RU32005U1

RU32005U1 - Ultrasonic Liquid Processing Device

Info

Publication number: RU32005U1
Application number: RU2003111668/20U
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Орешко (BY); Виктор Владимирович Орешко
Original assignee: Виктор Владимирович Орешко
Priority date: 2003-04-29
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2003-09-10

Description

Ультразвуковое устройство для обработки жидкостиUltrasonic Liquid Processing Device

2005 1 ,|2005 1, |

МПКВ06В1/20MPKV06V1 / 20

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 нефтеперерабатываюшей, 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.The proposed utility model relates to devices for producing mechanical vibrations of supersonic frequency using vibrations of a flowing medium for dispersing and mixing fluid flows, and can be used in various industries for mixing and emulsifying liquids of various physical and chemical properties and intensifying various technological processes, for example in oil refining, chemical, paint and varnish and other industries. In particular, it can find application for the processing of liquid fuels with improved performance and increase the efficiency of their use in power plants. For example, for processing fuel oil in order to improve its performance, as well as when cleaning storage tanks for fuel oil in order to obtain mixtures suitable for burning in boilers and industrial furnaces by dispersing and homogenizing illiquid fuel.

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. ( А.С. СССР № 316482, МПК В06В 1/20, опубл. 1971).The closest technical solution (prototype) is a device for processing liquids and gases, containing a housing with a series of sequentially installed jet ultrasonic emitters with inlet nozzles bounded by blades made in the shape of an Archimedes spiral. (AS USSR No. 316482, IPC B06B 1/20, publ. 1971).

Недостатком указанного устройства является низкая интенсификация процесса диспергирования и гомогенизации.The disadvantage of this device is the low intensification of the process of dispersion and homogenization.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности и производительности устройства путем обеспеченияThe objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency and productivity of the device by providing

высокого качества гомогенизации, диспергирования и перемешивания потоков жидкости, различных по физическим и химическим свойствам. Поставленная задача решается следуюш;им 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.high quality homogenization, dispersion and mixing of fluid flows, different in physical and chemical properties. The problem is solved in the following way. In the known device containing a cylindrical body, inside which are sequentially placed jet ultrasonic emitters with inlet nozzles bounded by blades made in the shape of an Archimedes spiral, each ultrasonic jet emitter is coupled with a cavitator made in the form of a diffuser with an annular swirler equipped with tangential windows that are communicated with the input nozzles of the aforementioned jet ultrasonic emitters, and in the inner cavity of the cavitator mounted diffuser flow liquid.

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 кавитаорами. Предлагаемое устройство обеспечивает высокое качество гомогенизации, тонкое диспергирование при переработке, например, мазута, обеспечивая тем самым повышение эффективности и производительности установки.In addition, the flow diffuser is made in the form of a cone, the top of which is directed towards the moving fluid flow, and the device is equipped with at least two jet ultrasonic emitters and, accordingly, two cavitators. The proposed device provides high quality homogenization, fine dispersion during processing, for example, fuel oil, thereby increasing the efficiency and productivity of the installation.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в разрезе.In FIG. 1 shows a General view of the device in section.

Па фиг.2 показано расположение тангенциальных окон на кольцевом завихрителе кавитатора в разрезе (сечение А-А)Pa figure 2 shows the location of the tangential windows on the annular swirler of the cavitator in the section (section aa)

Па фиг. 3 показаны входные сопла с лопатками струйных ультразвуковых излучателей, выполненные по форме спирали Архимеда (сечение Б-Б).Pa fig. Figure 3 shows the input nozzles with blades of jet ultrasonic emitters made in the form of a spiral of Archimedes (section BB).

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, последовательно установленных в нем двух струйных ультразвуковых излучателей 2, последовательно состыкованных с кавитаторами 3, выполненных в видеThe device consists of a cylindrical body 1, two inkjet ultrasonic emitters 2 installed in series in it, sequentially docked with cavitators 3, made in the form

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.diffusers with circular swirls, tangential windows 4 are made around the circumference of the latter 4. In the inner cavity of the cavitators 3, liquid flow diffusers 5 are mounted. The input nozzles of the jet ultrasonic emitters 2, made in the form of an Archimedes spiral, have blades 6 located periodically around the circle, forming between the input and output the edges of the interscapular channels 7. Between the cavitators 3, and the inner surface of the housing 1 is formed a peripheral chamber 8. The diffusers of the fluid flow 5 are made in the form of a cone vertices directed towards the process stream fluid and are arranged in the inner cavities 9 cavitators 3 in tangential location area 4 windows.

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 звихрителя, 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 струйногоThe device operates as follows. The fluid flow, moving inside the housing 1, enters the internal cavity 9 of the cavitator 3 and flows onto the flow diffuser 5, as a result of which the flow rate of the fluid increases due to the narrowing of the passage section of the cavitator 3. Then, the fluid flow rate, which passes through the tangential windows 4 of the recorder, due to an even greater narrowing of the flow area, increases sharply, and the pressure drops. This leads to the fact that in the peripheral chamber 8 behind the tangential windows 4 there are zones of intense cavitation. The collapse of cavitation bubbles occurring in the peripheral chamber 8 is accompanied by high-velocity microflows and hydraulic shock pressures, which contribute to the dispersion and homogenization of solid asphalt-resinous products and various mechanical impurities in fuel oil. Leaving the tangential windows 4, the fluid flow acquires a rotational movement and, moving along the peripheral chamber 8, under pressure enters the interscapular channels 7 of the jet inlet nozzle

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, каитационное 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 Источники информации, принятые во внимание:ultrasonic emitter 2. In this case, the fluid flows passing through the indicated channels 7 of a profiled shape are directed at an acute angle to curvilinear obstacles in the form of the walls of the blades 6, which ensures the conversion of the energy of the fluid flow into the energy of ultrasonic vibrations. The acoustic vibrations generated by the jet ultrasonic emitters 2 also contribute to high-quality dispersion and mixing of liquids. In addition, under certain conditions, acoustic cavitation occurs under the action of ultrasonic waves. After passing the first processing cycle, the fluid flow, moving inside the housing 1, enters the internal cavity 9 of the second cavitator 3. The cycle of work is repeated. In the presence of three or more inkjet ultrasonic emitters 2, coupled with cavitators 3, the fluid flows pass the treatment cycle three or more times. All this leads to even better cleaning of fuel oil storage tanks during the processing of illiquid fuels in order to obtain mixtures suitable for burning in boilers and industrial furnaces, as well as processing of fuel oil during long-term storage or immediately before burning to improve its performance. In addition, the cavitational and acoustic effects allow the device to be used both for dispersing and homogenizing and for mixing and emulsifying various liquids, including those differing in physical and chemical compositions, as well as for intensifying various technological processes. Sources of information taken into account:

1.А.С. СССР №316482, МПК В06В 1/20, опубл. 19691.A.S. USSR No. 316482, IPC V06V 1/20, publ. 1969

2.Арзуманов Э.С. Кавитация в местных гидравлических2.Arzumanov E.S. Cavitation in local hydraulic

сопротивлениях.;:;. Энерпи, 1978. resistance.;:;. Energy, 1978.

Claims

1. An ultrasonic device for processing liquid, comprising a cylindrical body and a series of sequentially installed jet ultrasonic emitters with inlet nozzles bounded by blades made in the shape of an Archimedes spiral, characterized in that each inkjet ultrasonic emitter is coupled with a cavitator in the form of a diffuser with an annular swirler equipped with tangential windows that are in communication with the input nozzles of the aforementioned ultrasonic emitters, and in the internal cavity of the cavitator mounted en diffuser fluid flow.

2. The device according to claim 1, characterized in that the diffuser flow is made in the form of a cone, the top of which is directed towards the moving fluid stream.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that at least two ultrasonic emitters with cavitators are installed in it.