ДИСПЕРГАТОР Российский патент 2006 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к энергетике, в частности к котельному оборудованию, и может быть использовано при разработке и изготовлении диспергаторов, предназначенных для подготовки к сжиганию различных обводненных топливных смесей, в частности мазута, печного и дизельного топлива, нефти, бензина, топлив с примесью масла и т.п.

Известен гидродинамический диспергатор, содержащий корпус с каналом для движения топливной смеси, сопло для подачи топливной смеси в канал и подвижную в осевом направлении, вибрирующую в поперечном направлении перегородку, острой кромкой направленную к соплу, разделяющую поток смеси на два потока (см. описание полезной модели РФ №26197, кл. В 01 F 11/02, опубл. 2002).

Недостатками указанного технического решения являются большие габариты и материалоемкость, так вибрирующая перегородка, выполненная в виде консольно закрепленной пластины, по массе соизмерима с массой корпуса диспергатора; большая неравномерность диспергирования в поперечном сечении потока топливной смеси, т.к. качественное диспергирование осуществляется только вблизи острой кромки перегородки, поток топливной смеси, проходящий вдали от перегородки, не подвергается диспергированию.

Известен также диспергатор, содержащий корпус с каналом для движения топливной смеси, и устройства, вызывающие кавитацию при обтекании их топливной смесью, причем в канале расположена, по меньшей мере, одна перегородка для разделения потока топливной смеси, и, по меньшей мере, часть устройств или все устройства, вызывающие кавитацию при обтекании их топливной смесью, закреплены на вышеупомянутой перегородке или закреплены на перегородках, если их более одной, кроме того, устройства, вызывающие кавитацию при обтекании их топливной смесью, выполнены в виде стержней (см. описание полезной модели РФ №30094, кл. В 01 F 5/00, F 23 К 5/00, опубл. 2003).

Недостатками этого устройства являются низкая ремонтопригодность, энергетические потери, связанные с дополнительным гидравлическим сопротивлением, а также отсутствие регулировок.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа диспергатор, содержащий корпус, канал для движения топливной смеси, и устройства, вызывающие кавитацию при обтекании их топливной смесью (см. например, описание изобретения к патенту РФ №2044960, кл. F 23 К 5/00, опубл. 1995).

Недостатками этого устройства являются невозможность использования устройства без подачи в него пара и воды, сложность в настройке на оптимальный режим, относительно большие габариты и материалоемкость, большая неравномерность диспергирования в поперечном сечении потока топливной смеси, малый срок службы диспергатора, а также сложность в приведении диспергатора в рабочее стабильно функционируемое состояние, низкая ремонтопригодность.

Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата.

Технический результат от использования заявленного изобретения - повышение качества диспергирования, технологичность регулировок производительности устройства, а также повышение ремонтопригодности самого диспергатора и его элементов.

Указанный технический результат достигается тем, что диспергатор, содержащий элемент с каналом для движения топливной смеси и устройства, вызывающие кавитацию при обтекании их топливной смесью, выполнен в виде, по меньшей мере, из двух элементов, между которыми распределяют поток топливной смеси, каждый из которых имеет, по меньшей мере, один канал для движения топливной смеси, в котором происходит кавитационная обработка топливной смеси, причем канал для движения топливной смеси выполнен в поперечном сечении в месте установки устройств кавитации в форме многоугольника, а все элементы объединены в пакет и/или заключены в единый корпус.

Кроме этого, в каждом канале для движения топливной смеси расположены не менее двух размещенных друг за другом по направлению движения топливной смеси зон кавитации, а в каждой зоне расположено, по меньшей мере, одно устройство кавитации, при этом устройства кавитации выполнены в форме стержней с переменным диаметром, которые установлены в канале для движения топливной смеси и частично перекрывают его.

Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи к достигаемому результату.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники.

Предложенное устройство является промышленно применимым существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. оно явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

На фиг.1 представлен предложенный диспергатор, общий вид, на фиг.2 - то же, вид сбоку, на фиг.3 - устройства кавитации и/или смешения, на фиг.4 - устройство для перекрытия подачи топливной смеси в канал для движения топливной смеси элемента, на фиг.5 представлен вариант выполнения диспергатора, на фиг.6 - сечение А-А на фиг.5, на фиг.7 - сечение В-В на фиг.5.

Диспергатор содержит элементы с каналом для движения топливной смеси и устройства, вызывающие кавитацию при обтекании их топливной смесью, все элементы объединены в пакет и/или заключены в единый корпус. Предложенный диспергатор состоит из двух или более, например трех элементов 1, соединенных в пакет. Каждый элемент имеет один канал 2 для движения топливной смеси. Канал для движения топливной смеси по длине выполнен с переменным проходным сечением. В первом и третьем элементе канал для движения топливной смеси имеет прямоугольную форму, а во втором - форму эллипса или окружности. Форма канала движения топливной смеси по длине может изменяться, причем канал для движения топливной смеси в месте установки устройств кавитации выполнен в поперечном сечении в форме многоугольника, например квадрата, прямоугольника или ромба.

Каждый элемент имеет по две зоны кавитации, расположенные в канале друг за другом по направлению движения топливной смеси. В каждой зоне кавитации установлено хотя бы одно устройство 3 кавитации. Так, в первом и втором элементах таких устройств кавитации выполнено по два в каждой зоне, а в третьем - по одному. Устройства кавитации могут быть выполнены в форме стержней с переменным диаметром, которые установлены в канале для движения топливной смеси и частично перекрывают его. Кроме того, первый элемент имеет специальные отверстия 4 для крепления устройства, например, с помощью болтов, перекрывающего подачу топливной смеси в канал для движения топливной смеси этого элемента.

На фиг.5 представлен один из возможных вариантов исполнения диспергатора, где 5 - корпус диспергатора с каналом для движения топливной смеси; 6 - первая зона кавитации с площадью проходного поперечного сечения S₁ и радиусом R₁, с закрепленным на корпусе одним элементом кавитации; 7 - вторая зона кавитации с площадью проходного поперечного сечения S₂ и радиусом R₂, с закрепленными на корпусе двумя элементами кавитации и/или смешения; 8 - вставка, изменяющая площадь проходного поперечного сечения канала для движения топливной смеси до величины S₃ с радиусом R₃.

Работа предложенного диспергатора осуществляется следующим образом.

Топливная смесь, поступающая на вход диспергатора, разделяется по открытым топливным каналам элементов диспергатора. Количество открытых топливных каналов определяется из условия обеспечения обработки заданного качество топливной смеси, поступающей на вход диспергатора, при минимальных энергетических затратах.

Повышение качества топливной смеси достигается созданием в канале для движения топливной смеси двух или более размещенных друг за другом по направлению движения топливной смеси зон кавитации за счет установки в этих зонах элементов кавитации. При этом в каждой зоне расположено не менее одного элемента кавитации, а площади проходных поперечных сечений канала для движения топливной смеси в местах установки элементов кавитации отличаются друг от друга.

При изменении режимов работы диспегатора регулировка его производительности может осуществляться путем изменения проходных поперечных сечений каналов элементов диспергатора за счет установки на элементах диспергатора дополнительных вставок и/или замены элементов диспергатора, формирующих стенки канала для движения топливной смеси, на элементы с другими геометрическими характеристиками, и/или замены элементов кавитации на элементы кавитации и/или смешения с другими геометрическими характеристиками.

Повышение качества диспергирования достигается подбором оптимального количества элементов в пакете, обеспечивающих заданное качество топливной смеси при минимальных энергетических затратах. При изменении режимов работы диспергатора его настройка производится путем перекрытия входных каналов определенных элементов, входящих в состав диспергатора.

Повышение ремонтопригодности заключается в том, что при выходе из строя элементов производится их замена на новые. Предложенный диспергатор реализуется на основе известной элементной базы.

Таким образом, использование данного технического решения обеспечивает повышение качества диспергирования, технологичность регулировок производительности устройства, а также повышение ремонтопригодности самого диспергатора и его элементов.

Изобретение относится к энергетике, в частности к котельной технике, и может быть использовано при подготовке к сжиганию различных обводненных топливных смесей (получения эмульсий топливных смесей) в частности мазута, печного и дизельного топлива, нефти, бензина, топлив с примесью масла. Диспергатор выполнен из двух элементов, между которыми распределяют поток топливной смеси, каждый из которых имеет канал для движения топливной смеси, в котором происходит ее кавитационная обработка. Канал выполнен в поперечном сечении в месте установки устройств кавитации в форме многоугольника, а все элементы объединены в пакет и/или заключены в единый корпус. Технический результат состоит в повышении качества диспергирования и ремонтопригодности устройства. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Диспергатор, содержащий элемент с каналом для движения топливной смеси и устройства, вызывающие кавитацию при обтекании их топливной смесью, отличающийся тем, что он выполнен в виде, по меньшей мере, двух элементов, между которыми распределяют поток топливной смеси, каждый из которых имеет, по меньшей мере, один канал для движения топливной смеси, в котором происходит кавитационная обработка топливной смеси, причем канал для движения смеси выполнен в поперечном сечении в месте установки устройств кавитации в форме многоугольника, а все элементы объединены в пакет и/или заключены в единый корпус.2. Диспергатор по п.1, отличающийся тем, что в каждом канале для движения топливной смеси расположено не менее двух размещенных друг за другом по направлению движения топливной смеси зон кавитации, а в каждой зоне расположено, по меньшей мере, одно устройство кавитации.3. Диспергатор по п.1, отличающийся тем, что устройства кавитации выполнены в форме стержней с переменным диаметром, которые установлены в канале для движения топливной смеси и частично перекрывают его.