КАВИТАЦИОННЫЙ ДИСПЕРГАТОР Российский патент 1997 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к устройствам для размельчения твердых частиц или жидкостей и может быть применено для измельчения механических примесей в рабочей жидкости гидросистем, в смазочных маслах двигателей и т.п.

Известно устройство для стабилизации расхода жидкости в гидросистемах [1] которое одновременно может быть использовано в качестве диспергатора, содержащее корпус с переменным по длине поперечным сечением в виде конфузора-диффузора и боковым отверстием для подвода жидкости, а также регулировочную иглу, установочно-подвижную в осевом направлении. Здесь, при изменении параметров потока жидкости, например уменьшении расхода, для сохранения эффективности кавитационного разрушения вращением регулировочной иглы перемещают ее в направлении сжатого сечения. Происходящее при этом уменьшение площади проходного сечения между иглой и корпусом сопровождается увеличением скорости течения жидкости и сохранением условий для поддержания кавитации прежней интенсивности.

Однако недостатком этой конструкции является малая эффективность вследствие бокового неосесимметричного подвода жидкости, что вызывает большие инерционные потери и распределение факела кавитации на внутренних поверхностях устройства с последующим их износом.

Наиболее близким техническим решением является устройство [2] содержащее корпус с переменным по длине проходным сечением, установленный по оси сердечник с радиальными отверстиями, в которых размещены обратные клапаны, входные и выходной патрубки. Сердечник выполнен полым и через него осуществляется подача одного из обрабатываемых компонентов.

Недостатком такого решения является низкая эффективность кавитационного разрушения диспергирования (эмульгирования, смешивания компонентов и т.п.) вследствие отсутствия механизма регулирования противодавления. Общеизвестно, что противодавление способствует интенсивности кавитационных процессов как в прямоточных гидродинамических устройствах, так и в резервуарах.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности кавитационного воздействия на обрабатываемую среду.

Решение поставленной задачи достигается тем, что механизм противодавления выполнен в виде подпружиненных клапанов, обрабатывающих от сигнала низкого давления, поступающего по сквозному осевому каналу, выполненному в передней части регулировочной иглы.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое изобретение отличается наличием новых элементов: сквозного осевого канала в передней части регулировочной иглы и механизма регулирования противодавления, выполненного в виде подпружиненных клапанов. Таким образом заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна".

Сравнение указанного решения с другими техническими решениями показывает, что введение указанных элементов обеспечивает повышение эффективности кавитационного воздействия на обрабатываемую среду. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже изображен разрез предлагаемого кавитационного диспергатора.

Диспергатор состоит из корпуса 1 с переменным по длине поперечным сечением в виде конфузора-диффузора, входного штуцера 2 с уплотнением 3, регулировочной иглы 4 со сквозным осевым каналом в передней части иглы, имеющей равнорасположенные по окружности каналы с установленными в них шариковыми подпружиненными клапанами 5, уплотнение 6, сквозной выходной канал 7. В специальной гайке 8 выполнен выступ 9, крышка-фланец 10, поджимающий выступ 11 иглы к выступу 9.

Устройство работает следующим образом:
Рабочая жидкость (масло) из системы машины поступает через штуцер 2 в узкое сечение А, а затем в зону B регулируемой кавитации.

Регулирование работы устройства в случае изменения параметров потока (давления, расхода и т.п.) достигается вращением специальной гайки 8, которая через выступ 9 взаимодействует с выступом 11 регулировочной иглы 4. Последняя смещается в осевом направлении, регулируя эффект кавитации. При этом достигается расположение кавитационного факела по оси потока в центре корпуса (в зоне B).

С целью дальнейшего повышения эффективности кавитационного воздействия на обрабатываемую среду (за счет создания стабильного противодавления в зоне B) шариковые клапаны 5 подпружинены и поджимаются к седлам иглы 4, тем самым уменьшая расход жидкости через выходной канал. При повышении на входе расхода жидкости скорость в узком сечении А возрастает, а давление падает, что приводит к снижению давления в выходном канале 7 и под шариковыми клапанами 5, которые, в свою очередь, под действием давления жидкости, поступающей из зоны B, отжимаются от седел иглы 4, пропуская больший объем жидкости.

Как только расход жидкости на входе уменьшается давление в узком сечении А повышается, а отток жидкости из выходного канала 7 снижается, что приводит к увеличению в нем давления и запиранию клапанов 5.

Таким образом, независимо от расхода (на входе в устройство) обеспечивается постоянное противодавление в зоне B, что повышает эффективность кавитационных воздействий, например диспергирования твердых частиц в жидкости; эмульгирования, смесеобразования и т.п.

В настоящее время предлагаемое устройство проходит эксплуатационные испытания с целью дальнейшего его использования в гидроприводах специального машиностроения, двигателях.

Сущность изобретения: кавитационный диспергатор содержащий корпус с переменным по длине поперечным сечением в виде конфузора-диффузора, входящий штуцер с уплотнением, регулировочную иглу со сквозным осевым каналом в передней части иглы, имеющей равнорасположенные по окружности канала с установленными в них шариковыми подпружиненными клапанами, уплотнение, сквозной выходной канал, специальную гайку, имеющую выступ, крышку-фланец, поджимающий выступ иглы к выступу гайки. Новым в кавитационном диспергаторе является наличие механизма регулирования противодавления, выполненного в виде подпружиненных шариковых клапанов и сквозного канала в передаточной части регулировочной иглы. 1 ил.

Кавитационный диспергатор, содержащий корпус с переменным по длине проходным сечением, полую иглу, имеющую радиальные отверстия, в которых установлены подпружиненные клапаны, входной патрубок, отличающийся тем, что входной патрубок размещен соосно с иглой, при этом в части иглы, обращенной к входному патрубку, выполнено сквозное отверстие, сообщенное с полостью иглы.