Устройство для транспортирования жидких сред Советский патент 1992 года по МПК B65G53/52 

Изобретение относится к устройствам для трубопроводного транспорта и может быть использовано в различных технологических процессах, где необходимо смешивание, активирование, эмульгирование и т.д. жидких сред в процессе их транспортирования.

Цель изобретения - повышение эффективности ультразвукового воздействия на жидкую среду и снижение сопротивления движению жидкой среды в трубопроводе.

На фиг.,1 изображено устройство в месте установки вкладыша, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный разрез.

Устройство состоит из линейного става труб 1, которые имеют раздув в месте установки вкладыша который состоит по крайней мере из двух полых проточных цилиндров 2 и 3, которые расположены ко- аксиально относительно друг друга с зазо- ром. Каждый проточный цилиндр 2 и 3 соединен через волноводы 4 и 5 с автономными генераторами ультразвуковых волн 6 и 7. Площадь трубопровода увеличена на величину, равную сумме площадей кольце- вых торцов цилиндров 2 и 3.

Устройство работает следующим образом.

Поставутруб 1 транспортируют жидкую смесь, например, твердеющую для заклад- ки выработанного пространства. Включают генераторы ультразвуковых колебаний 6 и 7. Жидкая смесь поступает в зазоры между ставом трубопровода и между цилиндрами 2 и 3, При проходе смеси через вкладыш она подвергается интенсивному воздействию ультразвуковых колебаний и активируется.

При генерации интенсивных звуковых волн в зазоре между цилиндрами 2 и 3 создаются чередующиеся области сжатия и разрежения, в которых могут образовываться пузырьки диаметром порядка 100 мкм. Пузырьки резко схлопываются менее чем за 1 мкс так, что содержащийся в них газ нагревается до 5500°С. Во время циклов сжатия возникают локальные повышения давления в жилкой среде, что приводит к сближению молекул жидкости. Во время циклов разрежения возникают локальные понижения давления, в результате чего мо- лекулы отделяются друг от друга. Современные мощные ультразвуковые генераторы создают давление в жидкой среде до 50 атм. В жидкой среде присутствуют пузырьки газа, захватываемые трещинами на мик- роскопических твердых частицах, присутствующих в жидкости, В области пониженного давления захваченный газ начинает выходить из трещины, образуя маленький пузырек, переходящий в жидкость и являющийся центром кавитации. При взаимодействии с ультразвуковой волной пузырьки газа непрерывно поглощают энергию в течение чередующихся циклов расширения и сжатия. Это взаимодействие приводит к нарушению динамического равновесия между парами внутри их и жидкостью снаружи. Рост размеров пузырьков определяется интенсивностью ультразвукового поля. Ультразвук приводит к быстрому расширению пузырьков и их схлопыванию при достижении критических размеров. Этот размер зависит от частоты ультразвуковой волны. При 20 кГц, например, критический диаметр пузырька составляет 170 мкм. При схлопывании пузырьков осуществляется мощное гидродинамическое воздействие на жидкую среду в трубопроводе и протекание ряда химических реакций. Газы и пары внутри пузырька сжимаются, интенсивно выделяя тепло, за счет которого повышается температура жидкости в непосредственной близости от пузырька. Скорость нагрева и охлаждения жидкости во время кавитации превышает 10 С/с, при этом температура жидкости рядом с пузырьком составляет 2100°С. Однако области нагрева очень малы и тепло быстро рассеивается. Ультразвуковые волны в жидкости создаются с помощью пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов. Генераторы 6 и 7 снабжены пьезоэлектрической керамической пластиной, соединенной с волноводом 8, через который колебания передаются на вкладыш 3. Волновод и вкладыш колеблются с частотой около 20 кГц.

Применительно к транспортировке закладочных смесей предложенное техническое решение обеспечивает снижение расхода цемента на 15-30%. В других технологических процессах устройство может быть использовано для эмульгирования, диспергирования, смешивания, активирования, модификации свойств различных жидких сред.

Формула изобретения Устройство для транспортирования жидких сред, содержащее трубопровод, на одном из участков которого установлен цилиндрический вкладыш, волновод и ультразвуковой генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности ультразвукового воздействия на жидкую среду и снижения сопротивления движению жидкой среды в трубопроводе, оно снабжено дополнительными ультразвуковым генератором и волноводом, а вкладыш содержит

517667986

два полых цилиндра, размещенных с зазо-посредством волновода с соответствующим

ром и коаксиально относительно друг друга,ультразвуковым генератором,

при этом каждый полый цилиндр соединен

ч ч

ч X X Ч XX X

X X Ч X X ХГХ X X XX XX

XX Ч Ч

Ч Ч чХХХЧ

№Г