RU2329862C2 - Диспергатор-активатор - Google Patents
Диспергатор-активатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329862C2 RU2329862C2 RU2006103153/15A RU2006103153A RU2329862C2 RU 2329862 C2 RU2329862 C2 RU 2329862C2 RU 2006103153/15 A RU2006103153/15 A RU 2006103153/15A RU 2006103153 A RU2006103153 A RU 2006103153A RU 2329862 C2 RU2329862 C2 RU 2329862C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- rings
- radial
- stator
- dispersant
- Prior art date
Links
- 239000012190 activator Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 32
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 10
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 2
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 abstract 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 8
- 210000003477 cochlea Anatomy 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 101150076749 C10L gene Proteins 0.000 description 1
- 208000004434 Calcinosis Diseases 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химического машиностроения и предназначено для регулируемой интенсификации химических процессов в жидких средах (растворах, эмульсиях, суспензиях) путем комплексного воздействия гидродинамических, ультразвуковых, вихревых и кавитационных эффектов. Диспергатор-активатор содержит статор, два соосных и оппозитно расположенных ротора, два привода для их раздельного встречного вращения, установленное на валу каждого из роторов рабочее колесо, выполненное в виде диска со сквозными отверстиями и с одним или несколькими концентрическими рядами колец с выполненными в них рядом отверстий. Статор выполнен в виде цилиндра, закрывающегося двумя съемными крышками, на которых установлены большой и малый приводы роторов. Кольца рабочих колес с зазором входят в ответные концентрические желоба, в кольцах выполнены радиальные открытые секторные вырезы, глубина секторных вырезов меньше глубины концентрических желобов. На рабочем колесе с большим внешним кольцом установлен лопастной аппарат центробежного насоса, напротив которого в корпусе выполнена улитка, выход которой образует патрубок, соединенный с патрубком разгрузочного устройства через управляемый дроссель. В крышке малого привода выполнены сквозные радиальные каналы, напротив каналов в корпусе выполнен коллектор, соединенный с патрубком загрузочного устройства. Изобретение обеспечивает повышение эффективности обработки жидких сред путем создания условий активации до уровня разрыва межмолекулярных и радикальных связей. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к области химического машиностроения и предназначено для регулируемой интенсификации химических процессов в жидких средах (растворах, эмульсиях, суспензиях) путем комплексного воздействия гидродинамических, ультразвуковых, вихревых и кавитационных эффектов.
Известен роторный аппарат по а.с. SU 1197719 А, МКИ В01F 11/02 и аналогичный по устройству резонансный гидромеханический диспергатор по а.с. RU 2081691 С1, МКИ В01F 7/00, в которых используется гидроаккустическое воздействие на гетерогенную рабочую среду и создаются условия резонанса в рабочей камере. Эти устройства имеют следующие недостатки:
- требуется дополнительное оборудование для подачи жидкости в зону обработки, а подпор на входе не способствует возникновению кавитационных явлений в этой зоне;
- требуется дополнительное оборудование для откачки жидкости, а снижение давления на выходе не способствует схлопыванию кавитационных пузырьков;
- отсутствие аппарата дифференцированного термодинамического расширения (типа улитки или диффузора) на выходе жидкости из каналов кольцевой насадки снижает напорные характеристики устройства, что не способствует схлопыванию возникающих пузырьков сопровождающимися ударными кумулятивными явлениями;
- возникающие ультразвуковые колебания распространяются в обрабатываемой среде на малые расстояния, т.к. быстро теряют энергию, что снижает эффективность ультразвуковых явлений, один ряд отверстий на роторе недостаточен для возбуждения жидкости;
- изготовление отверстий в роторе и статоре требует специальной оснастки и инструмента;
- скорость вращения ротора в устройстве по первому а.с. ограничена стандартными параметрами выпускаемых электродвигателей, для повышения частоты колебаний в прорезях потребуется специальный высокоскоростной редуктор;
- в устройстве по второму а.с. при определенной скорости вращения ротора требуется строгое соблюдение соотношений радиусов, количества и размеров отверстий, при этом снижается универсальность применения устройства для различных жидкостей и при разных температурах.
Известен роторный аппарат по а.с. SU 1479088 A1, МКИ B01F 7/28, 7/00, в котором разогнанная лопастным аппаратом жидкость оказывается в условиях благоприятных как для возникновения кавитационных пузырьков, так и гидроударных явлений, способствующих их схлопыванию, нарушению сплошности потока и ультразвуковых колебаний. Это устройство имеет следующие недостатки:
- лопастной ротор перед кольцевой насадкой способствует повышению "напора" и, как следствие, уменьшению кавитационных явлений на входе в зону обработки;
- отсутствие аппарата дифференцированного термодинамического расширинения (типа улитки или диффузора) на выходе жидкости из каналов кольцевой насадки снижает напорные характеристики, что не способствует схлопыванию возникающих пузырьков сопровождающимся ударными кумулятивными явлениями;
- возникающие ультразвуковые колебания распространяются в обрабатываемой среде на малые расстояния, т.к. быстро теряют энергию, что снижает эффективность ультразвуковых явлений, один ряд отверстий на роторе недостаточен для возбуждения жидкости;
- изготовление ротора и пружинного кольца требует специальной оснастки;
- скругленные края отверстий пружинного кольца снижают эффект ударного знакопеременного характера возбуждения жидкости;
- скорость вращения ротора ограничена стандартными параметрами выпускаемых электродвигателей, для повышения частоты колебаний в прорезях потребуется специальный высокоскоростной редуктор;
- требуется строгое соблюдение расчетных размеров, при этом снижается универсальность применения устройства для различных жидкостей и при разных температурах.
Известен ультразвуковой диспергатор по а.с. 211519 A, МКИ B01F 11/02, 7/16, в котором ротор выполнен из двух частей, вращающихся навстречу друг друга. Такое конструктивное решение позволяет (при одинаковых скоростях приводов) в два раза увеличить скорости взаимодействия с потоками жидкости сравнительно со схемой ротор-статор. Причем повышение эффективности за счет увеличения скорости не приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик устройства (уменьшению надежности работы, увеличению износа трущихся деталей, увеличению расходов на смазку и т.п.).
Жидкость из зоны разрыва сплошности на роторе попадает в зону ребер статора в условия, способствующие схлопыванию кавитационных пузырьков сопровождающимися ударными кумулятивными явлениями. Это обеспечивает повышенную степень диспергации компонентов жидкости.
Это устройство имеет следующие недостатки:
- требуется дополнительное оборудование для подачи жидкости в зону обработки и для откачки ее из устройства;
- возникающие ультразвуковые колебания распространяются в обрабатываемой среде на малые расстояния, т.к. быстро теряют энергию; обработка происходит в узкой зоне; один ряд отверстий на роторе недостаточен для возбуждения жидкости;
- изготовление вырезов в роторе требует специальной оснастки;
- для повышения эффективности обработки применяется обогрев корпуса статора, что повышает энергозатраты процесса;
- условия загрузки и разгрузки устройства, его нагрева и вакуумирования обеспечивают только цикличную обработку ограниченного объема жидкости;
- чашеобразная форма частей ротора обусловливает работу устройства только при вертикальном расположении оси вращения.
Наиболее близким по устройству к предлагаемому диспергатору-активатору является устройство, известное из патента Российской Федерации RU 2211856 С1 7 C10L 1/32, B01F 7/10, B01F 3/08, «СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ТОПЛИВА». Оно выбирается прототипом.
Общие признаки:
- имеется два соосных ротора - рабочие колеса в виде диска с периферийными кольцевыми стенками (кольца), имеющими ряд выполненных в них щелевидных отверстий (радиальные открытые вырезы), равномерно распределенных по окружности;
- имеется статор, вмещающий рабочие колеса и имеющий отводящее отверстие (патрубок разгрузочного устройства), а также подводящее отверстие (патрубок загрузочного устройства), сообщенное с полостью рабочих колес;
- имеются средства для раздельного встречного привода роторов с заданной частотой вращения;
- рабочие колеса, образующие закрытую полость, соосно сопряжены с гарантированным радиальным зазором по соответстующим поверхностям вращения периферийных кольцевых стенок (колец);
- статор со стороны одного из рабочих колес снабжен приемной полостью, которая сообщена с закрытой полостью рабочих колес через ряд впускных отверстий, выполненных в дисках рабочих колес;
- имеются щелевые отверстия, выполненые открытыми в виде пазов (радиальные открытые вырезы).
Недостатки прототипа:
- требуется дополнительный насос для подачи жидкости в зону обработки, а «подпор» на входе не способствует возникновению кавитационных явлений в этой зоне;
- требуется дополнительное оборудование и насосы для откачки и циркуляции жидкости;
- слив обработанной жидкости в бак означает, что она попадает в область с меньшим давлением, чем на входе, а снижение давления на выходе не способствует схлопыванию кавитационных пузырьков, что снижает эффективность обработки;
- отсутствие аппарата дифференцированного термодинамического расширения (типа улитки или диффузора) на выходе жидкости из каналов кольцевой насадки снижает напорные характеристики устройства, что не способствует схлопыванию возникающих пузырьков;
- возникающие ультразвуковые колебания распространяются в обрабатываемой среде на малые расстояния, т.к. быстро теряют энергию, что снижает эффективность ультразвуковых явлений; один ряд кольцевых стенок (колец) с щелевидными отверстиями (радиальные открытые вырезы) на рабочем колесе недостаточен для возбуждения жидкости;
- изготовление щелевидных отверстий (радиальных открытых вырезов) в роторе и статоре в виде пазов с параллельными поверхностями требует специальной оснастки и (или) набора инструмента на каждый размер, особенно при нескольких рядах кольцевых стенок (колец) при необходимости выполнения требования п.4 формулы изобретения;
- скругленные края щелевидных отверстий (радиальных открытых вырезов) снижают эффект ударного знакопеременного характера возбуждения жидкости;
- наличие зазора между статором и наружной поверхностью рабочих колес создает условия как для перетечек жидкости, минуя зону обработки, так и для выравнивания давления в системе, центробежные силы способстуют вытеснению жидкости в периферийную зону.
Задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в повышении эффективности обработки жидких сред путем создания условий активации до уровня разрыва межмолекулярных и радикальных связей. Эти условия создаются в локальных зонах за счет повышения температуры и давления до значений, на 2-3 десятичных порядка превосходящих исходные, а также общим повышением температуры до величины, близкой к температуре кипения.
Поставленная задача решается следующим образом.
В известном устройстве для приготовления композиционного топлива, содержащем статор и два соосных и оппозитно расположенных ротора, два привода для их раздельного встречного вращения, установленное на валу каждого из роторов рабочее колесо, выполненное в виде диска со сквозными отверстиями и с одним или несколькими концентрическими рядами колец с выполненными в них рядом отверстий в виде радиальных открытых вырезов, равномерно расположенных по окружности, при этом рабочие колеса соосно сопряжены с гарантированным радиальным зазором по соответствующим поверхностям вращения периферийных колец, патрубок загрузочного устройства и патрубок разгрузочного устройства, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ статор выполнен в форме цилиндра, закрывающегося двумя съемными крышками, на которых установлены большой и малый приводы роторов, кольца рабочих колес с гарантированным торцевым зазором входят в ответные концентрические желоба, в кольцах выполнены радиальные открытые секторные вырезы, глубина секторных вырезов меньше глубины концентрических желобов, на рабочем колесе с большим внешним кольцом установлен лопастной аппарат центробежного насоса, напротив которого в статоре выполнена улитка, выход которой образует патрубок, соединеный с патрубком разгрузочного устройства через управляемый дроссель, в крышке малого привода выполнены сквозные радиальные каналы, напротив каналов в статоре выполнен коллектор, соединенный с патрубком загрузочного устройства. При этом радиальные открытые секторные вырезы в кольцах рабочих колес выполнены с шагом 10° и с углом сектора 5°; образующие поверхности вырезов сопрягаются под прямыми углами с минимальными инструментальными радиусами; глубина концентрических желобов, в которые помещаются кольца, на 2 мм больше глубины секторных вырезов. Величина радиальных и торцевых зазоров между кольцами равна 1 мм. Суммарная площадь сквозных отверстий в дисках равна 0,6 от величины суммарной площади секторных вырезов на входе рабочего колеса с меньшим внутренним кольцом; суммарная площадь проходного сечения сквозных радиальных каналов в крышке малого привода не меньше площади сечения выходного патрубка; площадь проходного сечения патрубка загрузочного устройства не меньше площади сечения выходного патрубка. Приводы роторов имеют разную мощность, величина отношения мощности малого привода к мощности большого привода имеет значение 1/2,5. В блоке с центробежным насосом выполнен центробежный вихревой насос открытого или закрытого типа, отделенный перегородкой, при этом в цилиндре статора выполнен переходный канал, напорный канал и выходной патрубок, а в крышке большого привода - диффузор.
На Фиг.1 приведена конструктивная схема заявляемого устройства.
На Фиг.2 приведена конструктивная схема рабочих колес роторов, круговыми стрелками показано их противоположное вращение, остальные стрелки показывают направление движения обрабатываемой жидкости.
На Фиг.3 приведена конструктивная схема заявляемого устройства с вихревым насосом закрытого типа.
На Фиг.4 показан общий вид опытного экземпляра диспергатора-активатора с производительностью насоса 1,8 м3 жидкости в час и с потребляемой мощностью около 4,5 кВт.
На Фиг.5 приведена фотография активатора воды, предназначенного для ее нагрева, обеззараживания и активации.
На Фиг.6 показаны особенности геометрических форм роторов, их угловых размеров и взаимного расположения в сборе.
Устройство (Фиг.1) представляет собой роторный аппарат, содержащий статор 1, с одной стороны закрытый крышкой 2 малого привода, а с другой стороны - крышкой 3 большого привода; на статоре расположены патрубок загрузочного устройства 4, коллектор 5, улитка 6 с выходным патрубком 7, на котором установлен управляемый дроссель 8 с выходом на патрубок разгрузочного устройства 9; в крышке малого привода выполнены сквозные радиальные каналы 10, на ней установлен привод 11 малой мощности; на крышке большого привода установлен привод 12 большой мощности; на валу привода малой мощности установлено рабочее колесо 13 с меньшим внутренним кольцом, в его кольцах выполнены открытые радиальные секторные вырезы 14 и сквозные отверстия 15; на валу привода большой мощности установлено рабочее колесо 16 с большим внешним кольцом, в кольцах которого выполнены открытые радиальные секторные вырезы 17 и сквозные отверстия 18, и установлен лопастной аппарат 19 центробежного насоса.
Устройство аппарата с вихревым насосом (Фиг.3) аналогично показанному на Фиг.1, но в блоке с лопастным аппаратом 19 центробежного насоса, отделенным перегородкой 24, выполнен лопастной аппарат 20 центробежного вихревого насоса (открытого или закрытого типа), в цилиндре улитка заканчивается переходным каналом 21, для вихревого насоса закрытого типа выполняется напорный канал 22, в крышке привода большой мощности выполняется диффузор 23 (отверстия 18 в рабочем колесе с большим внешним кольцом, в этом случае, могут не выполняться).
Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость через патрубок загрузочного устройства 4 поступает в коллектор 5, далее по сквозным радиальным каналам 10 поступает к сквозным отверстиям 15 рабочего колеса с меньшим внутренним кольцом 13. В полость между рабочими колесами жидкость попадает за счет тяги, образуемой центробежными силами, возникающими при вращении рабочего колеса 13, и совместного вращения рабочего колеса с большим внешним кольцом 16, и лопастного аппарата центробежного насоса 19. В зоне секторных вырезов 14 и 17 колец рабочих колес 13 и 16 циклически, с высокой частотой возникают каналы протекания жидкости, перекрываемые при повороте каждого рабочего колеса на 2,5° (при угле секторных вырезов 5° и шаге 10°), и вновь открываемые при продолжении вращения. При этом происходит пульсационное движение жидкости, сопровождаемое гидродинамическими, вибрационно-резонансными, ультразвуковыми, кавитационными, вихревыми и термодинамическими эффектами. После прохождения каналов роторов жидкость попадает в зону лопастного аппарата центробежного насоса 19 и на вход улитки 6, где при движении по направлению возрастания сечения улитки происходит торможение потока и повышение его давления. После прохождения улитки жидкость поступает в выходной патрубок 7, на выходе которого установлен управляемый дроссель 8 (при небольших давлениях и расходах может быть кран). Изменения проходного сечения дросселя позволяют изменять давление в выходном патрубке и за счет термодинамических эффектов дополнительно повышать температуру рабочей жидкости на выходе из устройства.
При многократной обработке одного и того же объема жидкости возможно повышение температуры до значений, близких к температуре кипения (с интенсивностью нагрева, соответствующей электронагревательным приборам). Ограничения нагрева связаны с переходом жидкости в газообразную фазу, где эффективность гидродинамических, аккустических и термодинамических процессов резко уменьшается.
При исполнении аппарата с блоком, состоящим из центробежного и вихревого насосов, возможно многократное увеличение давления на выходе (в 3-7 раз по сравнению с одним только центробежным насосом). Это позволяет: а) усилить эффект схлопывания кавитационных пузырьков, б) усилить процесс прохождения химических реакций, в) повысить температуру жидкости на выходе, г) расширить технологические возможности при подаче обработанной жидкости на последующие участки производственной линии.
Заявляемые параметры определены следующими обстоятельствами.
Величина торцевых и радиальных зазоров между кольцами, равная 1 мм, связана с необходимостью обеспечения гарантированного зазора при изготовлении деталей устройства на универсальном (а не специальном) оборудовании. Параметр определился в результате практического изготовления и опыта испытаний изделий, он позволяет совместить простоту изготовления, надежность работы устройства и необходимое качество обработки жидкости.
Размер угла открытых секторных вырезов, равный 5°, и шаг секторных вырезов 10° связаны с результатами практических испытаний и технологической отработки. Такие размеры гарантируют полное перекрывание канала протекания жидкости при повороте рабочих колес, а также максимальный запас прочности деталей, простоту их изготовления с применением универсальной оснастки и инструмента; сохранение эффективности активации для любых смесей жидкостей и в широких диапазонах температур.
Глубина концентрических желобов, в которые помещаются кольца, на 2 мм больше глубины секторных вырезов. Этим размером обеспечивается заход венцов колец рабочих колес в противостоящие им концентрические желоба на 1 мм, что предотвращает перетекание жидкости через венцы колец при перекрытых секторных каналах и усиливает эффект гидроудара.
Суммарная площадь сквозных отверстий в дисках рабочих колес, равная 0,6 от величины суммарной площади секторных вырезов на входе рабочего колеса с меньшим внутренним кольцом, обеспечивает такое сопротивление потоку жидкости, которое необходимо для возникновения кавитационных эффектов.
Суммарная площадь проходного сечения сквозных радиальных каналов в крышке малого привода не меньше площади сечения выходного патрубка; площадь проходного сечения патрубка загрузочного устройства не меньше площади сечения выходного патрубка - такое соотношение размеров обеспечивает необходимый проток жидкости и унификацию запорной арматуры на входе и выходе из аппарата.
Величина отношения мощности малого привода к мощности большого привода, равная 1/2,5, получена в результате практической проверки. При установке блока центробежного насоса с вихревым насосом закрытого типа отношение изменяется до 1/3,5, а с вихревым насосом открытого типа - до 1/4,5. Такое соотношение обеспечивает оптимизацию удельных энергозатрат (минимизация расхода энергии для получения единицы объема или массы выходного продукта).
Конструктивное исполнение составных частей и размеров обеспечивают компактность и простоту устройства, причем снимается необходимость настройки при сборке, а также контроля и обслуживания при эксплуатации.
В сравнении с прототипом:
- жидкость на входе оказывается в зоне разряжения, способствующего возникновению кавитационных явлений; разрежение поддерживается как работой центробежного насоса, так и за счет сопротивления, возникающего при прохождении жидкости через отверстия в диске рабочего колеса;
- аппарат может обеспечить выдачу обработанной жидкости без дополнительных устройств для ее откачки, в соответствии с характеристиками встроенного центробежного насоса, а также циркуляцию обрабатываемой жидкости;
- при прохождении жидкости через несколько рядов колец с секторными вырезами в условиях циклического закрывания-открывания каналов протока помимо ультразвуковых, гидродинамических и кавитационных явлений возникают и вихревые эффекты; спектр явлений оказывается шире и интенсивнее, кроме того, схлопывание кавитационных пузырьков продолжется при повышении давления после центробежного насоса в улитке, этот процесс сопровождается ультразвуковыми явлениями, которые вызывают цепную реакцию образования новых пузырьков, такой растянутый во времени и пространстве процесс обеспечивает не только перемешивание и диспергацию, но и возбуждение-активацию обрабатываемой жидкости и находящихся в ней веществ;
- аппарат не требует дополнительного подогрева обрабатываемой жидкости, так как за счет активации происходит саморазогрев;
- при уменьшении площади сечения проходного отверстия управляемого дросселя интенсивность активации увеличивается, что сопровождается ростом температуры жидкости; при многократной обработке определенного объема - до значений близких к температуре кипения;
- аппарат может работать при любом расположении осей вращения;
- конструкция элементов аппарата не требует специального оборудования для их изготовления; используется токарная обработка, открытое фрезерование, сверление; полностью исключена сварка.
Повышение температуры, знакопеременные величины давления, резонансные и вихревые явления в локальных зонах жидкости могут на 2-3 десятичных порядка повышать исходные параметры температуры и давления. Такая активация способствует структурным изменениям как самой жидкой среды, так и мелкодисперсных твердых компонентов, что приводит к их радикализации и образованию химических связей, принципиально отличных от исходных.
Аппарат способствует созданию новых технологических процессов
- в химическом производстве;
- очистке металлов и материалов;
- организации защитных покрытий.
Аппарат может использоваться для
- образования мелкодисперсных устойчивых эмульсий и суспензий;
- нехимического обеззараживания воды;
- дегазации воды;
- повышения pН воды;
- создания безкотловых отопительных систем;
- повышения выхода низкомолекулярных компонентов нефтепродуктов;
- повышения адгезионных свойств жидкостей;
- повышения вяжущих и прочностных свойств строительных, керамических и лако-красочных материалов.
Заявляемое устройство аппарата реализовано в виде опытного образца. На Фиг.4 показан общий вид диспергатора-активатора с производительностью насоса 1,8 м3 жидкости в час и с потребляемой мощностью электроэнергии около 4,5 кВт. На Фиг.5 приведена фотография активатора воды, предназначенного для ее нагрева, обеззараживания и активации.
Предварительные испытания аппарата в различных технологических схемах дали следующие результаты:
- максимальное значение температуры воды после ее обработки до +97°С;
- максимальная температура нагрева нагрева 10-ти литров воды без применения управляемого дросселя достигает +77°С, при времени нагрева от +30 до +77°С, составляющем 25 минут;
- максимальная температура нагрева 10-ти литров воды с применением управляемого дросселя достигает +95°С, при времени нагрева от +30 до +95°С, составляющем 15 минут;
- за 100 часов работы аппарата полностью очищен от кальциевых отложений водогрейный котел типа HP-18 (площадь поверхности нагрева около 38 м2), эксплуатировавшийся без химводоподготовки;
- за 25 часов работы аппарата полностью очищен от оксидных отложений железа паровой котел типа Д-900 (с паропроизводительностью 900 кг/ч), эксплуатировавшийся без химводоподготовки;
- повышение рН дистилированой воды с 6,7 до обработки до 8-9 после обработки;
- повышение нефтяных компонентов в обработанной воде из природного источника (характеризует степень уничтожения биологических объектов);
- образование устойчивых водо-углеводородных эмульсий с высокомолекулярными нефтепродуктами;
- образование устойчивых водо-угольных суспензий, сопровождающихся уменьшением размеров компонентов твердой фазы; высокая адгезия обработанной суспензии с контактирующими материалами.
Claims (6)
1. Диспергатор-активатор, содержащий статор, два соосных и оппозитно расположенных ротора, два привода для их раздельного встречного вращения, установленное на валу каждого из роторов рабочее колесо, выполненное в виде диска со сквозными отверстиями и с одним или несколькими концентрическими рядами колец с выполненными в них рядом отверстий в виде радиальных открытых вырезов, равномерно расположенных по окружности, при этом рабочие колеса соосно сопряжены с гарантированным радиальным зазором по соответствующим поверхностям вращения периферийных колец, патрубок загрузочного устройства и патрубок разгрузочного устройства, отличающийся тем, что статор выполнен в форме цилиндра, закрывающегося двумя съемными крышками, на которых установлены большой и малый приводы роторов, кольца рабочих колес с гарантированным торцевым зазором входят в ответные концентрические желоба, в кольцах выполнены радиальные открытые секторные вырезы, глубина секторных вырезов меньше глубины концентрических желобов, на рабочем колесе с большим внешним кольцом установлен лопастной аппарат центробежного насоса, напротив которого в корпусе выполнена улитка, выход которой образует патрубок, соединенный с патрубком разгрузочного устройства через управляемый дроссель, в крышке малого привода выполнены сквозные радиальные каналы, напротив каналов в корпусе выполнен коллектор, соединенный с патрубком загрузочного устройства.
2. Диспергатор-активатор по п.1, отличающийся тем, что радиальные открытые секторные вырезы в кольцах рабочих колес выполнены с шагом 10° и с углом сектора 5°, образующие поверхности вырезов сопрягаются под прямыми углами с минимальными инструментальными радиусами, глубина концентрических желобов, в которые помещаются кольца, на 2 мм больше глубины секторных вырезов.
3. Диспергатор-активатор по п.1, отличающийся тем, что величина радиальных и торцевых зазоров равна 1 мм.
4. Диспергатор-активатор по п.1, отличающийся тем, что суммарная площадь сквозных отверстий в дисках равна 0,6 от величины суммарной площади секторных вырезов на входе рабочего колеса с меньшим внутренним кольцом; суммарная площадь проходного сечения сквозных радиальных каналов в крышке малого привода не меньше площади сечения выходного патрубка; площадь проходного сечения патрубка загрузочного устройства не меньше площади сечения выходного патрубка.
5. Диспергатор-акгиватор по п.1, отличающийся тем, что величина отношения мощности малого привода к мощности большого привода имеет значение 1/2,5.
6. Диспергатор-активатор по п.1, отличающийся тем, что в блоке с центробежным насосом выполнен центробежный вихревой насос открытого или закрытого типа, отделенный перегородкой, при этом в цилиндре статора выполнен переходный канал, напорный канал и выходной патрубок, а в крышке большого привода - диффузор.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006103153/15A RU2329862C2 (ru) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | Диспергатор-активатор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006103153/15A RU2329862C2 (ru) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | Диспергатор-активатор |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006103153A RU2006103153A (ru) | 2008-01-27 |
| RU2329862C2 true RU2329862C2 (ru) | 2008-07-27 |
Family
ID=39109258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006103153/15A RU2329862C2 (ru) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | Диспергатор-активатор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2329862C2 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472578C2 (ru) * | 2011-04-25 | 2013-01-20 | Вера Борисовна Обухова | Устройство для проведения гетерогенных химических реакций |
| RU2524999C1 (ru) * | 2013-03-22 | 2014-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Роторный гидроударный аппарат |
| WO2019032076A1 (ru) * | 2017-08-07 | 2019-02-14 | Евгений Ефимович ДОМАНОВ | Кавитационный аппарат для обработки жидких сред |
| RU2785425C2 (ru) * | 2020-07-30 | 2022-12-07 | Акционерное общество "Литий-Элемент" | Смеситель активной массы для изготовления электродов |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106925147B (zh) * | 2017-03-22 | 2023-07-28 | 顾履明 | 一种流体动力转子式空化器 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH372537A (de) * | 1957-11-21 | 1963-10-15 | Forsch Inst Professor Ing Chem | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Medien |
| US4323448A (en) * | 1979-03-19 | 1982-04-06 | Simmering-Graz-Pauker Aktiengesellschaft Fur Maschinen-, Kessel-Und Waggonbau | Process for activating treatment of crude oil |
| US4915509A (en) * | 1987-05-21 | 1990-04-10 | Bayer Aktiengesellschaft | Mixer for mixing at least two free-flowing substances, especially those which react during mixing |
| SU1745322A1 (ru) * | 1990-06-08 | 1992-07-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексного использования молочного сырья | Центробежный смеситель |
| RU2144423C1 (ru) * | 1998-09-01 | 2000-01-20 | Фомин Владимир Михайлович | Способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате |
| RU2152819C1 (ru) * | 1999-10-28 | 2000-07-20 | Открытое акционерное общество "ЭНА" | Роторно-пульсационный аппарат |
| RU2159901C2 (ru) * | 1998-08-07 | 2000-11-27 | Петраков Александр Дмитриевич | Роторный насос-теплогенератор |
| RU2174865C1 (ru) * | 2000-07-24 | 2001-10-20 | Чернин Владимир Вячеславович | Роторный смеситель-диспергатор |
| RU2185244C2 (ru) * | 2000-07-27 | 2002-07-20 | Баев Владимир Сергеевич | Способ получения жидкого композиционного топлива и дезинтегратор и устройство гидроударного действия для его осуществления |
| RU2211856C1 (ru) * | 2001-11-21 | 2003-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП Энергия ХХI" | Способ, устройство и установка для приготовления композиционного топлива |
| RU2235950C2 (ru) * | 2002-07-22 | 2004-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НПК "ИНАТЭК" | Кавитационно-вихревой теплогенератор |
-
2006
- 2006-02-03 RU RU2006103153/15A patent/RU2329862C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH372537A (de) * | 1957-11-21 | 1963-10-15 | Forsch Inst Professor Ing Chem | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Medien |
| US4323448A (en) * | 1979-03-19 | 1982-04-06 | Simmering-Graz-Pauker Aktiengesellschaft Fur Maschinen-, Kessel-Und Waggonbau | Process for activating treatment of crude oil |
| US4915509A (en) * | 1987-05-21 | 1990-04-10 | Bayer Aktiengesellschaft | Mixer for mixing at least two free-flowing substances, especially those which react during mixing |
| SU1745322A1 (ru) * | 1990-06-08 | 1992-07-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексного использования молочного сырья | Центробежный смеситель |
| RU2159901C2 (ru) * | 1998-08-07 | 2000-11-27 | Петраков Александр Дмитриевич | Роторный насос-теплогенератор |
| RU2144423C1 (ru) * | 1998-09-01 | 2000-01-20 | Фомин Владимир Михайлович | Способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате |
| RU2152819C1 (ru) * | 1999-10-28 | 2000-07-20 | Открытое акционерное общество "ЭНА" | Роторно-пульсационный аппарат |
| RU2174865C1 (ru) * | 2000-07-24 | 2001-10-20 | Чернин Владимир Вячеславович | Роторный смеситель-диспергатор |
| RU2185244C2 (ru) * | 2000-07-27 | 2002-07-20 | Баев Владимир Сергеевич | Способ получения жидкого композиционного топлива и дезинтегратор и устройство гидроударного действия для его осуществления |
| RU2211856C1 (ru) * | 2001-11-21 | 2003-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП Энергия ХХI" | Способ, устройство и установка для приготовления композиционного топлива |
| RU2235950C2 (ru) * | 2002-07-22 | 2004-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НПК "ИНАТЭК" | Кавитационно-вихревой теплогенератор |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472578C2 (ru) * | 2011-04-25 | 2013-01-20 | Вера Борисовна Обухова | Устройство для проведения гетерогенных химических реакций |
| RU2524999C1 (ru) * | 2013-03-22 | 2014-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Роторный гидроударный аппарат |
| WO2019032076A1 (ru) * | 2017-08-07 | 2019-02-14 | Евгений Ефимович ДОМАНОВ | Кавитационный аппарат для обработки жидких сред |
| RU2785425C2 (ru) * | 2020-07-30 | 2022-12-07 | Акционерное общество "Литий-Элемент" | Смеситель активной массы для изготовления электродов |
| RU2785425C9 (ru) * | 2020-07-30 | 2023-04-18 | Акционерное общество "Литий-Элемент" | Смеситель активной массы для изготовления электродов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006103153A (ru) | 2008-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11213793B2 (en) | Cavitation pump | |
| RU2150055C1 (ru) | Способ нагревания жидкости и устройство для его осуществления | |
| RU2142604C1 (ru) | Способ получения энергии и резонансный насос-теплогенератор | |
| EP3072579B1 (en) | Cavitation device | |
| AU2462801A (en) | Viscous drag impeller components incorporated into pumps, turbines and transmissions | |
| CN111825157A (zh) | 一种对旋式水动力空化装置 | |
| RU2438769C1 (ru) | Роторный гидродинамический кавитационный аппарат для обработки жидких сред (варианты) | |
| RU2235950C2 (ru) | Кавитационно-вихревой теплогенератор | |
| RU2422733C1 (ru) | Тепловой кавитационный генератор | |
| RU2269075C1 (ru) | Кавитационно-вихревой теплогенератор | |
| RU2495337C2 (ru) | Электронасос центробежный герметичный - теплогенератор | |
| RU61852U1 (ru) | Теплопарогенератор приводной кавитационный | |
| RU2233409C1 (ru) | Устройство для нагрева жидкости | |
| RU2084274C1 (ru) | Диспергатор | |
| RU2004124484A (ru) | Способ получения энергии, устройство для ее получения и система управления устройством | |
| RU2085273C1 (ru) | Ультразвуковой активатор | |
| RU2218206C2 (ru) | Устройство для гидроакустической обработки жидкостей | |
| RU138045U1 (ru) | Кавитационный гидроударный диспергатор | |
| RU2174045C2 (ru) | Роторный кавитационный аппарат | |
| RU32250U1 (ru) | Устройство для нагрева жидкостей | |
| RU2371240C2 (ru) | Способ гидродинамического воздействия на рабочую среду и роторный аппарат для его осуществления | |
| RU2347155C1 (ru) | Проточный нагреватель роторного типа | |
| JP2002248493A (ja) | 汚泥処理装置 | |
| RU2787081C1 (ru) | Кавитационный теплогенератор | |
| RU96502U1 (ru) | Роторный импульсный аппарат |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110204 |