Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Генератор кавітації, що містить корпус, який складається з бічних та нижньої стінок, внутрішня поверхня яких утворює загальну камеру, кришку з виконаним на ній відвідним отвором, струминний випромінювач, розташований усередині зазначеної камери, підвідний трубопровід і відвідну трубу, розміщені зовні корпуса камери і з'єднані з внутрішньою порожниною камери через отвори, що виконані, відповідно, в бічній стінці корпуса камери та кришки, при цьому струминний випромінювач виконаний у вигляді стінки, вільний кінець стінки виконаний у вигляді зовнішніх поверхонь, що сходяться на клин, камера виконана у вигляді двох сполучених циліндричних поверхонь різної кривизни та вхідного каналу, що розділені стінками струминного випромінювача, підвідний трубопровід приєднаний до отвору в бічній стінці корпуса камери перпендикулярно площині зазначеного вхідного отвору, відвідна труба розташована перпендикулярно площині повороту потоку рідини і вісесиметрично відвідному отвору кришки, вхідний отвір виконаний квадратного або будь-якого іншого перерізу, вхідний канал виконаний постійного квадратного поперечного перерізу по усій своїй довжині, причому вхідний канал складається з двох з'єднаних між собою частин - прямолінійної і вигнутої по радіусу, прямолінійна частина каналу сполучена з вхідним отвором, вигнута частина каналу сполучена із зазначеною прямолінійною частиною каналу і закінчується на грані з'єднання на клин бічних поверхонь стінок струминного випромінювача, бічними стінками вхідного каналу є, відповідно, зовнішня стінка струминного випромінювача і внутрішня стінка корпуса камери, внутрішня стінка корпуса камери і зовнішня стінка струминного випромінювача вигнуті по радіусах із загальним центром, внутрішня поверхня стінки струминного випромінювача виконана вигнутою по радіусу, центр якого знаходиться на подовжній осі відвідної труби, висота бічних стінок камери, вхідного каналу і стінок струминного випромінювача рівні між собою, зазначені стінки розміщені вертикально щодо площини повороту потоку рідини, висота стінок постійна і визначена параметрами вхідного отвору, центри всіх циліндричних поверхонь, що утворюють порожнину камери, стінок вхідного каналу і струминного випромінювача розташовані в різних точках усередині камери генератора кавітації, який відрізняється тим, що він додатково містить прискорювач, розміщений усередині загальної камери з можливістю повороту в горизонтальній площині відносно нижньої стінки корпуса, вузол кріплення зазначеного прискорювача до нижньої стінки корпуса, поглиблення для розміщення додаткового прискорювача та отвір для проходу вузла кріплення зазначеного додаткового прискорювача, виконані в нижній стінці корпуса, при цьому додатковий прискорювач виконано у вигляді двох додаткових струминних випромінювачів, розміщених на силовій основі, силова основа виконана у вигляді диска, вузол кріплення додаткового прискорювача закріплений на нижній поверхні зазначеного диска в його геометричному центрі, додаткові струминні випромінювачі розміщені на верхній поверхні диска симетрично його центра, кожний з додаткових струминних випромінювачів виконаний у вигляді стінки перемінної товщини, робочі поверхні стінок кожного додаткового струминного випромінювача окреслені по Архімедовій спіралі, один з вільних кінців додаткового струминного випромінювача виконаний таким, що сходиться на клин, а другий - заокругленим, заокруглений кінець додаткового струминного випромінювача розміщений на обрізі силової основи, а загострений - у площині, що проходить через геометричний центр зазначеної силової основи, підвідний трубопровід виконаний у вигляді конуса, причому поглиблення в нижній стінці корпуса виконано за формою і розміром, що відповідає силовій основі, отвір для проходу вузла кріплення додаткового прискорювача виконано в геометричному центрі поглиблення і співпадаючим своєю віссю з центром відвідного отвору, що виконаний в кришці, заокруглені кінці додаткового струминного випромінювача розташовані в зоні захвата рідини, загострені кінці додаткового струминного випромінювача розташовані в центральній частині силової основи в зоні виходу рідини з загальної камери поворотного диска, відстань між загостреними кінцями додаткових струминних випромінювачів в площині їх розташування на силовій основі відповідає діаметру відвідного отвору, який виконано в кришці, висота стінок додаткових струминних випромінювачів відповідає висоті бічних стінок камери, вхідного каналу і стінок струминного випромінювача, бічні поверхні стінок додаткових струминних випромінювачів розміщені усередині загальної камери вертикально щодо площини нижньої стінки та кришки, верхня поверхня прискорювача співпадає з внутрішньою поверхнею нижньої стінки корпуса, а конус підвідного трубопроводу виконано таким, що звужується у бік вхідного отвору, який виконано на бічній стінці корпуса.

Текст

Корисна модель належить до галузі теплотехніки, а саме до кавітаційних апаратів і може бути використана у системі опалення будинків та споруд для нагрівання рідин, а також для інтенсифікації технологічних процесів отримання пальних сумішей, особливо мазуту. Відомий генератор кавітації, який містить підвідний трубопровід, загальну камеру з основним струминним випромінювачем, виготовленим у вигляді криволінійних сопел, утворених двома стінками з вихідними крайками, розташованих по формі спіралі Архімеда, додаткового випромінювача, стінки сопел якого виготовлені з направленням спіралі протилежно спіралі основного випромінювача, та сполучену з загальною камерою відвідну трубу [1]. До недоліків відомого генератора кавітації відноситься те, що існуюча конструкція є дуже складною по виготовленню і монтажу конструктивних елементів, а наявність обтічних тіл приводить до кавітаційної ерозії робочих поверхонь випромінювачів і камер. Відомий генератор кавітації, який містить підвідний трубопровід, загальну камеру у вигляді дво х сполучених циліндричних поверхонь різної кривизни з основним струминним випромінювачем, та сполучену з загальною камерою відвідну трубу [2]. До недоліків відомого генератора кавітації відноситься те, що в конструкції використаний відносно плавний перехід рідини з вхідного каналу в загальну камеру, що обумовлює не таке різке, як бажано, зниження тиску, необхідного для зародження у рідині великій кількості кавітаційних бульбашок. До недоліків відомого генератора кавітації відноситься і те, що існ ує можливість згину внутрішнього випромінювача у зв'язку з його малою товщиною (і, як слідство, недостатньою жорсткістю). Відомий генератор кавітації, який містить загальну камеру, стр уминний випромінювач, розташований усередині камери, підвідний трубопровід і відвідну трубу, розміщені зовні корпуса камери і з'єднані з внутрішньою порожниною через отвори в стінках корпуса камери, при цьому струминний випромінювач виконаний у вигляді стінки, причому вільний кінець стінки виконаний у вигляді зовнішніх поверхонь , що сходяться на клин [3]. До недоліків відомого генератора кавітації відноситься те, що в конструкції використаний відносно плавний перехід рідини з вхідного каналу в загальну камеру, що обумовлює не таке різке, як бажано, зниження тиску, необхідного для зародження у рідині великої кількості кавітаційних бульбашок. До недоліків відомого генератора кавітації відноситься і те, що існ ує можливість згину внутрішнього випромінювача у зв'язку з його малою товщиною (і, як слідство, недостатньою жорсткістю). Найбільш близькою корисною моделлю як за суттю, так і по задачах, що вирішуються, яка обрана за прототип, є генератор кавітації, який містить корпус, який складається з бічних та нижньої стінок, внутрішня поверхня яких створює загальну камеру, кришку з виконаним на ній відвідним отвором, струминний випромінювач, розташований усередині зазначеної камери, підвідний трубопровід і відвідну трубу, розміщені зовні корпуса камери і з'єднані з внутрішньою порожниною камери через отвори, що виконані, відповідно, в бічній стінці корпуса камери та кришки, при цьому струминний випромінювач виконаний у вигляді стінки, вільний кінець стінки виконаний у вигляді зовнішніх поверхонь, що сходяться на клин, камера виконана у вигляді двох сполучених циліндричних поверхонь різної кривизни та вхідного каналу, що розділені стінками струминного випромінювача, підвідний трубопровід приєднаний до отвору в бічній стінці корпуса камери перпендикулярно площині зазначеного вхідного отвору, відвідна труба розташована перпендикулярно площини повороту потоку рідини і осесиметрично відвідного отвору кришки, вхідний отвір виконаний квадратного або будь-якого іншого перетину, вхідний канал виконаний постійного квадратного поперечного перерізу по усій своїй довжині, причому вхідний канал складається з двох з'єднаних між собою частин - прямолінійної і вигнутої по радіусу, прямолінійна частина каналу сполучена з вхідним отвором, вигнута частина каналу сполучена із зазначеною прямолінійною частиною каналу і закінчується на грані з'єднання на клин бічних поверхонь стінок струминного випромінювача, бічними стінками вхідного каналу є, відповідно, зовнішня стінка струминного випромінювача і внутрішня стінка корпуса камери, внутрішня стінка корпуса камери і зовнішня стінка струминного випромінювача вигнуті по радіусах із загальним центром, внутрішня поверхня стінки струминного випромінювача виконана вигнутою по радіусу, центр якого знаходиться на подовжній осі відвідної труби, висота бічних стінок камери, вхідного каналу і стінок струминного випромінювача рівні між собою, зазначені стінки розміщені вертикально щодо площини повороту потоку рідини, висота стінок постійна і визначена параметрами вхідного отвору, центри всі х циліндричних поверхонь, що утворюють порожнину камери, стінок вхідного каналу і стр уминного випромінювача розташовані в різних точках усередині камери генератора кавітації [4]. До недоліків відомого генератора кавітації, який обрано за прототип, відноситься те, що існуюча конструкції є дуже складною по виготовленню і монтажу конструктивних елементів, а наявність обтічних тіл приводить до кавітаційної ерозії робочих поверхонь випромінювачів і камер. До недоліків відомого генератора кавітації, який обрано за прототип, відноситься і те, що в конструкції використаний відносно плавний перехід рідини з вхідного каналу в загальну камеру, що обумовлює не таке різке, як бажано, зниження тиску, необхідного для зародження у рідині великої кількості кавітаційних бульбашок. До недоліків відомого генератора кавітації відноситься також і те, що існує можливість під тиском рідини згину внутрішнього випромінювача у зв'язку з його малою товщиною (і, як слідство, недостатньою жорсткістю). В основу корисної моделі покладена задача шляхом встановлення в загальній камері додаткового прискорювача, зміни довжини вхідного отвору, його геометрії та геометрії внутрішнього струминного випромінювача забезпечити більш різку зміну швидкості та тиску рідин, що обумовлює інтенсивне зародження кавітаційних мікробульбашок. Суть корисної моделі в генераторі кавітації, який містить корпус, який складається з бічних та нижньої стінок, внутрішня поверхня яких створює загальну камеру, кришку з виконаним на ній відвідним отвором, струминний випромінювач, розташований усередині зазначеної камери, підвідний трубопровід і відвідну трубу, розміщені зовні корпуса камери і з'єднані з внутрішньою порожниною камери через отвори, що виконані, відповідно, в бічній стінці корпуса камери та кришки, при цьому струминний випромінювач виконаний у вигляді стінки, вільний кінець стінки виконаний у вигляді зовнішніх поверхонь, що сходяться на клин, камера виконана у вигляді двох сполучених циліндричних поверхонь різної кривизни та вхідного каналу, що розділені стінками струминного випромінювача, підвідний трубопровід приєднаний до отвору в бічній стінці корпуса камери перпендикулярно площині зазначеного вхідного отвору, відвідна труба розташована перпендикулярно площини повороту потоку рідини і осесиметрично відвідного отвору кришки, вхідний отвір виконаний квадратного або будь-якого іншого перетину, вхідний канал виконаний постійного квадратного поперечного перерізу по усій своїй довжині, причому вхідний канал складається з двох з'єднаних між собою частин - прямолінійної і вигнутої по радіусу, прямолінійна частина каналу сполучена з вхідним отвором, вигнута частина каналу сполучена із зазначеною прямолінійною частиною каналу і закінчується на грані з'єднання на клин бічних поверхонь стінок струминного випромінювача, бічними стінками вхідного каналу є, відповідно, зовнішня стінка струминного випромінювача і внутрішня стінка корпуса камери, внутрішня стінка корпуса камери і зовнішня стінка струминного випромінювача вигнуті по радіусах із загальним центром, внутрішня поверхня стінки струминного випромінювача виконана вигнутою по радіусу, центр якого знаходиться на подовжній осі відвідної труби, висота бічних стінок камери, вхідного каналу і стінок струминного випромінювача рівні між собою, зазначені стінки розміщені вертикально щодо площини повороту потоку рідини, висота стінок постійна і визначена параметрами вхідного отвору, центри всі х циліндричних поверхонь, що утворюють порожнину камери, стінок вхідного каналу і стр уминного випромінювача розташовані в різних точках усередині камери генератора кавітації, полягає в тому, що він додатково містить прискорювач, розміщений усередині загальної камери з можливістю повороту в горизонтальній площині відносно нижньої стінки корпуса, вузол кріплення зазначеного прискорювача до нижньої стінки корпуса, поглиблення для розміщення додаткового прискорювача та отвір для проходу вузла кріплення зазначеного додаткового прискорювача, виконані в нижній стінці корпуса. Суть корисної моделі полягає і в тому, що додатковий прискорювач виконано у вигляді двох додаткових стр уминних випромінювачів, розміщених на силовій основі, силова основа виконана у вигляді диску, вузол кріплення додаткового прискорювача закріплений на нижній поверхні зазначеного диску в його геометричному центрі, додаткові струминні випромінювачі розміщені на верхній поверхні диску симетрично його центра, кожний з додаткових стр уминних випромінювачів виконаний у вигляді стінки перемінної товщини, робочі поверхні стінок кожного додаткового струминного випромінювача окреслені по Архімедовій спіралі, один з вільних кінців додаткового струминного випромінювача виконаний таким, що сходиться на клин, а другий - закругленим, закруглений кінець додаткового струминного випромінювача розміщений на обрізі силової основи, а загострений - у площині, що проходить через геометричний центр зазначеної силової основи, підвідний трубопровід виконаний у вигляді конусу. С уть корисної моделі полягає також і в тому, що поглиблення в нижній стінці корпуса виконано формою і розміром, що відповідає силовій основі, отвір для проходу вузла кріплення додаткового прискорювача виконано в геометричному центрі поглиблення і співпадаючим своєю віссю з центром відвідного отвору, що виконаний в кришці, заокруглені кінці додаткового струминного випромінювача розташовані в зоні захвата рідини, загострені кінці додаткового струминного випромінювача розташовані в центральній частині силової основи в зоні виходу рідини з загальної камери поворотного диска, відстань між загостреними кінцями додаткових стр уминних випромінювачів в площині їх розташування на силовій основі відповідає діаметру відвідного отвору, який виконано в кришці, висота стінок додаткових струминних випромінювачів відповідає висоті бічних стінок камери, вхідного каналу і стінок струминного випромінювача, бічні поверхні стінок додаткових струминних випромінювачів розміщені усередині загальної камери вертикально щодо площини нижньої стінки та кришки, верхня поверхня прискорювача співпадає з внутрішньою поверхнею нижньої стінки корпуса, а конус підвідного трубопроводу виконано таким, що звужується убік вхідного отвору, якій виконано на бічній стінці корпуса. Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом показує, що генератор кавітації, який заявляється, відрізняється тим, що він додатково містить прискорювач, розміщений усередині загальної камери з можливістю повороту в горизонтальній площині відносно нижньої стінки корпуса, вузол кріплення зазначеного прискорювача до нижньої стінки корпуса, поглиблення для розміщення додаткового прискорювача та отвір для проходу вузла кріплення зазначеного додаткового прискорювача, виконані в нижній стінці корпуса, при цьому додатковий прискорювач виконано у вигляді двох додаткових стр уминних випромінювачів, розміщених на силовій основі, силова основа виконана у вигляді диску, вузол кріплення додаткового прискорювача закріплений на нижній поверхні зазначеного диску в його геометричному центрі, додаткові струминні випромінювачі розміщені на верхній поверхні диску симетрично його центра, кожний з додаткових стр уминних випромінювачів виконаний у вигляді стінки перемінної товщини, робочі поверхні стінок кожного додаткового струминного випромінювача окреслені по Архімедовій спіралі, один з вільних кінців додаткового струминного випромінювача виконаний таким, що сходиться на клин, а другий - закругленим, закруглений кінець додаткового струминного випромінювача розміщений на обрізі силової основи, а загострений - у площині, що проходить через геометричний центр зазначеної силової основи, підвідний трубопровід виконаний у вигляді конусу, причому поглиблення в нижній стінці корпуса виконано формою і розміром, що відповідає силовій основі, отвір для проходу вузла кріплення додаткового прискорювача виконано в геометричному центрі поглиблення і співпадаючим своєю віссю з центром відвідного отвору, що виконаний в кришці, заокруглені кінці додаткового струминного випромінювача розташовані в зоні захвата рідини, загострені кінці додаткового струминного випромінювача розташовані в центральній частині силової основи в зоні виходу рідини з загальної камери поворотного диска, відстань між загостреними кінцями додаткових струминних випромінювачів в площині їх розташування на силовій основі відповідає діаметру відвідного отвору, який виконано в кришці, висота стінок додаткових струминних випромінювачів відповідає висоті бічних стінок камери, вхідного каналу і стінок струминного випромінювача, бічні поверхні стінок додаткових струминних випромінювачів розміщені усередині загальної камери вертикально щодо площини нижньої стінки та кришки, верхня поверхня прискорювача співпадає з внутрішньою поверхнею нижньої стінки корпуса, а конус підвідного трубопроводу виконано таким, що звужується убік вхідного отвору, якій виконано на бічній стінці корпуса. Таким чином, генератор кавітації, який заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна". Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг.1 показаний загальний вигляд генератора кавітації, який заявляється, на Фіг.2 показана конструктивно-компонувальна схема генератора кавітації, який заявляється, на Фіг.3 показана схема розміщення конструктивних елементів генератора кавітації, який заявляється, в корпусі при знятій кришці, на Фіг.4 показаний генератор кавітації, який заявляється, на виді збоку (з боку торцевої стінки корпуса та вхідного отвор у), на Фіг.5 показаний генератор кавітації, який заявляється, на виді зверху з боку кришки та відвідної труби, на Фіг.6 показаний корпус генератора кавітації, який заявляється, зі знятими додатковим прискорювачем і кришкою (з метою показу поглиблення і отвору, що виконані в нижній стінці), на Фіг.7 показаний струминний випромінювач та поглиблення з виконаним у ньому отвором, на Фіг.8-9 подані схеми конструкції передньої торцевої стінки корпуса з поясненням геометрії вхідного отвору вхідного каналу, на Фіг.10 подана схема вхідного каналу з поясненням його геометрії відносно стінок корпуса та стр уминного випромінювача, на Фіг.11 показаний загальний вигляд кришки з виконаним на ній відвідним отвором, на Фіг.12-17 показана послідовність збирання генератора кавітації, який заявляється, з конструктивних елементів, на Фіг.18 показана схема розміщення додаткового прискорювача в поглибленні на нижній стінці, на Фіг.19 показаний загальний вигляд додаткового прискорювача, на Фіг.20 показаний додатковий прискорювач на виді збоку, на Фіг.21 показаний додатковий прискорювач на виді зверху, на Фіг.22 показана схема розміщення додаткових стр уминних випромінювачів на верхній поверхні силової основи (диску) додаткового прискорювача, на Фіг.23 показана схема розміщення підвідного трубопроводу відносно вхідного отвору, який виконано в бічній стінці корпуса камери генератора кавітації, який заявляється, на Фіг.24 показана схема відтворення внутрішні х стінок корпуса генератора кавітації, який заявляється. Генератор кавітації (як варіант конструктивного виконання) містить (див. Фіг.1-6) корпус 1, який складається з бічних 2 та нижньої стінок 3 (див. Фіг.6), внутрішня поверхня яких створює загальну камеру 4, кришку 5 з виконаним на ній відвідним отвором 6 (див. Фіг.11), струминний випромінювач 7 (див. Фіг.7), розташований усередині зазначеної камери 4 (див. Фіг.6), підвідний трубопровід 8 і відвідну тр убу 9, розміщені зовні корпуса 1 камери 4 і з'єднані з внутрішньою порожниною камери 4 через отвори (позиції 10 і 6), що виконані, відповідно, в бічній стінці 2 корпуса 1 камери 4 та кришки 5 (див. Фіг.1-2 та 4-5). Конструктивно струминний випромінювач 7 виконаний у вигляді стінки. Вільний кінець 11 стінки (струминного випромінювача 7) виконаний у вигляді зовнішніх поверхонь, що сходяться на клин (див. Фіг.6-7). Камера 4 конструктивно виконана у вигляді двох сполучених циліндричних поверхонь різної кривизни та вхідного каналу 12, що розділені стінками струминного випромінювача 7 (див. Фіг.3 та Фі г.6). Підвідний трубопровід 8 приєднаний до отвору 10 в бічній стінці 2 корпуса 1 камери 4 перпендикулярно площині Q (Фіг.6, Фіг.8-9 та Фіг.24) зазначеного вхідного отвору 10 (див. Фіг.1-2 та Фіг.23-24). Відвідна труба 9 розташована перпендикулярно площини повороту потоку рідини і осесиметрично відвідного отвору 6 кришки 5 (див. Фіг.1-2 та Фіг.4-5). Вхідний отвір 10 виконаний квадратного або будь-якого іншого перетину (див. Фіг.4, Фіг.6, Фіг.8-10). Вхідний канал 12 конструктивно виконаний постійного квадратного поперечного перерізу по усій своїй довжині L (див. Фіг.10). Конструктивно вхідний канал 12 складається з двох з'єднаних між собою частин - прямолінійної (позиція 13) і вигнутої (позиція 14) по радіусу R (див. Фіг.10) з центром в точці О2 (див. Фіг.24), при цьому прямолінійна 13 частина каналу 12 сполучена з вхідним отвором 10, а вигнута 14 частина каналу 12 сполучена із зазначеною прямолінійною 13 частиною каналу 12 і закінчується на грані з'єднання на клин (позиція 11) бічних поверхонь стінок струминного випромінювача 7 (див. Фіг.3, Фіг.6 і Фіг.10). Конструктивно і технологічно бічними стінками вхідного каналу 12 є, відповідно, зовнішня стінка струминного випромінювача 7 і внутрішня стінка корпуса 1 камери 4 (див. Фіг.6). Констр уктивно внутрішня стінка корпуса 1 камери 4 і зовнішня стінка струминного випромінювача 7 вигнуті, відповідно, по радіусах r1 і r2 із загальним центром О1 (див. Фіг.24). Внутрішня поверхня стінки струминного випромінювача 7 виконана вигнутою по радіусу r3, центр О 3 якого знаходиться на подовжній осі відвідної труби 9 (див. Фіг.24). Висота h бічних стінок камери 4, вхідного каналу 12 і стінок струминного випромінювача 7 рівні між собою (див. Фіг.6-7 та Фіг.8-10). Зазначені стінки розміщені вертикально щодо площини повороту потоку рідини. Висота h стінок постійна і визначена параметрами вхідного отвору 10 (h´h) (див. Фіг.2, 8-9 та Фіг.10). Центри всіх циліндричних поверхонь, що утворюють порожнину камери 4, стінок вхідного каналу 12 і струминного випромінювача 7 розташовані в різних точках усередині камери 4 генератора кавітації, який заявляється (див. Фіг.24). Генератор кавітації додатково містить прискорювач 15 (див. Фіг.19-22), розміщений усередині загальної камери 4 з можливістю повороту в горизонтальній площині Q1 відносно нижньої 3 стінки корпуса 1 (див. Фіг.6-8, Фіг.12 та Фіг.18), вузол кріплення 16 (див. Фіг.19-20) зазначеного прискорювача 15 до нижньої 3 стінки корпуса 1, поглиблення 17 для розміщення додаткового прискорювача 15 та отвір 18 (див. Фіг.6-7 та Фіг.12-13) для проходу вузла кріплення 16 зазначеного додаткового прискорювача 15, виконані в нижній 3 стінці корпуса 1. Додатковий прискорювач 15 (див. Фіг.19-22) конструктивно виконано у вигляді двох додаткових стр уминних випромінювачів 19, розміщених на силовій основі 20, при цьому силова основа 20 виконана у вигляді диску (див. Фіг.19 та Фіг.21-22), вузол кріплення 16 додаткового прискорювача 15 закріплений на нижній поверхні 21 зазначеного диску (позиція 20) в його геометричному центрі (див. Фіг.20), додаткові струминні випромінювачі 19 розміщені на верхній поверхні 22 диску (позиція 20) симетрично його центра (див. Фіг.19 та Фіг.21-22). Кожний з додаткових струминних випромінювачів 19 виконаний у вигляді стінки перемінної товщини, при цьому робочі поверхні стінок кожного додаткового струминного випромінювача 19 окреслені по Архімедовій спіралі (див. Фіг.21-22), один з вільних кінців (позиція 23) додаткового струминного випромінювача 19 виконаний таким, що сходиться на клин (див. Фіг.3 та Фіг.21-22), а другий - закругленим (позиція 24) (див. Фіг.3 та Фіг.21-22). Закруглений кінець (позиція 24) додаткового струминного випромінювача 19 розміщений на обрізі силової основи 20 (див. Фіг.3 та фіг-21-22), а загострений (позиція 23) - у площині Z, що проходить через геометричний центр О3 зазначеної силової основи 20 (див. Фіг.22). Підвідний трубопровід 8 виконаний у вигляді конусу (див. Фіг.1-3 та Фіг.23-24). Конструктивно поглиблення 17 в нижній 3 стінці корпуса 1 виконано формою і розміром (наприклад, товщиною f, див. Фіг.13, Фіг.17-20 та Фіг.22), що відповідає силовій основі 20 (див. Фіг.3 та Фіг.18), при цьому, отвір 18 для проходу вузла кріплення 16 додаткового прискорювача 15 виконано в геометричному центрі зазначеного поглиблення 17 (див. Фіг.12) і співпадаючим своєю віссю з центром відвідного отвору 6, що виконаний в кришці 5 (див. Фіг.17). Заокруглені (позиція 24) кінці додаткового струминного випромінювача 19 розташовані в зоні захвата рідини, загострені (позиція 23) кінці додаткового струминного випромінювача 19 розташовані в центральній частині силової основи 20 в зоні виходу рідини з загальної камери 4 поворотного диска (позиція 20). Відстань F між загостреними (позиція 23) кінцями додаткових струминних випромінювачів 19 в площині Z їх розташування на силовій основі 20 (див. Фіг.22) відповідає діаметру D відвідного отвору 6 (див. Фіг.1, Фіг.4-5, Фіг.11, Фіг.15-16 та Фіг.21), який виконано в кришці 5. Висота h1 (див. Фіг.13 та Фіг.19-20) стінок додаткових стр уминних випромінювачів 19 відповідає висоті h бічних 2 стінок камери 4, вхідного каналу 12 і стінок струминного випромінювача 7 (див. Фіг.67, Фіг.10 та Фіг.12-13). Бічні поверхні стінок додаткових струминних випромінювачів 19 розміщені усередині загальної камери 4 вертикально щодо площини Q1 нижньої 3 стінки та кришки 5 (див. Фіг.6-9 та Фіг.17). Верхня поверхня (позиція 22) додаткового прискорювача 15 співпадає з внутрішньою поверхнею Q1 нижньої 3 стінки корпуса 1 (див. Фіг.17-18). Конус підвідного трубопроводу 8 виконано таким, що звужується убік вхідного отвор у 10, якій виконано на бічній 2 стінці корпуса 1 (див. Фіг.1-5 та Фіг.23-24). Генератор кавітації працює наступним чином. Попередньо виготовляють конструктивні елементи генератора кавітації, а саме, корпус 1 (див. Фіг.6), кришку 5 (див. Фіг.11), підвідний трубопровід 8 і відвідну тр убу 9 (див. Фіг.1). Також додатково виготовляють додатковий прискорювач 15 і вузол кріплення 16 (див. Фіг.19-20). Конструктивно корпус 1 виготовляють таким, що містить бічні 2 стінки і нижню 3 стінку, які при з'єднанні між собою створюють загальну камеру 4. При цьому в загальній камері 4 технологічно і конструктивно виготовляють струминний випромінювач 7 (конструктивно корпус може бути виконаний по технології фігурного лиття). Струминний випромінювач 7 виконують у вигляді стінки, при цьому вільний кінець 11 стінки виконують у вигляді зовнішніх поверхонь, що сходяться на клин (див. Фіг.6-7). Загальну камеру 4 виконують у вигляді двох сполучених циліндричних поверхонь різної кривизни та вхідного каналу 12, що розділені стінками струминного випромінювача 7 (див. Фіг.3 та Фіг.6). Вхідний канал 12 виконують з двох з'єднаних між собою частин - прямолінійної (позиція 13) і вигнутої (позиція 14) по радіусу R (див. Фіг.10 та Фіг.24) з центром в точці Q2. Вхідний канал 12 виконують постійного квадратного поперечного перерізу по усій його довжині (див. Фіг.10). Прямолінійну 13 частину вхідного каналу 12 виконують сполученою з вхідним отвором 10 (див. Фіг.3, Фіг.6, Фіг.8-9 та Фіг.24). Конструктивно і технологічно прямолінійну частину (позиція 13) вхідного каналу 12 виконують як подовження вхідного отвору 10 (див. Фіг.3 та Фіг.24) з його геометричними параметрами, а саме, (h´h) (див. Фіг.8-9). Вигнуту 14 частину вхідного каналу 12 виконують сполученою із зазначеною прямолінійною 13 частиною каналу 12, при цьому вигнуту 14 частину каналу 12 виконують такою, що закінчується на грані з'єднання на клин (позиція 11) бічних поверхонь стінок струминного випромінювача 7 (див. Фіг.3, Фіг.6-7, Фіг.10 та Фіг.24). При створенні вхідного каналу 12 його бічними стінками будуть, відповідно, зовнішня стінка струминного випромінювача 7 і внутрішня стінка корпуса 1 загальної камери 4. Внутрішню стінку корпуса 1 загальної камери 4 і зовнішню стінку струминного випромінювача 7 виконують вигнутими по радіусах r1 і r2 із загальним центром О1 (див. Фіг.24). Вн утрішню поверхню стінки струминного випромінювача 7 виконують вигн утою по радіусу r3 , центр О3 якого знаходиться на подовжній осі відвідної труби 9 (див. Фіг.24). По висоті h бічні стінки камери 4, вхідного каналу 12 і стінки струминного випромінювача 7 виконують рівними між собою (див. Фіг.6-7 та Фіг.8-10). Зазначені стінки розміщують вертикально щодо площини повороту потоку рідини. Висоту h стінок виконують постійною і такою, що визначена параметрами вхідного отвору 10, а саме, (h´h) (див. Фіг.8-10 та Фіг.13). Центри всіх циліндричних поверхонь, що утворюють вн утрішню порожнину загальної камери 4, стінок вхідного каналу 12 і струминного випромінювача 7 розташовують в різних точках усередині загальної камери 4 генератора кавітації (див. Фіг.24). Після (або за відповідною технологією) виготовлення корпусу 1 (із загальною камерою 4) у ньому на бічній 2 стінці виконують вхідний отвір 10. При цьому вхідний отвір 10 технологічно виконують квадратного поперечного перерізу (як варіант конструктивного виконання) з параметрами вхідного отвору 10 (h´h) (див. Фіг.8-10 та Фіг.13) (або будь-якого іншого перетину). Також після (або за відповідною технологією) виготовлення корпусу 1 (із загальною камерою 4) у ньому на нижній 3 стінці виготовляють поглиблення 17 для розміщення додаткового прискорювача 15. В геометричній середині поглиблення 17 виконують отвір 18 для проходу вузла кріплення 16 зазначеного додаткового прискорювача 15 (див. Фіг.12-15). Конструктивно поглиблення 17 в нижній 3 стінці корпуса 1 виконують формою і розміром (товщиною f, див. Фіг.13, Фіг.17-20 та Фіг.22), що відповідає силовій основі 20, а отвір 18 (для проходу вузла кріплення 16 додаткового прискорювача 15) виконують в геометричному центрі зазначеного поглиблення 17 (див. Фіг.12). Додатковий прискорювач 15 (див. Фіг.19-21) виконують у вигляді дво х додаткових стр уминних випромінювачів 19, розміщених на силовій основі 20. При цьому силову основу 20 виконують у вигляді диску (див. Фіг.3 та Фіг.19). Вузол кріплення 16 додаткового прискорювача 15 виконують у вигляді, наприклад, штиря, на якому нарізають різьбу 25. Кожний з додаткових стр уминних випромінювачів 19 виконують у вигляді стінки перемінної товщини таким чином, щоб робочі поверхні стінок кожного додаткового струминного випромінювача 19 були окреслені по Ар хімедовій спіралі (див. Фіг.3, Фіг.19 та Фіг.21-22). Один з вільних кінців додаткового струминного випромінювача виконують таким, що сходиться на клин (позиція 23), а другий - закругленим (позиція 24) (див. Фіг.19 та Фіг.21-22). Після виготовлення кришки 5 в ній виконують відвідний отвір 6, при цьому згаданий відвідний отвір 6 виконують круглого поперечного перерізу (див. Фіг.1, Фіг.5 та Фіг.11) діаметром D. Підвідний трубопровід 8 виконують у вигляді тонкостінної конструкції у вигляді усіченого конусу, в якому менший діаметр дорівнює габаритам вхідного отвору 10 (див. Фіг.1-2 та Фіг.5). Конус підвідного трубопроводу 8 виконують таким, що звужується убік вхідного отвору 10, якій виконано на бічній 2 стінці корпуса 1 (див. Фіг.1-2 та Фіг.23-24). Відвідну тр убу 9 виконують у вигляді тонкостінного циліндра (див. Фіг.1-3) з внутрішнім діаметром D, який дорівнює діаметру D відвідного отвору 6, що виконаний на кришці 5 (див. Фіг.1-2, Фіг.5, Фіг.11 та Фіг.21). Конструктивні елементи генератора кавітації, які містять два та більше конструктивних елементів, збирають в єдину конструкцію. Так в єдину конструкцію збирають додатковий прискорювач 15. При цьому вузол кріплення 16 додаткового прискорювача закріплюють на нижній поверхні 21 силової основи 20, яка виконана у вигляді диску, в його геометричному центрі (наприклад, за допомогою зварювання). Додаткові струминні випромінювачі 19 розміщують і жорстко закріплюють (наприклад, за допомогою зварювання) на верхній поверхні 22 диску (позиція 20) симетрично його центра. Причому додаткові струминні випромінювачі 19 розміщують і жорстко закріплюють на верхній поверхні 22 диску так, щоб закруглений кінець 24 додаткового струминного випромінювача 19 був розміщений на обрізі силової основи 20, а загострений (позиція 23) - у площині Z, що проходить через геометричний центр зазначеної силової основи 20 (див. Фіг.22). До того ж, додаткові струминні випромінювачі 19 розміщують і жорстко закріплюють на верхній поверхні 22 диску (позиція 20) так, щоб відстань F між загостреними кінцями 23 додаткових стр уминних випромінювачів 19 в площині Z їх розташування на силовій основі 20 відповідала діаметру D відвідного отвору 6, який виконано в кришці 5 (див. Фіг.11 та Фіг.22). Висоту h стінок додаткових струминних випромінювачів 19 виконують такою, що відповідає висоті h бічних 2 стінок корпуса 1 камери 4, вхідного каналу 12 і стінок струминного випромінювача 7 (див. Фіг.13 та Фіг.19-20), при цьому бічні поверхні стінок додаткових струминних випромінювачів 19 розміщують усередині загальної камери 4 вертикально щодо площини нижньої 3 стінки та кришки 5. Після виготовлення основних конструктивних елементів генератора кавітації проводять його зборку. По-перше (як варіант технологічного процесу), вставляють в отвір 18, що виконаний в геометричному центрі поглиблення 17, вузол кріплення 16, який жорстко приєднаний до силової основи 20, яка виконана (як варіант конструктивного виконання) у вигляді диску. Далі силову основу 20 встановлюють в загальній камері 4 так, щоб вона увійшла у поглиблення 17 (яке виконане в нижній 3 стінці корпуса 1). При розміщенні силової основи 20 у поглибленні 17, верхня поверхня 22 зазначеної силової основи 20 повинна співпадати з внутрішньою поверхнею нижньої 3 стінки корпуса 1. Після того, як силова основа 20 з розміщеними на ній додатковими струминними випромінювачами 19 (а саме, додатковий прискорювач 15) буде встановлена у поглиблення 17, додатковий прискорювач 15 провертають так, щоб площина Z (що проходить через центр О3 силової основи 20 і гострі 23 кінці додаткових стр уминних випромінювачів 19) була паралельною осям підвідного трубопроводу 8 та прямолінійної 14 частини вхідного каналу 12 (див. Фіг.3). При такому установленні додаткового прискорювача 15 заокруглені кінці 24 додаткового струминного випромінювача 19 будуть розташовані в зоні захвата рідини, а загострені кінці 23 додаткового струминного випромінювача 19 будуть розташовані в центральній частині силової основи 20 в зоні виходу рідини з загальної камери поворотного диска (позиція 20) в відвідний отвір 6 кришки 5. Встановивши таким чином додатковий прискорювач 15 у поглибленні 17, силову основу 20 додаткового прискорювача 15 жорстко фіксують до нижньої 3 стінки корпуса 1, наприклад, за допомогою гайки 26, яку нагвинчують на різьбу 25 (що виконана на вузлі кріплення 16 (див. Фіг.15-18). Після цього на корпусі 1 закріплюють кришку 5 (див. Фіг.17), при цьому центр відвідного отвору 6 повинен знаходитись над центром додаткового прискорювача 15 (точка О3) (див. Фі г.22). Продовжують зборку генератора кавітації тим, що закріплюють над відвідним отвором 6 відвідну трубу 9, а підвідний трубопровід 8 закріплюють до вхідного отвору 10, що виконаний на передній бічній 2 стінці корпуса 1. При цьому підвідний трубопровід 8 закріплюють до передньої бічної 2 стінки корпуса 1 стороною, що має менший діаметр конуса. До того ж підвідний трубопровід 8 закріплюють до передньої бічної 2 стінки корпуса 1 так, щоб вісь підвідного трубопроводу 8 співпадала з подовжньою віссю прямолінійної 13 частини вхідного каналу 12 (а саме, підвідний трубопровід 8 приєднують до вхідного отвор у 10 в бічній 2 стінці корпуса 1 камери 4 перпендикулярно площині Q зазначеного вхідного отвору 10). В той же час відвідну трубу 9 закріплюють перпендикулярно площини повороту потоку рідини і осесиметрично відвідного отвору 6 кришки 5. Після закріплення на корпусі 1 підвідного трубопроводу 8, а на кришці 5 - відвідної труби 9, а також розміщення генератора кавітації, який заявляється, на робочому обладнанні, зазначений генератор кавітації є готовим до роботи. Розміщений в технологічній лінії генератор кавітації працює таким чином. Рідина під відповідним тиском по підвідному трубопроводу 8 поступають у вн утрішню порожнину загальної камери 4 корпуса 1, а саме через вхідний отвір 10 квадратного поперечного перерізу у вхідний канал 12. При цьому спочатку рідина з вхідного отвору 10 потрапляє у прямолінійну 13 частину вхідного каналу 12, і далі - у вигнуту 14 частину вхідного каналу 12. На виході з каналу 12 (а саме, з вигнутої 14 частини вхідного каналу 12 в районі вільного кінця 11 струминного випромінювача 7) рідина потрапляє в різко розширену порожнину загальної камери 4 корпуса 1. Фізика явища пояснюється тим, що форма загальної камери 4 корпуса 1 генератора кавітації у вигляді дво х сполучених циліндричних поверхонь різної кривизни та квадратна форма вхідного отвору 10 і вхідного каналу 12, продовженого аж до осі симетрії зовнішнього контуру генератора, приводить до більш різкої зміни напрямку руху рідини та зниження тиску рідини до величини тиску насичених парів, що обумовлює виникнення кавітаційних явищ, які інтенсифікують процеси масообміну. Також зміна довжини вхідного каналу (позиція 12) збільшує товщин у внутрішнього струминного випромінювача 7, що призведе до підвищення терміну роботи генератора кавітації. Продовжуючи свій криволінійний рух рідина попадає в зону додаткового прискорювача 15, де кривизна руху рідини значно зростає. Це відбувається у наслідок обтікання двох додаткових струминних випромінювачів 19 (робочі поверхні яких окреслені по Архімедовій спіралі (хвостова частина 23 яких знаходиться на одній із осі симетрії кола, діаметр якого відповідає діаметру відвідного отвору 6 кришки 5 генератора кавітації). При обтіканні додаткових струминних випромінювачів 19 підвищується швидкість руху рідини, що приводить до більш активного зародження кавітаційних бульбашок, а також дає можливість стабілізувати ви хровий потік рідини в відвідній трубі 9 генератора кавітації. Форма і геометрія підвідного трубопроводу 8, вхідного каналу 12, порожнини загальної камери 4, а також додаткових струминних випромінювачів 19 додаткового прискорювача 15 забезпечують різку зміну направлення руху рідини, а також різке зростання їх швидкості та зниження тиску до величини тиску насичених парів, що обумовлює формування каверн, які замикаються безпосередньо в потоці далеко від робочих поверхонь камери 4 корпуса 1 генератора кавітації. Нестаціонарна хвостова частина каверни генерує поле кавітаційних мікробульбашок, які, при замикані, інтенсифікують процеси масообміну та хімічні перетворення. Створена кавітаційна суміш кавітаційних мікробульбашок з великою швидкістю стабільного вихрового потоку відводиться з загальної камери 4 корпуса 1 через відвідний отвір 6 в кришці 5 і далі через відвідну трубу 9 в технологічну лінію до споживачів. На базі запропонованого генератора кавітації було створено мобільну опитно-промислову установку (ГКС103), яка успішно пройшла промислові випробування на основі яких було отримано слідуючи результати: використання (спалення в котлі типу ДКВР-6,5/13) обводненого до 20% мазуту (марки 100) за допомогою запропонованого генератора кавітації дає до 30% економії палива, а також приводить до значного зниження, в середньому на 40%, викидів в атмосферу канцерогенних речовин. Крім того, лабораторні дослідження дають позитивні результати використовування запропонованого генератора кавітації в системах опалення будинків та споруд (розігрів теплоносіїв в малому колі системи опалення від +10°С до +125°С здійснюється у загальному за 30-45 хвилин), а також інтенсифікації процесів масообміну при отримані різних пальних, в тому числі і збагачення мазутів відходами нафтопереробних заводів та схови щ. Таким чином, застосування запропонованого генератора кавітації, не зважаючи на деяку його конструктивну складність, дозволяє значно знизити енерговитрати на процеси змішування чи розігріву рідин, поліпшити екологічну ситуацію навколишнього середовища, а також підвищити продуктивність відповідних агрегатів, розроблених на основі запропонованого генератора кавітації. Підвищення ефективності застосування генератора кавітації, який заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається за рахунок того, що здійснюється більш різка зміна напрямку руху рідини та зниження тиску рідини до величини тиску насичених парів, що, у свою чергу, обумовлює виникнення кавітаційних явищ, які інтенсифікують процеси масообміну. Підвищення ефективності застосування генератора кавітації, який заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається і за рахунок того, що збільшення довжини вхідного каналу збільшує, у свою чергу, товщин у внутрішнього струминного випромінювача, що подовжує термін роботи генератора кавітації. Підвищення ефективності застосування генератора кавітації, який заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається також і за рахунок того, що збільшено робочий об'єм камери за рахунок зменшення діаметру відвідного отвору в кришці камери. Джерела інформації. 1. Авторське свідоцтво СРСР №316482 "Генератор кавитации", кл. В06В1/20, 1969 -аналог. 2. Патент України на винахід №64225А від 16.02.2004 року "Генератор кавітації", МПК7 F02 М33/00, -аналог. 3. Авторське свідоцтво СРСР №1233578 "Генератор кавитации", МПК7 F02М33/00, -аналог. 4. Патент України на корисну модель №3182 від 15.10.2004 року "Генератор кавітації", МПК7 F02М33/00, прототип.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Generator of cavitation

Автори англійською

Kovalenko Serhii Hryhorovych

Назва патенту російською

Генератор кавитации

Автори російською

Коваленко Сергей Григорьевич

МПК / Мітки

МПК: F02M 33/00

Мітки: кавітації, генератор

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/13-5962-generator-kavitaci.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Генератор кавітації</a>

Подібні патенти