Гидродинамический диспергатор Советский патент 1986 года по МПК B01F11/02 

1 Изобретение относится к устройствам для интенсификации физико-механических процессов в растворах и высоко концентрированных суспензиях и может быть использовано в бурении нефтяных и газовых скважин, химической, пищевой и других отраслях промьшшенности. Целью изобретения является повыше ние степени диспергирования твердых частиц и усиление их гидратации в процессе кавитации, а также увеличение спектра резонансных частот, выделяемых в области кавитации. На фиг. 1 схематически изображен гидродинамический диспергатор, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1 на фиг. 3 - выполнение встречного резонатора из последовательно соединенных резонаторов. Устройство состоит из корпуса 1 с ручками 2, в котором помещен кони.ческий резонатор 3 с соплом Лаваля 4 с закритически расширяющейся выпускной частью, неподвижной части корпус 5 с наружной резьбой, внутри которог установлен встречньй резонатор 6, опорной плиты 7 с соплами 8, входного 9 и выходного 10 ступенчатых патрубков. Для обеспечения герметичности пат рубка 9 и корпуса 1 установлено уплотнение 11 и нажимная гайка 12. Контргайка 13 предохраняет от взаимного перемещения составных частей корпусов 1 и 5 в колебательном режиме, а уплотнение 14 обеспечивает герметичность соединения. Взаимное осевое перемещение резонаторов обеспечивается резьбовым соединением час тей корпусов 1 и 5. Резонаторы выпол нены с продольными прорезями 15 и имеют переменную толщину стенки по периметру и вдоль образующей. Встреч ный резонатор выполнен из последова тельно соединенных резонаторов 16. Устройство работает следуюш им образом. Тампонажный раствор поступает под давлением через патрубок 9 и сопло Лаваля 4 с закритически расширяющейся выпускной частью в конический резонатор 3. В сопле за счет поЕ ышения скорости давление падает ниже давления насыщенных паров, поэтому вьщеляются пузырьки воздуха. Расширение потока, рост давления по длине резонатора приводит к захлопьшаникз пу1зырьков воздуха, выделяемого в сопле 4, и возникновению кавитации в области Б. Вторично кавитация возникает за встречным резонатором 6 в полости В после прохождения раствора через регулируемый кольцевой зазор. В дальнейшем явление кавитации при при постоянных свойствах прокачиваемого раствора и его количестве проходит в автоколебательном режиме. В случае изменения свойств прокачиваемого раствора кавитация в области В подцерживаетсясизменением площади кольцевого зазора между коническим 3 и встречным 6 резонаторами вращением корпуса 1 за ручки 2. Нужное положение р€;зонаторов фиксируется и герметизируется уплотнением 14 и контргайкой 13. Возможные подтекания раствора из телескопического соединения корпуса 1 и входного патрубка 9 предотвращается уплотнением 11 и гайкой 12. Струи, выходя через сопла 8, взаимодейстззуют между собой в выходном патрубке 10, повьппая гомогенность тампонажного раствора. Поддерживаемый таким образом колебательный процесс усиливается специально выполненньми коническими резонаторами. Резонаторы выполнены с щелевыми прорезями, они разделяют каждый резонатор на пластины.Конические поверхности резонаторов, внешняя и внутреняя, имеют разные углы при вершине, поэтому получена переменная толщина стенки по образующей (фнг.1). Оси этих поверхностей смещены одна относительно другой, что дает переменную толщину стенки по периметру (фиг. 2). Наибольшая эффективность диспергирования будет в том случае, если амплитуда колебаний будет не меньше характерного размера частиц или агрегатов . Поэтому соотношение между минимальной и максимальной толщинами стенки резонатора выбираем из условия-толщины стенки резонаторов;-характерные размеры частиц или агрегатов (например диаметры для частиц сферической формы), Чем больше толщина пластины, тем меньшей будет амплитуда колебаний, .поэтому вьщеляют амплитуды для наибольшей эффективности диспергирования, задаваясь минимальной; Колеблющиеся пластины в силу различной толщины и ширины имеют раз личную собственную частоту колебаний. При этом спектр резонансных частот требуемого диапазона определяется конструкцией резонатора и может быть определен заранее в зависимости от требуемой степени диспергации цементных частиц. Таким обра214зом суспензия, проходя через кавитационный диспергатор, подвергается воздействию кавитации и ультразвуковых колебаний в заданном спектре частот, а также механическому воздействию колеблющихся пластин резонаторов 3 и 6, Для увеличения спектра частот внутренний резонатор можно выполнять составным из несколько последовательно соединенных конических резонаторов (фиг, 3). В результате обеспечивается высокая степень диспергирования и гидратации твердых частиц, а также гомогенизация суспензии.

1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДИСПЕРГАТОР, содержащий корпус, рабочее сопло с коническим резонатором и установленный внутри него с возможностью осевого перемещения встречный резонатор, отличающи йс я тем, что, с целью повьппения степени диспергирования твердых частиц и усиления их гидратации в процессе кавитации, резонаторы выполнены с продольными прорезями и имеют переменную толщину стенки по периметру и вдоль образующей. 2. Диспергатор по п. 1, о т л ичающийся тем, что, с целью увеличения спектра резонансных частот, выделяемых в области кавитации, встречный резонатор выполнен из последовательно соединенных резонаторов. /) Ю О) со 00

йкг.5