Кавитационный смеситель

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Филатов Сергей Александрович Батырев Евгений Викторович Шамашова Татьяна Сергеевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Кавитационный смеситель, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода потока жидкости, внутри которого размещен кавитатор, отличающийся тем,что кавитатор выполнен в виде ротора с электрическим приводом и аэродинамическими лопастями, при этом каждая из лопастей образована двумя частями, причем одна часть неподвижно закреплена на внутренней поверхности цилиндрического корпуса под углом 15-20 к поверхности корпуса, а другая закреплена на роторе с возможностью вращения. Фиг. 1 Техническое решение относится к устройствам для получения эмульсий, в частности к кавитационным смесителям, и может быть использовано в нефтехимической, целлюлознобумажной, пищевой, а также в химической промышленности при производстве красок и полимеров для модификации их структуры и физических свойств. 77332011.10.30 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению(прототип) является кавитационный смеситель 1. Указанное устройство содержит цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода среды (потока жидкости). Внутри корпуса размещены ступица и кавитаторы, выполненные в форме усеченных конусов, установленных радиально и большими основаниями закрепленных на внутренней поверхности корпуса, а меньшими - на ступице. Все кавитаторы выполнены с различными углами конусности. Под воздействием набегающего потока жидкости кавитаторы генерируют различные по строению и величине нестационарные перемещающиеся каверны, распадающиеся на кавитационные пузырьки различных размеров в относительно широком диапазоне. Кавитационный смеситель работает следующим образом. Обрабатываемый поток жидкости через патрубок подвода поступает в цилиндрический корпус. При обтекании потоком жидкости кавитаторов в нем генерируются нестационарные кавитационные каверны. Перемещаясь в потоке жидкости и распадаясь, каверны образуют пульсирующее поле кавитационных пузырьков - зону формирования кавитационных пузырьков. Кавитаторы выполнены в форме усеченных конусов, установленных радиально и большими основаниями закрепленных на внутренней поверхности корпуса, а меньшими - на ступице,при этом все кавитаторы выполнены с различными углами конусности. Это способствует тому, что кавитаторами генерируются различные по величине и строению каверны, которые при дроблении образуют кавитационные пузырьки различных размеров и, интенсивно перемешиваясь в зоне схлопывания, насыщают обрабатываемый продукт по всему объему корпуса кавитационного смесителя. При этом единичная концентрация пузырьков в зоне схлопывания увеличивается, кавитационный эффект обработки усиливается. Существенное влияние на интенсификацию кавитационного поля оказывает достаточно широкий спектр поличастотных пульсаций давления, обусловленный различной частотой отрыва от кавитаторов перемещающихся каверн. Пульсации давления, воздействующие не только на схлопывающиеся пузырьки, но и на разрушающиеся каверны, повышают энергетический потенциал кавитационного поля, позволяют достаточно эффективно использовать энергию потока обрабатываемого продукта. Недостатком известного устройства является низкая эффективность его работы в силу невозможности обработки полного объема потока жидкости, так как зона формирования кавитационных пузырьков не перекрывает весь объем потока жидкости, а также невозможность получения наноразмерных кавитационных пузырьков. Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности работы устройства, а также расширение его функциональных возможностей. Задача решается следующим образом. Известный кавитационный смеситель содержит цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода потока жидкости, внутри которого размещен кавитатор. Согласно предлагаемому техническому решению, кавитатор выполнен в виде ротора с электрическим приводом и аэродинамическими лопастями, при этом каждая из лопастей образована двумя частями, причем одна часть неподвижно закреплена на внутренней поверхности цилиндрического корпуса под углом 15-20 к поверхности корпуса, а другая закреплена на роторе с возможностью вращения. Таким образом, заявленное техническое решение позволяет повысить эффективность работы, а также возможность получения наноразмерных кавитационных пузырьков. На фиг. 1 изображена схема общего вида заявленного устройства. На фиг. 2 схематично изображена аэродинамическая лопасть (разрез , фиг. 1), образованная двумя частями и установленная на внутренней поверхности цилиндрического корпуса под углом 15-20 к поверхности корпуса. Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками подвода и отвода потока жидкости, внутри которого размещен кавитатор. Кавитатор выполнен в виде ротора 2 с 2 77332011.10.30 электрическим приводом (на фигурах не отображен) и аэродинамическими лопастями. Каждая из лопастей образована двумя частями, причем одна часть 3 неподвижно закреплена на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 под углом 15-20 к поверхности корпуса 1, а другая часть 4 закреплена на роторе 2 с возможностью вращения. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Поток жидкости поступает через патрубок подвода в цилиндрический корпус 1 и проходит через кавитатор, который выполнен в виде ротора 2 с электрическим приводом (на фигурах не отображен) и аэродинамическими лопастями. Каждая из лопастей образована двумя частями 3, 4, причем одна часть 3 неподвижно закреплена на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 под углом 15-20 к поверхности корпуса 1, другая часть 4 закреплена на роторе 2 с возможностью вращения. Под действием кавитатора, позволяющего обработать полный объем потока жидкости, образуется пульсирующее поле кавитационных пузырьков. Для формирования теплоизолирующих полых микро- и наносфер в состав потока жидкости дополнительно вводят полимеризующийся наполнитель с низкой температурой полимеризации. Полученный раствор проходит через кавитатор, в результате этого формируются кавитационные пузырьки с высокой температурой газа внутри пузырьков. За счет высокой температуры газа при кавитации происходит полимеризация жидкости на внутренних стенках кавитационных пузырьков с образованием полых микрои наносфер, размер которых определяется вязкостью и температурой потока жидкости. Поток жидкости выводится из патрубка отвода, после чего микро- и наносферы сепарируются из потока жидкости. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность работы устройства за счет обработки полного объема потока жидкости, а также расширить его функциональные возможности, а именно получить поток жидкости с микро- и наносферами в ее составе. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3