ГЕНЕРАТОР КАВИТАЦИИ-3 Российский патент 1997 года по МПК F02M27/08 B06B1/20 

Описание патента на изобретение RU2084681C1

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности для очистки сточных вод промышленных предприятий и судов, в дизелестроении для обработки топлив и смазочных масел.

Известен [1] гидродинамический источник колебаний с генерирующей кавитационной зоной, содержащий корпус, сопло, отражатель с выполненной в нем лунной, обращенный в сторону сопла, и мембрану, закрепленную по периметру корпуса, прикрепленную к отражателю. При протекании через сопло струи жидкости, между соплом и лункой отражателя возникает кавитационная зона. Мембрана отделяет генератор колебаний от технологической емкости с обрабатываемой средой, в которую передаются генерируемые колебания. Гидродинамический источник работает в резонансном режиме генерации колебаний. Он предназначен для генерирования колебаний в жидких средах, в том числе может быть использован для подготовки топлива для энергетических установок.

Недостатками устройства [1] являются.

1. Возможность работы только в периодическом режиме, в результате чего оно не может быть использовано для возбуждения колебаний в непрерывно протекающей жидкой среде, например, при обработке топлива, подаваемого непосредственно в двигателя внутреннего сгорания.

2. Быстрый износ мембраны, передающей генерируемые колебания обрабатываемой технологической среде.

Известен так же ультразвуковой гидродинамический излучатель [2] предназначенный для интенсификации процессов, протекающих в жидких средах, и получения мелкодисперсных эмульсий, содержащий вихревую камеру, образованную цилиндрическим корпусом с тангенциальным входным отверстием, днищем корпуса и его крышкой и выходное сопло, коаксиальное вихревой камере и, выполненное витым в направлении, совпадающем с направлением тангенциального входного отверстия. В крышке, соосно выходному соплу, выполнено отверстие для пористого вкладыша. Выходное сопло выполнено длиной 0,75 L и внутренним диаметром 0,33 D, где L высота, а D диаметр вихревой камеры.

Жидкость поступает в вихревую камеру излучателя через входное тангенциальное отверстие и под действием центробежных сил образует в вихревой камере закрученный жидкостной вихревой поток. При этом в вихревой камере образуется зона разряжения. Под действием создавшегося перепада через пористый вкладыш вводится газовоздушный компонент, который захватывается вращающейся с большой скоростью поверхностью жидкости, смешивается с ней и под действием возникающих в излучателе акустических колебаний интенсивно диспергируется. В выходном сопле происходит дополнительная закрутка газожидкостного потока и интенсивное диспергирование.

Описанный гидродинамический излучатель [2] позволяет проводить обработку непрерывно протекающей жидкой среды. Он используется для интенсификации различных технологических процессов, получения мелкодисперсных эмульсий, а также для пенообразования и газонасыщения жидкости.

Недостатком устройства [2] является низкая эффективность обработки жидкой среды, в частности, высоковязких жидкостей, таких как тяжелые типы топлива, что связано с недостаточной интенсивностью возникающих в излучателе акустических колебаний, при этом наиболее благоприятный режим обработки жидкости в условиях кавитации, не достигается.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для обработки жидкого топлива кавитацией согласно [3] содержащего цилиндрический корпус с патрубками подачи и удаления топлива, внутри корпуса расположены два ультразвуковых струйных излучателя, коаксиально размещенные по отношению друг к другу, лопасти которых имеют форму спирали Архимеда и ориентированы в противоположных направлениях. Один из излучателей выполнен подвижным, с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси корпуса устройства.

Топливо под высоким давлением подается в корпус устройства, а затем через профилированные каналы, образованные излучателями выходит из устройства. При прохождении потоков топлива по этим каналам происходит преобразование энергии потоков жидкости в энергию интенсивных высокочастотных колебаний.

Недостатками рассматриваемого устройства являются.

1. Фиксированная частота колебаний.

2. Трудоемкость изготовления излучателей, имеющих форму спирали Архимеда.

3. Отсутствие универсальности.

Заявляемое устройство "Генератор кавитации 3" свободно от этих недостатков. Это устройство позволяет обрабатывать различные жидкости с повышенным их расходом. При этом упрощается технология изготовления устройства. В зависимости от давления подачи жидкости (давление от 2 до 500 атмосфер) может обеспечить различные генерируемые частоты (частоты от 1 кГц до 20 МГц).

Желаемый технический результат достигается тем, что излучатель генератора с тангенциальными отверстиями состоит из двух частей (подвижной и неподвижной), которые соединены в стык, при этом подвижная часть излучателя может вращаться вокруг своей оси. Входные тангенциальные отверстия излучателя выполнены со сменными вкладышами различных проходных сечений. Отводящий трубопровод включает в себя одну или несколько внутренних труб, расположенных соосно с ним.

На чертеже представлены принципиальная схема генератора кавитации, где 1 подводящий трубопровод, 2 внешняя напорная камера, 3 подвижная часть излучателя, 4 неподвижная часть излучателя, 5 входные отверстия с вкладышами для жидкости, 6 отводящий трубопровод, 7 внутренние трубы, 8 - шток с маховиком.

Генератор кавитации 3 содержит подводящий трубопровод 1, соединенный с внешней напорной камерой 2, внутри которой расположен излучатель. Излучатель состоит из подвижной 3 и неподвижной 4 частей, которые соединены встык таким образом, что неподвижная часть 3 может вращаться вокруг своей оси. Подвод жидкости в излучатель осуществляется через тангенциальные отверстия с вкладышами 5. Излучатель соединен с выходным трубопроводом 6, внутри которого расположены внутренние трубы 7 соосно друг другу и к трубопроводу 6. Вращение подвижной части излучателя, на этапе настройки генератора, осуществляется посредством штока с маховиком 8, соединенным с заглушенным торцем подвижной части излучателя 3.

Генератор кавитации 3 работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость подается под давлением через подводящий трубопровод 1 во внешнюю напорную камеру 2. Из внешней напорной камеры жидкость поступает одновременно в подвижную 3 и неподвижную 4 части излучателя через входные тангенциальные отверстия с вкладышами 5. Благодаря тангенциальному подводу жидкости в излучатель происходит закручивание потока внутри излучателя, за счет чего происходит разделение потока жидкости по удельным массам в отводящем трубопроводе 6. В зависимости от удельных масс различные фракции потока жидкости распределяются по внутренним трубам 7, т.е. происходит сепарирование потока. Вращение подвижной части излучателя 3, производимое на этапе настройки генератора, осуществляется посредством штока с маховиком 8 для получения резонансной частоты ультразвуковых колебаний, возникающих за счет кавитационного режима течения жидкости в излучателе. Кавитационный режим течения жидкости достигается за счет нарушения сплошности потока при подводе жидкости в излучатель через тангенциальные отверстия с вкладышами 5 и поддерживается за счет закручивания потока внутри излучателя. Сменные вкладыши в тангенциальных отверстиях излучателя служат для регулировки производительности устройства путем их замены на вкладыши с другими проходными сечениями.

По результатам испытаний генератора кавитации 3 получены следующие данные.

1. При обработке природных и сточных вод снижены показатели:
общее микробное число в 2oC126 раз;
Coli индекс в 2,5oC21000 раз;
Взвешенные вещества в 2,8oC4,0 раз;
БПК5 в 4,2 раза;
ХПК в 4,2 раза;
Общее железо о- в 4,8oC5,0 раз;
Хлориды в 1,07 раза;
Сульфиды в 1,2 раза;
Азот аммонийный в 1,5oC16 раз;
Нефтепродукты в 16 раз.

2. При обработке дисперсных систем размер включений снижен с 100 мкм до 20 мкм.

3. При обработке водно-топливных эмульсий стабильность полученных систем составила 30 и более суток.

4. При изменении перепада давлений на генераторе кавитации от 4 до 10 кгс/см2 частота ультразвука изменялась от 20 до 40 кГц.

5. При неизменном перепаде давлений на генераторе (P=6 кгс/см2) за счет изменения положения подвижной части излучателя изменение частоты ультразвука составляло Δf10 кГц.

Похожие патенты RU2084681C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА КАВИТАЦИЕЙ 1994
  • Афанасьев Алексей Викторович
  • Лимарь Николай Николаевич
  • Андреев Сергей Александрович
  • Варламов Геннадий Павлович
  • Кардаков Алексей Аркадьевич
  • Кардаков Владимир Аркадьевич
  • Левандовский Сергей Константинович
RU2075619C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕВЫХ ТОПЛИВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2007
  • Стребков Дмитрий Семенович
  • Борткевич Сергей Вячеславович
  • Щекочихин Юрий Михайлович
  • Болдырев Алексей Михайлович
RU2365404C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ 2004
  • Белковский Леонид Васильевич
  • Белковский Дмитрий Леонидович
  • Колп Альберт Яковлевич
  • Колп Яков Альбертович
RU2348448C2
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ 2012
  • Алейников Николай Анатольевич
  • Львов Кирилл Вячеславович
  • Потапов Юрий Семенович
RU2534198C9
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАВИТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ 1992
  • Браславский Михаил Ионович
RU2057964C1
Генератор кавитации 1983
  • Зубрилов С.П.
  • Селиверстов В.М.
  • Браславский М.И.
  • Филиппов А.Н.
SU1233578A1
УСТРОЙСТВО ДЕСТРУКЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ 2008
  • Аникин Владимир Семенович
  • Аникин Владимир Владимирович
RU2392046C2
СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ТЕКУЧЕЙ СРЕДЕ И УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2011
  • Терехин Вячеслав Павлович
  • Пастухов Дмитрий Михайлович
  • Пастухов Михаил Евгеньевич
RU2476261C1
Ультразвуковое устройство для обработки суспензий и эмульсий 1978
  • Жаворонок Константин Иванович
  • Малахов Юрий Васильевич
  • Байшулаков Аубакир Ашубаевич
  • Шаутенов Мэлс
SU716576A1
СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МНОГОФАЗНОГО ПРОДУКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2010
  • Аникин Владимир Семенович
  • Аникин Владимир Владимирович
RU2457896C1

Реферат патента 1997 года ГЕНЕРАТОР КАВИТАЦИИ-3

Использование: обработка топлив и смазочных масел. Сущность изобретения: генератор кавитации является гидродинамическим устройством, обеспечивающим возникновение режима ультразвуковой кавитации за счет перепада давлений на входе и выходе устройства. Конструктивно он состоит из следующих частей: подводящий трубопровод, внешняя напорная камера, отводящий трубопровод и излучатель ультразвука с тангенциальными входными отверстиями. Излучатель состоит из двух частей (подвижной и неподвижной), соединенных встык, таким образом, что подвижная часть может вращаться вокруг своей оси. Входные тангенциальные отверстия излучателя содержит сменные вкладыши с различными проходными сечениями. Отводящий трубопровод содержит одну или несколько внутренних труб, расположенных соосно друг другу и трубопроводу. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 084 681 C1

Генератор кавитации, содержащий подводящий трубопровод, внешнюю напорную камеру, отводящий трубопровод, излучатель ультразвука с тангенциальными входными отверстиями, отличающийся тем, что излучатель содержит подвижную и неподвижную части, которые соединены встык таким образом, что подвижная часть может вращаться вокруг своей оси, входные тангенциальные отверстия излучателя содержат сменные вкладыши с различными проходными сечениями, а отводящий трубопровод содержит одну или несколько внутренних труб, которые расположены соосно друг другу и трубопроводу.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2084681C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Гидродинамический источник колебаний 1987
  • Назаренко Аскольд Федорович
SU1516148A1
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Ультразвуковой гидродинамический излучатель 1988
  • Мутовкин Валерий Викторович
  • Шаповал Иван Федорович
  • Чижов Владимир Ильич
  • Якубовский Евгений Петрович
SU1532083A1
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
ИНГАЛЯТОРНЫЙ КОМПОНЕНТ 2012
  • Бухбергер Хельмут
RU2612567C1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1

RU 2 084 681 C1

Авторы

Афанасьев Алексей Викторович

Варламов Геннадий Павлович

Зубрилов Сергей Павлович

Кардаков Алексей Аркадьевич

Кардаков Владимир Аркадьевич

Лимарь Николай Николаевич

Липовецкий Дмитрий Семенович

Растрыгин Николай Васильевич

Даты

1997-07-20Публикация

1994-09-28Подача