генератор кавитации

Формула изобретения

1. Генератор кавитации, содержащий корпус с внутренней рабочей камерой и патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и установленный на валу активатор, отличающийся тем, что активатор выполнен в виде диска, на котором по нормали к его боковым поверхностям вдоль радиуса активатора на пилонах обтекаемой формы установлены подвижные кавитаторы, перекрывающие рабочую камеру с некоторым зазором от ее торцевых стенок, а на торцевых стенках рабочей камеры также на обтекаемых пилонах установлены подобные неподвижные кавитаторы.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что подвижные и неподвижные кавитаторы в поперечном сечении имеют форму круга.

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что торцы кавитаторов выполнены скругленными.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности для диспергирования, эмульгирования, получения однородных смесей и т. д.

Известен генератор кавитации, содержащий корпус в виде изогнутой трубы с гладкими стенками и с патрубками для подвода и отвода жидкости, размещенный в нем приводной вал, установленный на последнем кавитатор, выполненный в виде крыльчатки с клиновидной формой сечения лопастей и острой передней кромкой [1].

Недостаток известного генератора - значительные удельные энергетические затраты и низкая интенсивность кавитационной обработки жидкости тогда, когда требуется непрерывная обработка жидкости в небольших количествах.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту является генератор кавитации, содержащий цилиндрический корпус с внутренней рабочей камерой и патрубками для подвода и отвода жидкости, размещенный в нем приводной вал, установленный на валу активатор-кавитатор, выполненный в виде крыльчатки, причем внутренние торцевые стенки корпуса выполнены шероховатыми, а на внутренней цилиндрической поверхности корпуса нарезаны зубья с наклоном, противоположным направлению вращения крыльчатки [2].

При работе устройства жидкость увлекается крыльчаткой во вращательное движение. Неподвижные шероховатые торцевые стенки и зубчатая цилиндрическая поверхность препятствуют вращению жидкости как единое целое.

При этом наибольшие сдвиговые напряжения в жидкости возникают вблизи зубьев на цилиндрической поверхности корпуса и на торцевых стенках корпуса и возникновение и схлапывание паровых пузырьков в жидкости имеет место преимущественно в пристенной зоне. В силу этого кавитационная обработка жидкости происходит не по всему объему внутренней камеры корпуса генератора, и, следовательно, недостаточно интенсивно, а кроме того, при работе устройства происходит кавитационная эрозия стенок самого устройства.

Таким образом, недостаток известного генератора - низкая интенсивность кавитационной обработки жидкости, а также быстрый износ оборудования.

В основу изобретения положена задача создания генератора кавитации, конструкция которого позволила бы периодически возбуждать и подавлять кавитацию во всем объеме жидкости внутри рабочей камеры.

Поставленная задача решается тем, что в генераторе кавитации, содержащем корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал, и установленный на нем активатор, согласно изобретению активатор выполнен в виде диска, на котором по нормали к его боковым поверхностям вдоль радиуса активатора на пилонах обтекаемой формы установлены подвижные цилиндры-кавитаторы с некоторым зазором от ее торцевых стенок, перекрывающие рабочую камеру, а на торцевых стенках рабочей камеры также на обтекаемых пилонах со смещением вдоль радиуса относительно подвижных установлены такие же неподвижные цилиндры-кавитаторы.

На фиг.1 и 2 приведена схема генератора кавитации.

Генератор содержит корпус 1 с рабочей камерой 2, и с патрубками для подвода жидкости 3 и для отвода жидкости 4. Внутри корпуса 1 установлен приводной вал 5 с закрепленным на нем активатором 6. На боковых поверхностях активатора 6 и на торцевых стенках 7 рабочей камеры 2 с помощью обтекаемых пилонов 8 установлены цилиндрические кавитаторы - подвижные 9 и неподвижные 10 - с соответствующим смещением их относительно друг друга по радиусу.

Предлагаемый генератор работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость подается через входной патрубок 3 в рабочую камеру 2. Приводной вал 5 с активатором 6 вращается в корпусе 1. Активатором 6 с размещенными на нем кавитаторами 9 жидкость увлекается во вращательное движение. Неподвижными стенками рабочей камеры 2 совместно с кавитаторами 10 жидкость тормозится. В результате возникает относительное движение жидкости и кавитаторов как подвижных, так и неподвижных.

При этом в этом относительном движении жидкости за кавитаторами (подвижными и неподвижными) формируются облака возникающих и схлапывающихся паровых пузырьков. Периодическое проскакивание подвижных кавитаторов относительно неподвижных усиливает динамичность кавитационных зон за кавитаторами и, тем самым, повышает интенсивность кавитационной обработки жидкости. В силу наличия обтекаемых пилонов в местах крепления кавитаторов и наличия зазоров между кавитаторами и близлежащими стенками с их свободных концов, пузырьковая кавитация возникает за кавитаторами внутри объема жидкости и не возникает на стенках камеры и активатора.

За препятствием, имеющим острые кромки и движущимся в воде с большой скоростью, формируется кавитационная полость с размерами, соизмеримыми с размерами препятствия (режим развитой кавитации). Для кавитационной обработки жидкости более предпочтительным является режим пузырьковой кавитации, при котором за препятствием образуется облако интенсивно возникающих и схлапывающихся паровых пузырьков. Поэтому в генераторе кавитации в качестве кавитаторов выбраны цилиндры, имеющие поперечное сечение с гладкой границей, например, в форме круга.

Во избежание щелевой кавитации, часто возникающей в узких зазорах, торцы цилиндров выполнены скругленными.

Обработанная жидкость отбирается из рабочей камеры через патрубок 4. В случае необходимости многократной обработки жидкости патрубки 3 и 4 могут быть соединены между собой специальным трубопроводом. Благодаря центробежным эффектам перетекание жидкости по трубопроводу в направлении от патрубка 4 к патрубку 3 будет обеспечено автоматически.

Выполнение активатора в виде диска с установленными на нем цилиндрами-кавитаторами на обтекаемых пилонах и оснащение торцевых стенок камеры аналогичными кавитаторами позволяет возбудить пузырьковую кавитацию в объеме жидкости и, тем самым, интенсифицировать процесс кавитационной обработки жидкости и защитить стенки камеры и поверхности диска-активатора от кавитационной эрозии.