аппарат для обработки текучей среды в пульсационном кавитационном поле

Формула изобретения

Аппарат для обработки текучей среды в пульсационном кавитационном поле, содержащий герметичный корпус с пульсационной и резонансными камерами, патрубки подвода и отвода обрабатываемой среды и генератор колебаний, сообщенный с волноводом, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными патрубками подвода и отвода обрабатываемой среды и патрубками уравновешивающей системы, резонансные камеры выполнены в виде диффузоров, установленных соосно с пульсационной камерой, волновод выполнен в виде диска с штоком, установленного с зазором в середине пульсационной камеры соосно с ней и разделяющего ее на два отсека одинакового объема, при этом основной и дополнительный патрубки подвода обрабатываемой среды расположены на пульсационной камере с обеих сторон диска волновода, основной и дополнительный патрубки для отвода обрабатываемой среды расположены на нижней стороне выходной части диффузоров, на верхней стороне которых размещены патрубки уравновешивающей системы, и генератор колебаний выполнен в виде размещенного в картере коленчатого вала, приводной конец которого снабжен набором шкивов разного диаметра, сообщающихся через ременную передачу с электродвигателем, причем количество корпусов аппарата должно быть четным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки сточных вод и нефтеперерабатывающей, машиностроительной, теплоэнергетической и других отраслях промышленности и может быть использовано для выделения нефтепродуктов из нефтешламов, загрязненных почв и нефтесодержащих сточных вод, а также моющих веществ, жиров и т.п. из водных растворов различных производств.

Целью изобретения является обеспечение физико-химического отделения загрязняющих веществ, таких как нефть, нефтепродукты, жиры и т.п., от жидких и твердых составляющих текучих сред.

Поставленная цель наиболее эффективно реализуется в том случае, когда интенсификация процесса отделения указанных выше загрязнений достигается при наложении на текучую среду пульсационных полей. В результате этого за счет повышения интенсивности межфазных процессов ускоряется коалесценция диспергированных в растворе загрязнений, а также обеспечивается эффективное отделение загрязнений от твердых поверхностей (частиц).

Известны устройства, в которых процесс обработки текучих сред осуществляется в пульсационных полях.

Например, известно устройство, содержащее герметичный корпус с патрубками подвода и отвода обрабатываемой среды и с размещенным внутри него штока с волноводами в виде стержней и сообщенного с генератором колебаний /1/ (А. с. СССР 1011554, кл. C 02 F 1/78, 1983).

Недостатком этого устройства является то, что зоны, в которых образуются пульсационные кавитационные поля создаются в непосредственной близости от волноводов, выполненных в виде стержней при их возвратно-поступательном движении, при этом условия создания кавитационных течений зависят от степени загромождения волноводами проходного сечения устройства. Поскольку эффективность такого устройства достигается при минимальном свободном сечении, то в этом устройстве не удается проводить обработку текучих сред типа нефтешламов, растворов, содержащих загрязненные почвы и т.п.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является аппарат для обработки текучих сред, содержащий герметичный корпус с пульсационной и резонансными камерами, патрубками подвода и отвода обрабатываемой среды и генератор колебаний, сообщенный с волноводом /2/ (пат. РФ 2013114, кл. B 01 F 11/00, 1994).

В этом аппарате пульсационные поля создаются во всем рабочем объеме аппарата не загроможденном устройствами для создания пульсаций. Однако пульсации к протекающей через аппарат среде передаются от волновода, выполненного в виде эластичного сильфона через воздушную подушку. Поскольку воздух является средой сжимаемой, то при атмосферном давлении он, обладая малой "жесткостью", будут частично гасить пульсации, создаваемые пульсационной камерой, снижая тем самым эффективность работы аппарата. Для повышения "жесткости" воздуха в "подушке" необходимо значительно повысить его давление в ней. Это влечет за собой необходимость применения специального дополнительного оборудования для поддержания требуемого давления и выполнение элементов аппарата повышенной прочности. Кроме того, требуется еще дополнительное оборудование для создания повышенного давления на входе и выходе из аппарата. Все это усложняет конструкцию аппарата и затрудняет обеспечение условий, при которых создаются стабильные пульсационные кавитационные поля.

Указанные недостатки устраняются в аппарате для обработки текучей среды в пульсационном кавитационном поле, содержащем герметичный корпус с пульсационной и резонансными камерами, основные и дополнительные патрубки подвода и отвода обрабатываемой среды и генератор колебаний, сообщенный с волноводом и патрубки уравновешивающей системы, при этом резонансные камеры выполнены в виде диффузоров, установленных соосно с пульсационной камерой, а волновод выполнен в виде диска со штоком и установленным с зазором в середине пульсационной камеры соосно ей и разделяющего ее на два отсека одинакового объема. Основной и дополнительный патрубки подвода обрабатываемой среды расположены на пульсационной камере с обеих сторон диска волновода, а основной и дополнительный патрубки для отвода обрабатываемой среды расположены на нижней стороне выходной части диффузоров, на верхней стороне которых размещены патрубки уравновешивающей системы. Генератор колебаний выполнен в виде размещенного в картере коленчатого вала, приводной конец которого снабжен набором шкивов разного диаметра, сообщающихся через ременную передачу с электродвигателем, причем количество корпусов должно быть четным.

Изобретение поясняется чертежом.

Аппарат содержит герметичный корпус 1 с пульсационной 2 и резонансными 3 камерами, выполненными в виде диффузоров, основными 4 и 5 и дополнительными 6 и 7 патрубками соответственно подвода и отвода обрабатываемой среды, генератор 8 колебаний, сообщенный со штоком 9 волновода, выполненного в виде диска 10. Диск 10 волновода установлен с зазором 11 в середине пульсационной камеры 2. Корпус 1 аппарата расположен горизонтально. Основной 4 и дополнительный 6 патрубки подвода обрабатываемой среды расположены на верхней части пульсационной камеры 2 с обеих сторон диска 10 волновода в непосредственной близости от него таким образом, чтобы при возвратно-поступательном движении диска 10 он не перекрывал проходные сечения патрубком 4 и 6. Основной 5 и дополнительный 7 патрубки отвода обрабатываемой среды расположены на нижней стороне выходной части диффузоров резонансных камер 3. На верхней стороне выходной части диффузоров размещены патрубки 12 уравновешивающей системы. Генератор 8 колебаний выполнен в виде коленчатого вала 13, размещенного в картере 14. На приводном конце коленчатого вала 13 установлен набор шкивов 15, который через ременную передачу 16 сообщается с электродвигателем 17. На чертеже приведен аппарат, состоящий из двух корпусов 1. Количество корпусов 1 может быть большим, но обязательно четным.

Аппарат работает следующим образом.

Через патрубки 4 и 6 заполняют отсеки корпуса 1 обрабатываемой средой. Включают в работу генератор 8 колебаний. При помощи регулирующих вентилей 18 устанавливают требуемый расход обрабатываемой среды через аппарат. При движении диска 10 волновода в обрабатываемой среде возбуждаются периодические волны динамического давления. Частоту колебаний, возбуждаемых во время возвратно-поступательного движения диска 10 подбирают такой, чтобы она совпадала частотой колебаний, возбуждаемых в резонансных камерах 3. В результате обеспечивается максимальная амплитуда колебаний, в несколько раз превышающая амплитуду колебаний, создаваемых генератором 8. Это приводит к созданию более глубокого разряжения в зонах пониженного давления образующихся стоячих волн, что способствует более скорому установлению режима пульсационного кавитационного поля. Повышение эффективности в предполагаемом аппарате достигается также и за счет того, что волновод непосредственно находится в контакте с обрабатываемой средой. Это позволяет создать в обрабатываемой среде упругую систему, обеспечивающую быстрый и надежный вывод ее на режим резонансных колебаний. В упругой системе при возвратно-поступательном движении диска 10 волновода, установленного с определенным зазором создается дополнительное "разрежение" в обрабатываемой среде, что также интенсифицирует процесс установления пульсационно-кавитационного поля.

Выполнение резонансных камер 3 в виде диффузора позволяет использовать эффект преобразования динамического давления в статическое, который усиливает кавитационное воздействие схлопывающихся пузырей на обрабатываемую среду. Кроме того, диффузорное выполнение резонансных камер позволяет производить разделение тяжелых и легких фракций в обрабатываемой среде и обеспечивать их самотечное движение вдоль корпуса аппарата и отвод тяжелых фракций через патрубок 5 отвода обрабатываемой среды, а легких фракций - через патрубки 12 уравновешивающей системы.

Повышение эффективности работы аппарата достигается также в результате дополнительного подсоса воздуха через патрубки уравновешивающей системы. Воздух, попадающий в обрабатываемую среду, мгновенно вступает в контакт с ней и начинает совершать объемные пульсации, ускоряя выход аппарата на резонансный режим и установления интенсивного пульсационного кавитационного поля. Это позволяет достигнуть поставленной цели - отделение загрязняющих веществ от твердых составляющих текучих сред.

Использование предлагаемого аппарата позволит обеспечить эффективную обработку загрязненных текучих сред и производить очистку от нефти, нефтепродуктов, жиров и т. п. нефтешламов, почв, различных загрязненных поверхностей.

Источник информации:

1. Авторское свидетельство СССР N 1011554, C 02 F 1/78, 1983.

2. Патент РФ N 2013114, B 01 F 11/00, 1994.