Генератор кавітації

Винахід відноситься до області кавітаційної обробки рідин, емульсій, суспензій і може застосовуватись в різноманітних технологічних процесах (підготовка важких рідких палив для спалювання в енергетичних установках, диспергування домішок в целюлозно-паперових, азбоцементних, харчових, хімічних виробництвах, знешкодження бактерій при обробці осадів міських і промислових стічних вод і ін.). Відомий генератор коливань тиску води (див.AC CPCP №505444, В06В1/18, 1978р.), який містить трубку Вентурі з проточною частиною у вигляді тіла обертання і з дифузорною частиною, яка має кут розкриття більше 15°, вхідний та вихідний трубопроводи з регулювальними дроселями, причому відношення діаметра вихідного трубопроводу до діаметра критичного перерізу трубки Вентурі більше чотирьох, а відбір коливань води здійснюється через трубопровід, розміщений перпендикулярно до осі вихідного трубопроводу після трубки Вентурі. Недоліками такого генератора коливань тиску води є наявність складних, важких і енергомістких регулюючих дроселів, низька ефективність кавітаційного поля і установки в цілому через використання в конструкції малоефективного розгінного пристрою і жорсткого з'єднання вхідного і вихідного трубопроводів з трубкою Вентурі. Відомий генератор коливань тиску рідини (див.АС CPCP №1232296, В06В1/18, 1986р.), в якому вхідний трубопровід з'єднаний з трубкою Вентурі, проточна частина якої виконана у вигляді тіла обертання. Дифузорна частина трубки Вентурі виконана з кутом розкриття більше 15°. Довжина циліндричної частини трубки Вентурі прийнята 0,6¸2,0 її діаметра, а вхід в циліндричну частину виконаний з закругленою кромкою радіусом 0,26¸0,35 цього ж діаметра. Вихідний трубопровід з'єднаний з дифузорною частиною трубки Вентурі і має відношення свого діаметра до діаметра циліндричної частини більше чотирьох. Недоліками такого генератора коливань тиску рідини є наявність складних, важких і енергомістких регулюючих дроселів, низька ефективність кавітаційного поля і установки в цілому через використання в конструкції малоефективного розгінного пристрою і жорсткого з'єднання вхідного і вихідного трубопроводів з трубкою Вентурі. Найближчим до запропонованого є пристрій для отримання імпульсів тиску рідини (див.АС CPCP №1466808, В06В1/18, 1989р.), який містить трубку Вентурі, жорстко приєднаних до нею вхідного і вихідного трубопроводів та акустичний резонатор з повздовжніми, паралельно осі прорізами, розміщеним навпроти трубки Вентурі. Недоліками такого генератора коливань тиску води є низька ефективність кавітаційного поля і установки в цілому через використання в конструкції малоефективного розгінного пристрою і жорсткого з'єднання акустичного резонатора з трубкою Вентурі. Задача винаходу - підвищення ефективності роботи генератора кавітації. Технічний результат досягається тим, що в генераторі кавітації, який містить вхідний і вихідний трубопроводи, акустичний резонатор, розміщений навпроти дифузора трубки Вентурі, трубопровід підводу рідини з'єднаний з трубкою Вентурі кожухом, у кожусі між трубопроводом підводу рідини і трубкою Вентурі розміщений патрубок з розгінним пристроєм, патрубок з'єднаний з трубопроводом підводу рідини пружним елементом, розгінний пристрій жорстко закріплений на патрубку і складається з послідовно з'єднаних коноїдального сопла, дифузорного дозвукового і циліндричного надзвукового насадок, циліндричний надзвуковий насадок співвісно введений у циліндричну ділянку трубки Вентурі і підвішений на пружному пристрої, який складається з зовнішнього і внутрішнього концентричних кілець, з'єднаних, осесиметрично розміщеними, двома і більше пружинами, причому зовнішнє кільце закріплене на вхідному дифузорі трубки Вентурі, а внутрішнє кільце охоплює надзвуковий насадок. Таке виконання генератора кавітації дозволяє підвищити ефективність його роботи. На фіг.1 показано схематичне зображення генератора кавітації, загальний вигляд; на фіг.2 показано те, що показано на фіг.1, переріз А-А. Генератор кавітації складається з трубопроводу підводу рідини 1, патрубка 2, коноїдального сопла 3, дозвукової насадки 4, надзвукової насадки 5, циліндричної 6 і дифузорної 7 частини динамічної гальмівної ділянки, трубопроводу відводу рідини 8, пружного елемента 9, пружного пристрою 10 і кожуха 11. Послідовно з'єднані між собою коноїдальне сопло 3, дозвукова 4 і надзвукова 5 насадки утворюють розгінний пристрій, який вхідним торцем 12 жорстко приєднаний до патрубка 2. Патрубок 2 з'єднаний з вхідним трубопроводом 1 за допомогою пружного елемента 9, так що вихідний торець 13 надзвукової насадки 5 співвісно введений у внутрішню порожнину циліндра 6 трубки Вентурі і підвішений на пружному пристрої 10, який складається з зовнішнього кільця 14, внутрішнього кільця 15 і пружин 16. Зовнішнє кільце 14 закріплене на вхідному дифузорі трубки Вентурі, а внутрішнє кільце 15 охоплює надзвуковий насадок 5. Розгінний пристрій разом з патрубком охоплений жорстким герметичним кожухом 11, який з'єднує циліндричну частину 6 динамічної гальмівної ділянки трубки Вентурі з трубопроводом 1 підводу рідини. Генератор кавітації працює наступним чином. Рідина подається з трубопроводу 1 в патрубок 2, де формується струмина 17. В коноїдальному соплі 3 рідина розганяється так, що у його вихідному перерізі 18 виникають кавітаційні бульбашки. В дозвуковому дифузорному насадку 4 бульбашки ростуть в діаметрі, від чого концентрація паро-газової фази рідини збільшується до величини 0,5 і швидкість потоку рідини в перерізі 19 насадку 4 досягає значення швидкості звуку. В циліндричному надзвуковому насадку 5 концентрація паро-газової фази рідини збільшується до величини 0,6¸0,7, а швидкість потоку рідини зростає до числа Маха – Ма=2,0¸2,5. При цих значеннях числа Маха і через пульсацію потоку рідини від коливань розгінного пристрою забезпечується формування бульбашок з оптимальним діаметром для їх жорсткого колапсу (схлопування). Необхідні по амплітуді і частоті коливання розгінного пристрою здійснюються завдяки з'єднанню патрубка 2 з вхідним трубопроводом 1 за допомогою пружного елемента 9 і пружного пристрою 10, на якому підвішений надзвуковий насадок 5 і під дією асиметрії вектора тяги потоку, який витікає із насадки 5 розгінного пристрою. Попадаючи у циліндричну частину 6 трубки Вентурі, бульбашки колапсують (схлопують), утворюючи необхідне кавітаційне поле. В дифузорі 7 потік стабілізується і по трубопроводу 8 подається споживачу. Таке виконання генератора кавітації де розгінний пристрій з'єднаний з вхідним трубопроводом через патрубок та пружний елемент і пружний пристрій дозволяє підвищити ефективність його роботи.