ДЕГАЗАТОР ЖИДКОСТИ Российский патент 1999 года по МПК B01D19/00 

Изобретение относится к устройствам для удаления растворенных газов из жидкостей и может быть использовано в системах с гидроприводом.

Известно устройство для отделения газа от жидкости, представляющее вертикальные корпуса, коаксиально расположенные и сообщающиеся между собой в верхней части, запирающий клапан с возможностью перемещения во внутреннем корпусе вдоль оси, входной и выходные газовый и жидкостные патрубки, а между внутренним корпусом и жидкостным патрубком расположены шайба с колиброванным отверстием и обратным клапаном, запирающий клапан выполнен в виде подпружиненной втулки с кольцевыми проточками, в которые вставлены уплотнительные кольца (Авт. свид. СССР 1515458).

Известное устройство малоэффективно для отделения растворенного в жидкости газа, способно отделять только крупные газовые включения и конструктивно не способно инициировать кавитационно-акустические воздействия на жидкость.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для обработки жидкости акустическими колебаниями при дегазации, содержащее корпус с тангенциально входным патрубком, цилиндрическим каналом и входными отверстиями, перед которыми расположен резонатор, при этом устройство снабжено кожухом, в котором размещен корпус, а входные отверстия корпуса выполнены тангенциальными (Авт. свид. СССР 1072871, кл. B 01 D 19/00).

Это устройство недостаточно эффективно для дегазации жидкостей из-за невысокого кавитационно-акустического воздействия, низко эффективно при изменяющемся скоростном напоре, требует изменения геометрических параметров при изменении вязкости и расходе жидкости.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение уровня дегазации жидкости, возможность автоматического регулирования оптимального режима дегазации при изменении расхода обрабатываемой жидкости, возможность компенсации кавитационного износа рабочих поверхностей.

Поставленная задача решается тем, что в дегазаторе жидкости, представляющем трубчатый корпус с двумя струеформирующими устройствами, оснащенными центральными каналами, тангенциальными патрубками, патрубками выхода жидкости и выхода газа, кавитационную камеру, резонатор и разделительный коллектор, согласно изобретению струеформирующие устройства выполнены соосно друг другу с обеих сторон корпуса с возможностью смещения вдоль общей оси, снабжены центральными каналами конической формы и встречно направлены, а тангенциально входные патрубки расположены с возможностью встречной закрутки потоков жидкости в центральных каналах, при этом кавитационная камера образована торцевыми частями струеформирующих устройств и имеет кольцевой канал истечения между торцевыми поверхностями последних, а резонатор выполнен в виде подвижной части одного из струеформирующих устройств, при этом внутри резонатора расположены сопловая часть центрального канала, а снаружи - тороидальная полость. Резонатор выполнен с возможностью упора в кольцевой выступ корпуса через упругое кольцо, а последний выполнен сопрягающимся с тороидальной полостью.

Отличительные от прототипа признаки обеспечивают технический результат, достаточный для решения поставленной задачи:
- Струеформирующие устройства выполнены соосно друг другу с обеих сторон корпуса, снабжены центральными каналами и встречно направлены, что обеспечивает столкновение двух потоков жидкости, необходимое для возникновения кавитации, связанной с мгновенным изменением направления движения жидкости.

- Тангенциально входные патрубки расположены с возможностью встречной закрутки потоков жидкости в центральных каналах, что позволяет усилить кавитационный процесс за счет образования микровихрей в зоне столкновения потоков.

- Центральные каналы струеформирующих устройств выполнены коническими, что позволяет усилить скоростные характеристики потока жидкости и реализовать процесс дегазации при относительно невысоких расходах дегазируемой жидкости.

- Струеформирующие устройства выполнены с возможностью смещения вдоль общей оси, что позволяет регулировать оптимальную геометрию на выходе из струеформирующих устройств и изменять скоростные характеристики потоков в зависимости от расхода и вязкости дегазируемой жидкости. Появляется возможность компенсации кавитационного износа рабочих торцевых поверхностей.

- Кавитационная камера образована торцевыми частями струеформирующих устройств и имеет кольцевой канал истечения между торцевыми поверхностями последних, что позволяет инициировать кавитационный процесс без дополнительных конструктивных элементов и создать дополнительную ступень кавитации при движении струй жидкости в радиальных направлениях по кольцевому каналу при разрыве струй по мере движения к периферии кольцевого канала.

- Резонатор выполнен в виде подвижной части одного из струеформирующих устройств, внутри резонатора расположена сопловая часть центрального канала, а снаружи - тороидальная полость. Такая компоновка позволяет часть струеформирующего устройства использовать одновременно как резонатор и начать вибрационно-акустическое воздействие на поток еще до входа в кавитационную камеру, избежать конструктивных усложнений дегазатора. На выходе из кольцевого канала высокочастотными вибрациями резонатора в пространстве тороидальной камеры осуществляется дополнительная акустическая обработка струй жидкости, что интенсифицирует процесс дегазации.

- Резонатор выполнен с возможностью упора в кольцевой выступ корпуса через упругое кольцо, что позволяет снизить шумовое и вибрационное воздействие на корпус устройства и компенсировать кавитационный износ резонатора.

- Кольцевой выступ корпуса выполнен с образующей поверхностью, сопрягающейся с тороидальной полостью резонатора, что позволяет увеличить объемную емкость тороидальной камеры и усилить акустическое воздействие на жидкость.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. изображен продольный разрез дегазатора жидкости.

Дегазатор включает трубчатый корпус 1, струеформирующие устройства 2, 3 с центральными каналами 4, 5, тангенциально входные патрубки 6, 7, патрубок выхода жидкости 8 и патрубок выхода газа 9, кавитационную камеру 10, кольцевой канал истечения 11, резонатор 12 с тороидальной полостью 13, кольцевой выступ 14 с упругим кольцом 15, разделительный коллектор 16.

Дегазатор работает следующим образом. Дегазируемая жидкость подается в тангенциально входные патрубки 6, 7, приобретая вращательно-поступательное движение с последующим ускорением вращения за счет конусности центральных каналов 4, 5, с последующим столкновением двух встречно закрученных потоков в кавитационной камере 10. Такое столкновение инициирует большое количество микрозавихрений с сопутствующей кавитацией жидкости и выделением растворенного в жидкости газа. Суммарный поток жидкости вырывается через кольцевой канал истечения 11 в виде разрывающихся струй в радиальных направлениях с дополнительной кавитацией в жидкости, чему способствуют неоднородности потока, вызванные выделением газовых пузырьков в кавитационной камере 10. Кавитационные пузырьки, схлопываясь в кавитационной камере и в кольцевом канале, инициируют импульсы давления и звуковые волны различной частоты и интенсивности. Основная гармоника звуковых волн выделяется и усиливается резонатором 12, где в тороидальной полости 13 происходит дополнительная акустическая обработка струй жидкости с выделением и коагуляцией газовых пузырьков.

Одновременно до входа в кавитационную камеру 10 в центральном канале 5 жидкость дополнительно акустически обрабатывается колебаниями резонатора 12, что увеличивает степень кавитации в кавитационной камере.

Струи жидкости, входя в тороидальную полость, образуют вращающийся торообразный объем жидкости с постоянным пересечением инициирующих вращение струй, что также усиливает процесс вихреобразования и кавитации на следующей ступени следования жидкости. Газожидкостный поток выбрасывается в разделительный коллектор 16, где жидкость уходит через патрубок выхода жидкости 8, а газ через патрубок выхода газа 9.

Изменение сечения кольцевого канала истечения 11 при кавитационном износе или изменении расхода жидкости осуществляется смещением струеформирующих устройств 2, 3 в резьбовом соединении с последующей фиксацией стопорной гайкой. При значительном кавитационном износе заменяется упругое кольцо 15.

Дегазатор жидкости позволяет многоступенчато с высокой эффективностью осуществлять активную дегазацию жидкости за счет инициированной потоком и конструкцией устройства многоступенчатой кавитации. Становится возможной регулировка устройства при кавитационном износе рабочих поверхностей, изменении расходных параметров дегазируемой жидкости, в том числе в процессе работы устройства.

Изобретение относится к устройствам для удаления растворенных газов из жидкости и может быть использовано в cиcтeмax с гидроприводом. Дегазатор содержит трубчатый корпус, два струеформирующих устройства с центральными каналами конической формы, тангенциальные патрубки входа жидкости и патрубки выхода жидкости и газа, резонатор, разделительный коллектор. Струеформирующие устройства выполнены соосно друг с другом с обеих сторон корпуса с возможностью смещения вдоль общей оси, снабжены центральными каналами и встречно направлены. Тангенциальные входные патрубки расположены с возможностью встречной закрутки потоков жидкости в центральных каналах. Кавитационная камера образована торцевыми частями струеформирующих устройств, выполненных коническими. Резонатор выполнен в виде подвижной части одного из струеформирующих устройств с расположением внутри резонатора сопловой части центрального канала, а снаружи - тороидальной полости. Резонатор выполнен с возможностью упора в кольцевой выступ корпуса через упругое кольцо. Достигаемый технический результат: многоступенчатая с высокой эффективностью дегазация жидкости, возможность регулировки, компенсации кавитационного износа. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Дегазатор жидкости, содержащий трубчатый корпус с двумя струеформирующими устройствами, оснащенными центральными каналами и тангенциально входными патрубками, патрубками выхода жидкости и выхода газа, разделительный коллектор, кавитационную камеру и резонатор, отличающийся тем, что струеформирующие устройства выполнен соосно друг с другом с обеих сторон корпуса и встречно направлены, тангенциально входные патрубки расположены с возможностью встречной закрутки потоков жидкости в центральных каналах, кавитационная камера образована торцевыми частями струеформирующих устройств и имеет кольцевой канал истечения между торцевыми поверхностями последних, а резонатор выполнен в виде подвижной части одного из струеформирующих устройств, при этом внутри резонатора расположена сопловая часть центрального канала, а снаружи - тороидальная полость. 2. Дегазатор по п.1, отличающийся тем, что струеформирующие устройства выполнены с возможностью смещения вдоль общей центральной оси. 3. Дегазатор по п.1, отличающийся тем, что резонатор выполнен с возможностью упора в кольцевой выступ корпуса через упругое кольцо. 4. Дегазатор по п. 3, отличающийся тем, что выступ корпуса выполнен с образующей поверхностью, сопрягающейся с тороидальной полостью. 5. Дегазатор по п. 1, отличающийся тем, что центральные каналы струеформирующих устройств выполнены коническими.