраторів б (таких концентраторів може бути 2, З і більше). До випромінювачів З з допомогою різьбового з'єднання 5р притиснуті складені ультразвукові перетворювачі 4, кожен з яких містить передню 5 і задню 6 («в») частотознижувальні накладки, стяжну шпильку 7 з гайкою і дві п'єзошайби 8. Аналогічно чотири перетворювачі 4 сл встановлені на суміжній ділянці труби 1 на відстані в межах наступного діаметру. Випромінювачі З можуть бути виконані у вигляді ножовидних концентраторів 9, що розширюються в бік труби.The device consists of a pipe 1 for the liquid, which has on the side surface four fins 2, to which four emitters З, made in the form of knife-shaped concentrators b (there can be 2, 3 or more such concentrators) are welded with their ends within -th one diameter. Assembled ultrasonic transducers 4 are pressed to the emitters C using a threaded connection 5p, each of which contains front 5 and rear 6 (“c”) frequency reduction pads, a tie pin 7 with a nut and two piezo washers 8. Similarly, four transducers 4 sl installed on the adjacent section of pipe 1 at a distance within the next diameter. Emitters C can be made in the form of knife-shaped concentrators 9, expanding towards the pipe.

Сигнальні електроди п'єзошайб 8 електрично з'єднані з виходом генератора 10 ультразвукових коливань. Інші ов електроди п'єзошайб 8 через випромінювачі З електрично з'єднані із трубою 1 ("корпус").The signal electrodes of the piezo washers 8 are electrically connected to the output of the generator 10 of ultrasonic oscillations. The other electrodes of the piezo washers 8 are electrically connected to the pipe 1 ("body") through the emitters C.

Між ультразвуковими перетворювачами різних діаметрів розміщені магніти 11, що складаються із двохMagnets 11 consisting of two are placed between ultrasonic transducers of different diameters

ГФ) пластин 12, зазор й між якими регулюється гвинтами 13, закріпленими на шайбах 14. Попарно пластини 12 з мають однакові полюси на бокових поверхнях, що дозволяє формувати магнітне поле в поперечному перетині труби 1, величина індукції якого може змінюватися регулюванням зазору й. Кількість магнітних пластин 12 60 може при необхідності збільшуватися. Вхід і вихід труби 71 виконані у вигляді фланців 13, механічно розв'язаних від труби ущільненням 14 або проточкою 15. При цьому фланці 13 розміщені від перетворювачів 4 крайніх діаметрів приблизно на відстані четверті довжини хвилі поздовжньо-згинних коливань в трубі 1.HF) of plates 12, the gap y between which is regulated by screws 13 fixed on washers 14. In pairs, plates 12 with have the same poles on the side surfaces, which allows for the formation of a magnetic field in the cross section of the pipe 1, the magnitude of the induction of which can be changed by adjusting the gap y. The number of magnetic plates 12 60 can be increased if necessary. The inlet and outlet of the pipe 71 are made in the form of flanges 13, mechanically separated from the pipe by a seal 14 or a groove 15. At the same time, the flanges 13 are placed from the transducers 4 of extreme diameters at a distance of approximately a quarter of the wavelength of the longitudinal bending vibrations in the pipe 1.

Ультразвукові перетворювачі 4 в межах одного діаметру з'єднуються аналогічно прототипу так, щоб в трубі збуджувалися резонансні радіально-згинні коливання. Якщо перетворювачі сусідніх діаметрів (І, Ії, наприклад) 65 розміщені з інтервалом І рівним половині довжини хвилі резонансних поздовжньо-згинних коливань в трубі, то їх потрібно електрично збуджувати протифазно, як показано на фіг.3, де стрілочками показані напрями деформації перетворювачів. Якщо перетворювачі розміщені з інтервалом | рівним довжині хвилі тих же резонансних поздовжньо-згинних коливань в трубі (фіг.4), то всі перетворювачі деформуються від генератора синфазно, як показано стрілочками. Після приєднання пристрою до технологічної магістралі внутрішню порожнину трубиUltrasonic transducers 4 within the same diameter are connected similarly to the prototype so that resonant radial bending vibrations are excited in the pipe. If transducers of adjacent diameters (I, II, for example) 65 are placed with an interval I equal to half the wavelength of resonant longitudinal bending vibrations in the pipe, then they must be electrically excited in antiphase, as shown in Fig. 3, where the directions of deformation of the transducers are shown by arrows. If the transducers are spaced | equal to the wavelength of the same resonant longitudinal-bending oscillations in the pipe (Fig. 4), then all converters are deformed from the generator in phase, as shown by the arrows. After connecting the device to the process line, the inner cavity of the pipe

Заповнить рідина.Fill with liquid.

Пристрій працює наступним чином. При подачі високочастотної напруги від генератора 10 на п'єзошайби 8 перетворювачів 4, останні починають вібрувати, збуджуючи поздовжні механічні коливання в випромінювачах 2 з напрямком деформації згідно, наприклад, із фіг.4, які через приварені торці випромінювачів 2 передають енергію ультразвукових коливань трубі 1. В останній збуджуються резонансні радіально-згинні коливання і 70 зв'язані з ними поздовжньо-згинні коливання по виду, показаному на фіг.4, які ссимулюють виникнення в об'ємі рідини, що протікає по внутрішній порожнині, кавітації, акустичних течій і т.п.The device works as follows. When high-frequency voltage is supplied from the generator 10 to the piezo washers 8 of the transducers 4, the latter begin to vibrate, exciting longitudinal mechanical oscillations in the emitters 2 with the direction of deformation according to, for example, Fig. 4, which through the welded ends of the emitters 2 transmit the energy of ultrasonic vibrations to the pipe 1 In the latter, resonant radial bending oscillations and 70 associated longitudinal bending oscillations of the type shown in Fig. 4 are excited, which simulate the occurrence of cavitation, acoustic currents, etc. in the volume of liquid flowing through the internal cavity .p.

Накладення магнітного поля від магнітів 11 безпосередньо на кавітаційну область збільшує індекс кавітації. Це пояснюється тим, що кавітаційні бульбашки, що несуть на своїй поверхні надлишковий негативний заряд, переміщуються в магнітному полі під дією сили Лоренца, що приводить до збільшення кавітаційної області і перекриття Її із сусідніми.Applying the magnetic field from magnets 11 directly to the cavitation area increases the cavitation index. This is explained by the fact that the cavitation bubbles, which carry an excess negative charge on their surface, move in the magnetic field under the action of the Lorentz force, which leads to an increase in the cavitation area and its overlap with the neighboring ones.

В залежності від вимог технологічного процесу можлива зміна кількості випромінювачів 2 в межах одного діаметру або установка наступних наборів випромінювачів з ультразвуковими перетворювачами на відповідних інтервалах один від одного чи зміна величини магнітного поля.Depending on the requirements of the technological process, it is possible to change the number of emitters 2 within the same diameter, or to install the following sets of emitters with ultrasonic transducers at appropriate intervals from each other, or to change the magnitude of the magnetic field.

Така конструкція пристрою забезпечить збудження резонансних радіально-згинних коливань і зв'язаних із го Ними резонансних поздовжньо-згинних коливань з меншими втратами енергії ніж в прототипі. Крім того, виконання лисок в місцях закріплення випромінювачів полегшує згин труби в цих місцях, створює умови для конструктивного задання необхідної моди коливань, зменшує втрати на паразитні коливання, що можуть збудитися, збільшує передачу енергії для основної моди коливань. При необхідності контролю або ремонту кожен ультразвуковий перетворювач 4 може бути демонтований або замінений без зупинки технологічного сч ов процесу ультразвукової обробки і без демонтажу всіх перетворювачів даного діаметру. Кожен перетворювач автономний конструктивно і не впливає на інші, що підвищує їх електроакустичний к.к.д. і експлуатаційну (8) надійність. Механічна розв'язка фланців від вібруючої труби підвищить амплітуду вібрацій, підвищить надійність приєднання (ущільнення) пристрою до рідинної магістралі.Such a design of the device will ensure the excitation of resonant radial-bending oscillations and associated resonant longitudinal-bending oscillations with lower energy losses than in the prototype. In addition, the execution of coots in the places where the emitters are fixed facilitates the bending of the pipe in these places, creates conditions for the constructive setting of the necessary oscillation mode, reduces the losses due to parasitic oscillations that can be excited, increases the energy transfer for the main oscillation mode. If control or repair is necessary, each ultrasonic transducer 4 can be dismantled or replaced without stopping the technological process of the ultrasonic treatment process and without dismantling all transducers of a given diameter. Each transducer is structurally autonomous and does not affect the others, which increases their electroacoustic efficiency. and operational (8) reliability. Mechanical separation of the flanges from the vibrating pipe will increase the amplitude of vibrations, increase the reliability of connecting (sealing) the device to the liquid pipeline.

Можливість конструктивно (зміною кількості ультразвукових перетворювачів) і регулюванням ( зміною ю зр Величини магнітного поля, що накладається на область кавітації) впливати на величину ультразвукової обробки, підбирати оптимальні режими, підвищить ступінь обробки рідини. оThe ability to constructively (by changing the number of ultrasonic transducers) and regulation (by changing the magnitude of the magnetic field superimposed on the cavitation area) influence the amount of ultrasonic treatment, select optimal modes, will increase the degree of liquid treatment. at

Так, наприклад, було реалізовано пристрій на основі труби Ду-100 мм, що мала 4 лиски і дві діаметральні «с групи ультразвукових перетворювачів по 4 штуки. Інтервал між групами приварених по діаметру перетворювачів становив приблизно 15Омм, а потужність, що підводилася до групи із чотирьох перетворювачів складала ЗООВт, же зв ЩО набагато більше, ніж в прототипі. Добротність окремих перетворювачів, зв'язаних з трубою, в порівнянні з со прототипом збільшилася майже в З рази. Зміна відстані між двома кільцевими магнітами (зібраних із двох половинок) давала можливість змінювати індекс кавітації в залежності від необхідності. В результаті була отримана розвинена кавітація у всьому об'ємі труби, заповненої водою, при цьому ультразвукові перетворювачі і генератор не виділяли значних кількостей тепла. Розміри пристрою по діаметру зменшилися приблизно в 1,5 « о Вази. - сSo, for example, a device based on a Du-100 mm pipe was implemented, which had 4 coots and two diametrical groups of 4 ultrasonic transducers. The interval between groups of transducers welded in diameter was approximately 15 Ohm, and the power supplied to a group of four transducers was ZOOVt, which is much more than in the prototype. The efficiency of individual converters connected to the pipe, compared to the prototype, increased almost three times. Changing the distance between two ring magnets (assembled from two halves) made it possible to change the cavitation index depending on the need. As a result, developed cavitation was obtained in the entire volume of the pipe filled with water, while the ultrasonic transducers and generator did not emit significant amounts of heat. The dimensions of the device in diameter have decreased by approximately 1.5" o Vaz. - with

Claims

» The formula of the invention

1. A device for processing fluid in a flow, comprising a tube for fluid with an inlet at one end and an outlet at the other end, which is in lateral contact with magnets and emitters of compound ultrasonic transducers mounted on the tube and electrically connected to the output of a generator in within the limits of one section so that resonant radial-bending oscillations are excited in the pipe, which differs in that the FU emitters are connected to the ultrasonic transducers by a threaded connection and are made in the form of a knife-shaped 5r Oscillation concentrator, fixed on the pipe by a rigid connection of the ends of the knife-shaped concentrators (ав) of oscillations to coots made on the side surface of the pipe along the generators, while the interval between the ultrasonic transducers of adjacent sections is equal to half the wavelength of the resonant longitudinal bending oscillations in the pipe with antiphase connection with the generator and the wavelength of the resonant longitudinal bending oscillations in the pipe - with common-phase connection with the generator, magnets ro located in the gaps between converters of different sections, made in the form of plates installed with adjustment of the gap between their side planes, having the same poles in pairs, and the inlet and outlet are made in the form of flanges, mechanically released relative to the ends of the pipe. GF)

2. The device according to claim 1, which is characterized by the fact that the knife-shaped concentrator expands towards the pipe. ko 60 b5