Ультразвуковое устройство для обработки жидкости

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ(71) Заявитель Орешко Виктор Владимирович(72) Автор Орешко Виктор Владимирович(73) Патентообладатель Орешко Виктор Владимирович(57) 1. Ультразвуковое устройство для обработки жидкости, содержащее цилиндрический корпус и ряд последовательно установленных струйных ультразвуковых излучателей с входными соплами, ограниченными лопатками, выполненными по форме спирали Архимеда, отличающееся тем, что каждый струйный ультразвуковой излучатель состыкован с кавитатором в виде диффузора с кольцевым завихрителем, снабженным тангенциальными окнами, которые сообщены с входными соплами упомянутых ультразвуковых излучателей,причем во внутренней полости кавитатора смонтирован рассеиватель потока жидкости. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рассеиватель потока выполнен в виде конуса, вершина которого направлена навстречу движущемуся потоку жидкости. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в нем установлены по меньшей мере два ультразвуковых излучателя с кавитаторами. 1159 Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для получения механических колебаний сверхзвуковой частоты с использованием колебаний протекающей среды для диспергирования и перемешивания потоков жидкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности для смешивания и эмульгирования различных по физическим и химическим свойствам жидкостей и интенсификации различных технологических процессов, например в нефтеперерабатывающей, химической, лакокрасочной и других областях промышленности. В частности оно может найти применение для обработки жидких топлив улучшенных эксплуатационных качеств и повышения эффективности использования их в энергетических установках. Например, для обработки мазута с целью улучшения его эксплуатационных качеств, а также при очистке резервуаров для хранения мазута с целью получения смесей, пригодных для сжигания в котлах и промышленных печах, путем диспергирования и гомогенизации неликвидного топлива. Ближайшим техническим решением (прототип) является устройство для обработки жидкости, а также газов, содержащий корпус с рядом последовательно установленных струйных ультразвуковых излучателей с входными соплами, ограниченными лопатками,выполненными по форме спирали Архимеда 1. Недостатком указанного устройства является низкая интенсификация процесса диспергирования и гомогенизации. Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности и производительности устройства путем обеспечения высокого качества гомогенизации,диспергирования и перемешивания потоков жидкости, различных по физическим и химическим свойствам. Поставленная задача решается следующим образом. В известном устройстве, содержащем цилиндрический корпус, внутри которого последовательно размещены струйные ультразвуковые излучатели с входными соплами, ограниченными лопатками, выполненными по форме спирали Архимеда, каждый струйный ультразвуковой излучатель состыкован с кавитатором, выполненным в виде диффузора с кольцевым завихрителем, снабженным тангенциальными окнами, которые сообщены с входными соплами упомянутых струйных ультразвуковых излучателей, причем во внутренней полости кавитатора смонтирован рассеиватель потока жидкости. Кроме того, рассеиватель потока выполнен в виде конуса, вершина которого направлена навстречу движущемуся потоку жидкости, а устройство снабжено, по крайней мере,двумя струйными ультразвуковыми излучателями и соответственно двумя кавитаторами. Предлагаемое устройство обеспечивает высокое качество гомогенизации, тонкое диспергирование при переработке, например, мазута, обеспечивая тем самым повышение эффективности и производительности установки. На фиг. 1 показан общий вид устройства в разрезе. На фиг. 2 показано расположение тангенциальных окон на кольцевом завихрителе кавитатора в разрезе (сечение А-А). На фиг. 3 показаны входные сопла с лопатками струйных ультразвуковых излучателей, выполненные по форме спирали Архимеда (сечение Б-Б). Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, последовательно установленных в нем двух струйных ультразвуковых излучателей 2, последовательно состыкованных с кавитаторами 3, выполненных в виде диффузоров с кольцевыми завихрителями, по окружности последних выполнены тангенциальные окна 4. Во внутренней полости кавитаторов 3 смонтированы рассеиватели потока жидкости 5. Входные сопла струйных ультразвуковых излучателей 2, выполненные по форме спирали Архимеда имеют лопатки 6, расположенные периодично по окружности, образующие между входными и выходными кромками межлопаточные каналы 7. Между кавитаторами 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 образована периферийная камера 8. Рассеиватели потока жидкости 5 выполнены в виде конуса с вершинами, направленными навстречу обрабатываемому потоку жидкости и расположены во внутренних полостях 9 кавитаторов 3 в зоне расположения тангенциальных окон 4. 2 1159 Устройство работает следующим образом. Поток жидкости, двигаясь внутри корпуса 1,поступает во внутреннюю полость 9 кавитатора 3 и натекает на рассеиватель 5 потока,вследствие чего из-за сужения проходного сечения кавитатора 3 скорость потока жидкости увеличивается. Затем скорость потока жидкости, которая проходит через тангенциальные окна 4 завихрителя, за счет еще большего сужения проходного сечения, резко возрастает, а давление падает. Это приводит к тому, что в периферийной камере 8 за тангенциальными окнами 4 возникают зоны интенсивной кавитации. Захлопывание кавитационных пузырьков, происходящее в периферийной камере 8, сопровождается микропотоками большой скорости и гидравлическими ударными давлениями, способствующими диспергированию и гомогенизации твердых продуктов асфальто-смолистого характера и различных механических примесей, находящихся в мазуте. Выходя из тангенциальных окон 4, поток жидкости приобретает вращательное движение и, двигаясь по периферийной камере 8, под давлением поступает в межлопаточные каналы 7 входного сопла струйного ультразвукового излучателя 2. При этом потоки жидкости, проходя по указанным каналам 7 профилированной формы, направляются под острым углом на криволинейные препятствия в виде стенок лопаток 6, чем обеспечивается преобразование энергии потока жидкостей в энергию ультразвуковых колебаний. Акустические колебания, генерируемые струйными ультразвуковыми излучателями 2, способствуют также качественному диспергированию и перемешиванию жидкостей. Кроме того, при определенных условиях под действием ультразвуковых волн возникает акустическая кавитация. Пройдя первый цикл обработки, поток жидкости, двигаясь внутри корпуса 1, попадает во внутреннюю полость 9 второго кавитатора 3. Цикл работы повторяется. При наличии трех и более струйных ультразвуковых излучателей 2, состыкованных с кавитаторами 3 потоки жидкости проходят цикл обработки три и более раз. Все это приводит к еще более качественной очистке резервуаров для хранения мазута при переработке неликвидного топлива с целью получения смесей, пригодных для сжигания в котлах и промышленных печах, а также обработку мазута при длительном хранении или непосредственно перед сжиганием для улучшения его эксплуатационных качеств. Кроме того, кавитационное и акустическое воздействие позволяет использовать устройство как для диспергирования и гомогенизации так и для смешивания и эмульгирования различных жидкостей, в том числе, отличающихся по физическим и химическим составам, а также для интенсификации различных технологических процессов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.