ГОМОГЕНИЗАТОР ЖИДКОСТИ Российский патент 2008 года по МПК B01F13/08 

Изобретение относится к областям энергетики, пищевой промышленности и экологической защиты окружающей среды.

Оно может быть использовано для гомогенизации жидких топлив для двигателей и котлов, создания водотопливных эмульсий, очистки после спиртовой барды и очистки промышленных и бытовых стоков.

Известен активатор жидкости, гомогенизирующий жидкость, содержащий рабочую зону трубы с вставкой и с рабочим телом внутри в виде иголок и с наружным электромагнитным индуктором, создающим вращательное магнитное поле [1].

Недостатком его является недостаточная эффективность гомогенизации, так как в осевой части трубы магнитное поле не действует из-за большой отдаленности этой части от индуктора. Здесь жидкость не гомогенизируется. Поэтому он используется, в основном, только как каталитический активатор при больших пропускных способностях, но с малой степенью очистки.

В качестве прототипа принимаем устройство нагрева и очистки жидкости путем создания вихревого вращения от напора жидкости, пропускаемой через инжекторную улитку, и последующей смены направления вращения на противоположное при помощи электромагнитного индуктора, осуществляющего вращающееся электромагнитное поле, воздействующее на ферромагнитные элементы, например иголки [2].

Недостатком его является ограниченность области применения для гомогенизации жидкостей, так как в осевой части трубы вращения жидкости не происходит, и жидкость гомогенизируется не полностью. Степень очистки также оказывается недостаточной.

Целью предлагаемого изобретения является повышение степени очистки жидкости и расширение области применения.

Эта цель достигается тем, что ферромагнитные элементы помещены в пакете, жестко связанном с сердечником и расположенном под электромагнитным индуктором, производящим пульсирующее электромагнитное поле, которое организует пульсирующие перемещения ферромагнитных элементов в среде движущейся через них жидкости. При этом элементы располагаются хаотично равномерно по всему объему пакета, но не плотно, а так, чтобы при каждом электрическом импульсе иголки могли занимать относительно друг друга новое положение, соударяясь друг с другом. Скорость перемещения иголок относительно жидкости на несколько порядков выше скорости протекания жидкости через аппарат. А если учесть, что при каждом электрическом импульсе направление движения иголок относительно движущейся жидкости меняется на противоположное, то средняя относительная скорость перемещения иголок равноценна скорости их перемещения в неподвижной жидкости.

Эффект каталитического воздействия иголок на жидкость тем выше, чем больше обеспечивается поверхностная площадь соприкосновения жидкости в единицу времени, т.е. чем больше суммарная поверхность иголок и чем выше скорость движения жидкости относительно иголок.

В прототипе в идеальном случае, когда иголки и жидкость будут вращаться со скоростью, равной скорости вращения электромагнитного поля, то есть с коэффициентом скольжения, равным нулю, поверхностная площадь соприкосновения будет определяться только величиной суммарной площади поверхности иголок и очень малой скоростью движения жидкости через трубу. В этом случае каталитическое воздействие иголок на жидкости стремится к нулю.

Максимальная относительная скорость движения иголок будет в начальный период работы устройства, когда жидкость в трубе не вращается.

Эксперименты показывают, что практически во время работы устройства скорость вращения иголок примерно в четыре раза меньше скорости вращения электромагнитного поля и во столько же раз скорость вращения жидкости меньше скорости вращения иголок. Итого соотношение равно восьми.

При стандартной частоте тока в промышленной сети 50 Гц частота вращения электромагнитного поля в прототипе и частота импульсов в предложенном устройстве одинаковы и составляют 3000 циклов в минуту. Таким образом, соотношение скоростей определяется только соотношением величин путей, прошедших иголками за один импульс или оборот.

У прототипа этот путь S₁ составляет

S₁=3,14 Д,

где Д - средний диаметр кольцевого слоя иголок в трубе.

У предлагаемого устройства этот путь S₂ составляет

S₂=2h,

где h - рабочий ход стержня.

У сравниваемых в эксперименте образцов Д=4h

При этом получается:

S₁=6,2S₂

Как мы уже показали выше, реальная скорость вращения иголок относительно жидкости примерно в 8 раз меньше теоретической. Поэтому скорость движения иголок относительно жидкости в предлагаемом изобретении выше, чем в прототипе.

Кроме того, в предлагаемом изобретении отсутствует непрорабатываемая осевая зона трубы и, следовательно, эффективность очистки жидкости и ее гомогенизации увеличивается, и область применения расширяется.

На чертеже представлено предложенное устройство в совокупности с погружным насосом. Он состоит из основания 1, корпуса 2, индуктора 3, сердечника 4, перфорированного пакета ферромагнитных элементов 5, канавок 6, поршня 7, невозвратного клапана 8, упругого элемента 9, выходного патрубка 10 и электрокабеля 11.

Работает устройство следующим образом. Гомогенизатор погружается на стержне или тросе в емкость с обрабатываемой жидкостью. Под воздействием переменного тока индуктор 3 создает пульсирующее электромагнитное поле, от которого импульсно перемещается сердечник 4 и ферромагнитные элементы в пакете 5. Упругий элемент 9 выполняет роль возвратной пружины, жидкость через невозвратный клапан 8 поршнем 7 подается в полость основания 1 и из нее через торцевые канавки 6, завихряясь, попадает во внутреннюю полость корпуса 2 и в перфорированный пакет 5 с ферромагнитными иголками.

Каждая иголка, пульсируя в обрабатываемой жидкости с высокой скоростью, оказывает на жидкость каталитическое и гомогенизирующее воздействия. Растворенные в воде вредные вещества преобразуются в твердые нерастворимые частицы, которые затем выпадают в осадок в каком-либо отстойнике.

При добавке в жидкость поверхностно-активных веществ (ПАВ) в гомогенизаторе создается устойчивые мелкодисперсные водотопливные эмульсии, которые, сгорая, уменьшают в отработавших газах содержание экологически вредных веществ.

Устройство, находясь в емкости в подвешенном состоянии, организует перекачивание всей жидкости, и по мере обработки она удаляется периодически или непрерывно в зависимости от назначения этой емкости.

Таким образом, данное предлагаемое изобретение расширяет область применения гомогенизатора и повышает степень очистки жидкости.

Источники информации

1. Вершинин И.П., Вершинин И.Н., Есаулов И.В. Патент №2049569 "Установка для активации процессов", приоритет от 23 июня 1992 г.

2. Романов Д.А. Горелкин С.В., Шумалов А.А., Карт М.А., Шильнов Н.В. Патент № 22434S9 "Устройство нагрева и очистки жидкости". Приоритет от 27 февраля 2003 г.

Изобретение относится к гомогенизации жидкостей, например жидких топлив для двигателей и котлов, созданию водотопливных эмульсий, очистке послеспиртовой барды и очистке промышленных и бытовых стоков, и может быть использовано в энергетике, пищевой промышленности и экологической защите окружающей среды. Гомогенизатор содержит электромагнитный индуктор, под которым расположен пакет с ферромагнитными элементами в виде иголок, жестко связанный с сердечником. Индуктор создает пульсирующее электромагнитное поле. Изобретение позволяет повысить степень очистки жидкости, уровень ее гомогенизации и расширить область применения. 1 ил.

Гомогенизатор жидкости, преобразующий вращение жидкости от создаваемого напора в движение ее при помощи электромагнитного индуктора и движущихся в создаваемом им магнитном поле ферромагнитных элементов, например в виде иголок, отличающийся тем, что ферромагнитные элементы помещены в пакет, жестко связанный с сердечником и расположенный под электромагнитным индуктором, производящим пульсирующее электромагнитное поле, которое организует пульсирующие перемещения ферромагнитных элементов в среде движущейся через них жидкости.