Кавитационный смеситель Советский патент 1992 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к устройствам для смешивания и кавитационной обработки топлив и других нефтепродуктов с водой и может быть использовано при производстве асфальто-бетонных смесей.

Известен генератор кавитации, содержащий цилиндрический корпус, коаксиаль- но установленные в нем статор и ротор, обращенные один к другому, поверхности которых выполнены шероховатыми и между которыми расположена рабочая камера, входной и выходной патрубки. Ротор выполнен в виде диска, а в корпусе выполнены полости в радиальном направлении, сообщающиеся с рабочей камерой через отверстия.

Недостатком данного генератора кавитации является низкая эффективность, так как после определенного промежутка времени с начала работы, скорости вращения ротора и жидкости выравниваются вследствие жидкостного трения, что приводит к снижению интенсивности кавитационного воздействия или же к полному исчезновению кавитационных явлений.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является генератор кавитации, содержащий корпус с патрубками для подвода и отвЪд ё жидкости, размещенный в нем приводной вал, установленный на последнем кавитатор, выполненный в виде крыльчатки, лопасти которой расположены в плоскости, перпендикулярной оси вращения с нулевым шагом. Корпус генератора кавитации выполнен цилиндрическим, а по крайней мере одна из его внутренних стенок - шероховатой; на одной из стенок, представляющих собой цилиндрическую поверхность, нарезаны зубья, описанные в поперечном сечений тр ямой и дугой окружности и имеющие наклон в противоположную сторону направления вращения.

VI

сл ел ю о о

Недостатком такого генератора кавитации является то, что уже после непродолжительной работы генератора интенсивность кавитации существенно снизится из-за выравнивания скоростей вращения жидкости и крыльчатки. Конструктивный элемент в виде цилиндрической зубчатой стенки, предназначенный для устранения последнего недостатки, неэффективен. Течение в пространстве между зубьями будет происходить с образованием застойной зоны, что подтверждается близкими по характеру обтекания картинами-покжз в прямоугольном вырезе (см. Чжен П. Отрывные течения. М.: Мир. 1973. Т.2.С.12. фиг. 4). В указанном источнике отмечается, что хотя вырезы заполнены вихрями, на внешний поток они большого влияния не оказывают. Учитывая рассматриваемую конструкцию, в лучшем случае только часть зуба - его вершина будет выступать во внешний поток, оказывая сопротивление наподобие выступам в гидравлически шероховатых трубах.

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет обеспе- чения стабильного интенсивного кавитационного воздействия на смешиваемые жидкости.

Для достижения поставленной цели на торцевых поверхностях рабочей камеры расположены турбулизирующие элементы и выполнены в виде плоских полос, установленных под углом 20-40° к торцевым стенкам. При этом средняя линия проекции полосы составляет с радиусом, проходящим через середину средней линии, угол 25-45°. Свободные концы плоских полос снабжены козырьками, параллельными торцевым поверхностям. На цилиндрической поверхности расположены турбулмзирующие элементы П-образной формы и образуют угол 30-60° с касательной и цилиндрической поверхности в месте закрепления тур- булизирующих элементов и острые углы всех турбулизирующих элементов направлены навстречу движению потока.

Введение турбулизирующих элементов в виде плоских полос с козырьками на торцевых стенках рабочей камеры и установка их под углом к радиальному направлению приводит к торможению жидкости и одновременно обеспечивает циркуляцию жидкости в меридиональной плоскости, что способствует более интенсивному перемешиванию и, соответственно, более полной, эффективной каеитационной обработке жидкости по всему объему.

Турбулизирующие элементы П-образной формы, расположенные на цилиндрической поверхности рабочей камеры под

углом к касательной к тгой поверхности и с направлением острого угла навстречу движению г 0тока, обеспечивают эффективное торможэние жидкости во вращательном

движении без образована застойных зон с формированием турбуге следа, способствующего интенсивному микроперемешиванию жидкостей.

На фиг,1 показан общий вид кавитаци0 онного смесителя; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид В на фиг,1; на фиг.4 - вид С на фиг. 1; на фиг.5 - схема расположения турбулизирующих плоских полос на торцевых стенках.

5 Кавитационный смеситель включает в себя: приводной вал 1, расположенный в цилиндрической рабочей камере 2, на котором закреплен кавитатор в виде крыльчатки 3, патрубки для подвода жидкостей 4, турбу0 лизмрующие элементы П-образной формы 5, установленные на внутренней цилиндрической стенке рабочей камеры 2, турбулизи- рующиэ элементы в виде плоских полос 6 с козырьком 8, установленных на торцевых

5 стенках рабочей камеры 2, выходной патрубок 7.

Кавитационный смеситель работает следующим образом. Во входные патрубки 4 поступают смешиваемые жидкости. При

0 вращении крыльчатки 3, расположенной на валу 1, за ее лопастями образуются каверны, заполненные кэвитационными микропузырьками, при схлопывании которых генерируются интенсивные быстроизменя5 ющиеся поля высоких давлений и температур, воздействующие на смесь жидкостей, образующих устойчивую эмульсию. При неизбежном стремлении к вращению жидкость затормаживается турбулизирующими

0 элементами в виде плоских полос 6 и П-образной формы, расположенными соответственно на торцевых и цилиндрической стенках рабочей камеры 2 на внутренних поверхностях. Конфигурация П-образных

5 турбулизаторов способствует также процессу интенсивного турбулентного микропере- мешивания в вихревых следах, а соответствующее расположение турбулизаторов в виде плоских полос - циркуляции

0 потока в меридиональной плоскости, что в совокупности приводит к максимально эффективному кавитационному воздействию на жидкости и всему объему и играет существенную роль в образовании устойчивой их

5 смеси.

Формула изобретения 1. Кавитационный смеситель, включающий корпус с цилиндрической рабочей камерой внутренние поверхности которой снабжены турбулизирующими элементами,

патрубки подвода и отвода жидкости и размещенный внутри рабочей камеры приводной вал с кавитатором, выполненным в виде крыльчатки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы смесителя, турбулизирующие элементы, расположенные на торцевых поверхностях рабочей камеры, выполнены в виде плоских полос, установленных под углом 20-40° к торцевым стенкам, при этом средняя линия проекции полосы составляет с радиусом, проходящим через середину средней линии, угол 25-45°, а турбулизирующие элементы, расположенные на цилиндрической поверхности рабочей камеры, имеют П-об- разную форму и образуют угол 30-60° с касательной к цилиндрической поверхности в месте закрепления турбулизирующих элементов, и острые углы всех турбулизирующих элементов направлены навстречу движению потока.

2. Смеситель по п. 1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что свободные концы плоских полос снабжены козырьками, параллельными торцевым поверхностям.

Использование: смешение жидких материалов в кавитационном гидродинамическом поле микропузырьков. Сущность изобретения: кавитационный смеситель содержит цилиндрическую рабочую камеру с турбулизирующими элементами, кавитато- ром, патрубками подвода и отвода жидкости. Турбулизирующие элементы, расположенные на торцевых поверхностях рабочей камеры,выполнены в виде полос, установленных под углом к торцевым стен-- кам свободные концы плоских полос снабженных козырьками. Турбулизирующие элементы, расположенные на цилиндрической поверхности рабочей камеры, имеют П-образную форму. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

4-4jF

Фиг.1

Фигз

Виде

Фиг. 4

.

Фие.5

в 25- 45°

Направление

Йращеяия

ffpbwtvam/fu