Кавітаційний апарат

Кавітаційний апарат, що містить робочу камеру, який відрізняється тим, що він 3 підвищити ефективність фізико-хімічних процесів у рідинах. Однак недоліком кавітаційного апарата, узятого за прототип, є те, що в ньому частота ультразвукових коливань у рідині залежить від частоти обертання ротора, що залежить від технічних можливостей приводу обертання ротора, які обмежені технічними характеристиками використовуваних електродвигунів, максимальна синхронна частота обертання яких дорівнює 3000 оборотів у хвилину. Це не дозволяє створити в рідині ультразвукові коливання суттєво більш високої частоти в порівнянні з аналогом і не дозволяє суттєво підвищити ефективність фізикохімічних процесів у рідинах. Крім того, недоліком прототипу є складність конструкції, викликана наявністю обертових частин. В основу заявленої корисної моделі поставлено задачу створення кавітаційного апарата, що забезпечує суттєве підвищення ефективності фізико-хімічних процесів у рідинах і спрощує його конструкцію. Зазначений технічний результат досягається тим, що кавітаційний апарат, який містить робочу камеру, оснащений вихровими гідродинамічними перетворювачами, виконаними кожний у вигляді двох циліндричних камер різного діаметра й тангенціального до камери більшого діаметра підвідного каналу при цьому камери меншого діаметра вихрових гідродинамічних перетворювачів сполучені з робочою камерою, а робоча камера виконана у вигляді кавітаційного реактора з порожниною у вигляді тіла обертання. Між сукупністю ознак заявленої корисної моделі, як вона охарактеризована вище й у формулі корисної моделі, і одержуваним новим технічним результатом існує причиннонаслідковий зв’язок. Виключення із зазначеної нової сукупності ознак хоча б однієї ознаки не забезпечує досягнення нового технічного результату, що полягає в суттєвому підвищенні ефективності фізико-хімічних процесів у рідині й у спрощенні конструкції кавітаційного апарата. Отже, зазначені ознаки є суттєвими, тому що кожна з них, окремо взята, необхідна, а всі, разом узяті, достатні для того, щоб відрізнити даний об’єкт корисної моделі від всіх інших об’єктів того ж призначення й одержати новий технічний результат при його використанні. Сутність корисної моделі пояснюється графічними матеріалами, де: на Фіг. 1 зображений загальний вигляд кавітаційного апарата; на Фіг.2 - розріз по А-А на Фіг. 1. Кавітаційний апарат містить робочу камеру 1 і вихрові гідродинамічні перетворювачі 2, виконані у вигляді двох циліндричних камер різного діаметра: камери 3 більшого діаметра й камери 4 меншого діаметра, - і тангенціального до камери 3 більшого діаметра підвідного каналу 5. Камери 4 меншого діаметра вихрових гідродинамічних перетворювачів 2 сполучені з робочою камерою 1. Робоча камера 1 виконана у вигляді кавітаційного 16659 4 реактора з порожниною 6 у вигляді сфери, тобто тіла обертання. Кавітаційний апарат містить також колектор 7, з яким за допомогою патрубків 8 сполучені підвідні канали 5 вихрових гідродинамічних перетворювачів 2. Порожнина 6 кавітаційного реактора через патрубки 9 і 10, трубопроводи 11 і 12 і вентилі 13 і 14 сполучена з баком 15 для прийому обробленої рідини. З колектором 7 через трубопровід 16 з’єднаний насос 17, що приводиться в дію двигуном 18. Вентиль 19 призначений для з’єднання усмоктувального патрубка 20 насоса 17 із джерелом оброблюваної рідини (на кресленнях не показаним), що піддається фізико-хімічній обробці. До донної частини бака 15 приєднаний вентиль 21 зі зливальним патрубком 22, призначений для зливання обробленої рідини. У наведеному прикладі конкретного виконання кавітаційного апарата порожнина 6 кавітаційного реактора (робочої камери 1) виконана у вигляді сфери. Ця порожнина може бути виконана у вигляді циліндричної порожнини, порожнини, утвореної двома зверненими один до одному більшими основами усічених конусів, порожнини у вигляді еліпсоїда обертання й іншого виду. Кавітаційний апарат працює в такий спосіб. Перед початком роботи кавітаційного апарата відкривають вентилі 13, 14 і 19 і закривають вентиль 21. Після цього вмикають двигун 18 і пускають у хід насос 17. Оброблювана рідина насосом 17 забирається із джерела оброблюваної рідини й через трубопровід 16 подається під тиском у колектор 7, а з нього через патрубки 8 і підвідні канали 5 у камери 3 вихрових гідродинамічних перетворювачів 2. Так як підвідні канали 5 спрямовані тангенціальне до камер 3, у цих камерах виникає обертовий рух оброблюваної рідини. З камер 3 обертова оброблювана рідина надходить у камери 4 меншого діаметра, де обертання її підсилюється. З камер 4 виходить переривчастий струмінь оброблюваної рідини, що випромінює ультразвукові коливання. Таким чином, відбувається перетворення енергії рідини, що рухається, в енергію ультразвукових коливань. Частота виникаючих в оброблюваній рідині ультразвукових коливань залежить від швидкості її руху в підвідних каналах 5, діаметрів камер 3 і 4. Вибираючи відповідним чином швидкість руху оброблюваної рідини, розміри підвідних каналів 5 і діаметри камер 3 і 4, створюють такий режим руху оброблюваної рідини, при якому частота ультразвукових коливань у ній досягає 2500030000Гц. Під впливом ультразвукових коливань високої частоти в оброблюваній рідині виникає інтенсивна ультразвукова кавітація на виході з камер 4, що сприяє ефективному проведенню фізико-хімічних процесів в оброблюваній рідині. При виході оброблюваної рідини з підвідних каналів 5 у порожнину 6 кавітаційного реактора відбувається різке падіння тиску в ній і одночасне зіткнення струменів оброблюваної рідини, що додатково інтенсифікує ультразвукову кавітацію в ній і інтенсивне її перемішування. Це суттєво 5 16659 підвищує ефективність фізико-хімічних процесів в оброблюваній рідині. Оброблена рідина з порожнини б кавітаційного реактора через трубопроводи 11 і 12 і вентилі 13 і 14 надходить у бак 15. Процес обробки рідини регулюють вентилями 13 і 14. Після заповнення бака 15 обробленою рідиною вимикають двигун 18, закривають вентиль 19, відкривають вентиль 21 і через патрубок 22 зливають оброблену рідину в ємності для її зберігання й наступного використання. Після цього процес обробки рідини повторюють. Так як під дією ультразвукової кавітації бактеріальна флора в рідині знищується, кавітаційний апарат може бути використаний для знезаражування стічних і фекальних вод. Так як під дією ультразвукової кавітації оброблювана рідина інтенсивно нагрівається, кавітаційний апарат може бути використаний для одержання теплової енергії. Таким чином, завдяки тому що кавітаційний апарат, що містить робочу камеру, оснащений Комп’ютерна верстка О. Чепелев 6 вихровими гідродинамічними перетворювачами, виконаними кожний у вигляді двох циліндричних камер різного діаметра й тангенціального до камери більшого діаметра тангенціального каналу, при цьому камери меншого діаметра вихрових гідродинамічних перетворювачів сполучені з робочою камерою, а робоча камера виконана у вигляді кавітаційного реактора з порожниною у вигляді тіла обертання, суттєво підвищується ефективність змішування, емульгування, гомогенізації й інших фізико-хімічних процесів в оброблюваних рідинах, ефективність знезаражування стічних і фекальних вод і ефективність одержання теплової енергії. Крім того, завдяки тому що в кавітаційному апараті відсутні рухливі елементи (за винятком двигуна й насоса), значно спрощується його конструкція. Розроблено конструкторську документацію кавітаційного апарата, виготовлений і випробуваний дослідний зразок. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601