Гидродинамический кавитационный аппарат

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Петров Олег Алексеевич Вайтехович Петр Евгеньевич Францкевич Виталий Станиславович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Гидродинамический кавитационный аппарат, содержащий сопло, в диффузоре которого установлен конический обтекатель, закрепленный на стержне, отличающийся тем, что стержень выполнен с внешними витками, закреплен в центре решетки, образованной сходящимися пластинами, внешние концы которых прикреплены к кольцу, установленному соосно соплу, а конический обтекатель выполнен полым в виде сопрягающихся усеченного конуса с острым углом раскрытия и витками на внешней поверхности,усеченного конуса с тупым углом раскрытия и цилиндрической части. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что решетка образована по меньшей мере двумя пластинами, заостренными со стороны набегающего потока и сходящимися под углом, выбранным из интервала от 15 до 345 к геометрической оси аппарата. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что витки на стержне и обтекателе выполнены как минимум с одним заходом. 4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что кольцо установлено в выполненный в сопле паз. 15001 1 2011.10.30 Изобретение предназначено для интенсификации процессов приготовления мелкодисперсных суспензий, эмульсий, растворов и может быть использовано в соответствующих технологиях силикатных, асбестоцементных, целлюлозно-бумажных, лакокрасочных,спиртовых и других производств предприятий промышленности строительных материалов, химической и пищевой промышленности. Известен кавитационный реактор, содержащий проточную камеру для обработки суспензий и закрепленный на валу кавитатор с коническим корпусом и лопастями клиновидной формы сечения, закрепленными на внутренней поверхности проточной камеры 1. Наиболее близким к предлагаемому аппарату является устройство для гидродинамической распушки волокна, содержащее проточную камеру, снабженную соосно установленным в ней с возможностью осевого перемещения стержнем, на конце которого закреплен кавитатор в виде усеченного конуса с кромкой большего угла раскрытия и прорезями на ней 2. Недостатками данных конструкций являются наличие изгиба трубопровода, в который монтируется система регулировки положения обтекателя, что увеличивает гидравлическое сопротивление, материалоемкость, снижает ремонтопригодность и эксплуатационную надежность, а следовательно, связано с дополнительными расходами. В ряде случаев нет необходимости частого изменения положения обтекателя и достаточно иметь несколько сменных элементов для конкретных технологических процессов. Задачей настоящего изобретения является обеспечение требуемой эффективности обработки материалов при минимальной энерго- и материалоемкости, а также повышение ремонтопригодности, взаимозаменяемости и удобства монтажа узлов и деталей конструкции, а также эксплуатационной надежности. Поставленная задача решается тем, что в предлагаемой конструкции гидродинамического кавитационного аппарата, содержащего сопло, в диффузоре которого установлен конический обтекатель, закрепленный на стержне, стержень выполнен с внешними витками, закреплен в центре решетки, образованной сходящимися пластинами, внешние концы которых прикреплены к кольцу, установленному соосно соплу, а конический обтекатель выполнен полым в виде сопрягающихся усеченного конуса с острым углом раскрытия и витками на внешней поверхности, усеченного конуса с тупым углом раскрытия и цилиндрической части. Причем решетка образована по меньшей мере двумя пластинами, заостренными со стороны набегающего потока и сходящимися под углом, выбранным из интервала от 15 до 345 к геометрической оси аппарата. Витки на стержне и обтекателе выполнены как минимум с одним заходом. Кольцо установлено в выполненный в сопле паз. Из литературных источников на сегодняшний день не известны гидродинамические кавитационные аппараты, содержащие сопло, в диффузоре которого установлен конический обтекатель, закрепленный на стержне, выполненном с внешними витками и закрепленном в центре решетки, образованной сходящимися пластинами, внешние концы которых прикреплены к кольцу, установленному соосно соплу, а конический обтекатель выполнен полым в виде сопрягающихся усеченного конуса с острым углом раскрытия и витками на внешней поверхности, усеченного конуса с тупым углом раскрытия и цилиндрической части, причем решетка образована по меньшей мере двумя пластинами, заостренными со стороны набегающего потока и сходящимися под углом, выбранным из интервала от 15 до 345 к геометрической оси аппарата, витки на стержне и обтекателе выполнены как минимум с одним заходом, кольцо установлено в выполненный в сопле паз. Гидродинамический кавитационный аппарат поясняется схемой. На фигуре изображен предлагаемый гидродинамический аппарат, сопло показано в разрезе. Аппарат состоит из сопла, образованного конфузором 1, цилиндрической частью 2 и диффузором 3, в котором соосно установлен конический обтекатель 4, присоединенный к стержню 6, с внешними витками 5. Стержень 6 закреплен в центре решетки, образованной 15001 1 2011.10.30 сходящимися пластинами 7, внешние концы которых прикреплены к кольцу 8, установленному соосно соплу. Устройство работает следующим образом. При подаче обрабатываемого материала поток, проходя решетку, образованную заостренными пластинами 7, подвергается первоначальной гидромеханической обработке с дополнительной турбулизацией. Далее, попадая через конфузор 1 в цилиндрическую часть 2, поток увеличивает скорость, подвергаясь также дополнительной закрутке за счет витков 5. За коническим обтекателем 4, установленным в диффузоре 3, образуется суперкаверна по периферии которой, преимущественно в хвостовой части, возникает поле пульсирующих кавитационных пузырьков. Совокупность их микровзрывов, при местном изменении давления в потоке жидкости,приводит к разрушению материала в эпицентрах этих микровзрывов. Данное техническое решение позволяет интенсифицировать или непосредственно осуществить процессы суспендирования, эмульгирования, приготовления растворов. Изобретение может быть использовано на предприятиях промышленности строительных материалов, химической и пищевой промышленности. Источники информации 1. А.с. СССР 1376643, МПК 21 1/36,01 7/04, 1997. 2. А.с. СССР 781240, МПК 21 1/36,04 31/08, 1980 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3