Кавітатор

Винахід має відношення до пристроїв для обробки рідинних матеріалів у гідродинамічному кавітаційному полі і може бути використаний у харчовій, хімічній, нафтохімічній та інших галузях народного господарства. Відомий "Ротаційне - пульсаційний апарат" за № 9718 А кл. В 01 F 7/00, який має статор і ротор з виступами між якими на кулісі рухається рейка з виступами. Відомий також "Пристрій для диспергування сумішей" за № 9719 А кл. В 01 F 7/00, в якому для підсилення помолу компонентів суміші між ротором та статором вільно розміщені мелючи тіла. Основними недоліками вказаних пристроїв є мала продуктивність та низька ефективність по створенню кавітаційних пухирців та кавітаційного ефекту в цілому. Найбільш близьким за технічним рішенням є "Ротаційне - пульсаційний апарат" за № 1033169 А кл. В01F7/28, в якому виступи статора та ротора входять у кругові їх проточки і тим самим підсилюється кавітаційний ефект. Недоліком вказаного технічного рішення є низька його продуктивність. Для усунення вказаних недоліків кавітатор складається з корпусу, робочої камери, дисків статора та ротора, в яких виконані виступи і які чередуються між собою і виконані по концентричним колам. Ротор кавітатора виконаний у вигляді робочого колеса і встановлений на приводному валу. По обидва боки робочого колеса встановлені бокові диски, при цьому, на бокових дисках з однієї сторони, а саме, з боку робочого колеса, виконані виступи по концентричним колам, а між концентричними колами виступів виконані кругові та радіальні проточки. На робочому колесі з обох боків теж , як і на бокових дисках, виконані виступи по концентричним колам та кругові і радіальні проточки, при цьому виступи робочого колеса та бокових дисків входять, відповідно , у їхні кругові проточки. Крім кругових проточок на робочому колесі з обох боків та на бокових дисках з боку робочого колеса виконані радіальні проточки, які виконані по спіралі, при цьому , напрямок спіралей радіальних проточок робочого колеса та бокових дисків виконано протилежним між собою. Виступи робочого колеса та бокових дисків виконані у вигляді клинів, носки яких спрямовані, відповідно, у напрямку обертання робочого колеса та бокових дисків, робочі бокові поверхні клинів виконані криволінійної форми, а в задній частині виступів утворені кавітаційні заглибини. Таким чином, виступи робочого колеса та бокових дисків з їх круговими та радіальними проточками утворюють кавітаційні робочі об'єми. Для спрямованої подачі компонентів суміші на зовнішній стороні кожного бокового диска встановлено колесо турбіни, а у центральній зоні бокових дисків виконані канали , по яким подаються компоненти суміші в кавітаційні робочі об'єми на обробку. Вказані канали з'єднані з робочою поверхнею лопатей турбін на вході рідини, з одного боку, і з кавітаційними робочими об'ємами на виході рідини, з іншого боку. Бокові диски встановлені на трубчати х валах і кінематичне зв'язані між собою, при цьому, напрямок обертання бокових дисків виконано у протилежному напрямку обертання робочого колеса. Для виводу готової продукції з кавітатора на циліндричній частині робочого колеса встановлені лопаті крильчатки. Метою винаходу є підвищення продуктивності та ефективності роботи кавітатора. На фіг. 1 наведена схема кавітатора. На фіг. 2 наведено вид А з фіг. 1, де позначено вигляд по стрілки А на боковий диск з робочої сторони ( з сторони робочого колеса). На фіг. 3 наведено вид В з фіг. 1, де позначено вигляд по стрілки В на робоче колесо кавітатора з сторони бокових дисків. На фіг. 4 наведена схема утворення місцевих ви хорів у кавітаційному робочому об'ємі. Поставлена мета досягається тим, що кавітатор має у своєму складі корпус 1 фіг. 1, робочу камеру 2, патрубки вводу 3 компонентів суміші та виводу готової продукції 4. У робочій камері 2 на валу приводу 5 встановлено робоче колесо 6. По обидва боки робочого колеса 6 встановлені бокові диски 7, на яких з сторони робочого колеса 6 виконані кругові 20 фіг. 2 і радіальні проточки 21 та виступи 15. Радіальні проточки бокових дисків 7 та робочого колеса 6 виконані по спіралі, що забезпечує вирівнювання навантаження на вал приводу 5 кавітатора. Виконання радіальних проточок бокових дисків 7 та робочого колеса 6, відповідно, забезпечує зміщення носків 18 виступів 15 та 16 сумісних рядів між собою. Виступи 15 та 16 бокових дисків 7 та робочого колеса 6 виконані по концентричним колам і чередуються з кільцевими проточками 20 та 22, в які входять, відповідно, виступи 15 та 16, фіг. 3. Виступи 15 бокових дисків 7 та 16 робочого колеса 6 виконані у вигляді клинів, носки 18, яких спрямовані у напрямку їх обертання ( стрілка 17 фіг. 2 та 3 ), а бокові робочі поверхні 19 клинів 15 та 16 бокових дисків 7 та робочого колеса 6 виконані криволінійної форми, а в задній частині клинів 15 та 16 утворені кавітаційні заглибини 25, фіг. 4. Таким чином, на робочому колесі 6 з обох боків, як і на бокових дисках 7, виконані виступи 16, кругові 22, фіг. 3 та радіальні проточки. Причому , у кругові проточки 22 робочого колеса 6 входять виступи 15 бокових дисків 7 і навпаки - у кругові проточки 20 бокових дисків 7 входять виступи 16 робочого колеса 6, фіг. 1. На зовнішній стороні кожного бокового диска 7 фіг. 1 встановлено колесо турбіни 8, а у центральній зоні бокових дисків 7 виконані канали 9 ,фіг. 1 та 2. Робочі поверхні лопатей турбін 8 з'єднані з каналами 9 бокових дисків 7, які розташовані у центральній їх частині. Виступи 15 та 16 бокових дисків 7 та робочого колеса 6 з їх круговими 20 і 22 та радіальними проточками 21 утворюють кавітаційні робочі об'єми, з якими з'єднана робоча поверхня лопатей турбін 8 через канали 9, які розташовані у центральній зоні бокових дисків 7. Бокові диски 7 з круговими 20 та радіальними проточками 21 і виступами 15, якими бокові диски 7 входять у кругові проточки 22 робочого колеса 6, з одного боку, та колесами турбін 8 з лопатями та каналами 9 встановлені на трубчати х валах 10 і кінематичне пов'язані між собою проміжним валом 11 та передачею 23. Шестеренчаста передача 12, яка зв'язує проміжний вал 11 та вал приводу 5 забезпечує протилежний напрямок обертання бокових дисків 7 по відношенню до напрямку обертання робочого колеса 6, яке встановлено на приводному валу 5. Привід кавітатора здійснюється від двигуна 13. Для виводу готової продукції з кавітатора у патрубок 4 на циліндричній частині робочого колеса 6 встановлені лопаті 14 крильчатки. Кавітатор працює таким чином. Вал приводу 5 обертається від двигуна 13. Разом з валом приводу 5 обертається робоче колесо 6, яке встановлено на ньому. При обертанні приводного валу 5 разом з ним обертаються шестерні передачі 12, які передають обертальний момент проміжному валу 11. При цьому , завдяки шестеренчастої передачі 12 проміжний вал 11 обертається у протилежному напрямку від напрямку обертання валу приводу 5. Проміжний вал 11 через передачу 23, яка може бути пасовою, ланцюговою та іншою, приводить в обертальний рух тр убчасті вали 10, на яких змонтовані бокові диски 7 з колесами 8 турбін. Така кінематична схема передач забезпечує бокові диски 7, які кінематичне зв'язані між собою і встановлені на трубчатих вала х 10, можливістю обертатися у протилежному напрямку обертанню робочого колеса 6, тобто, реверсивний напрямок обертання робочого колеса 6 по відношенню до бокових дисків 7, від одного двигуна 13. Встановлення бокових дисків 7 по обидва боки робочого колеса 6 дає можливість при одних і тих же габаритних розмірах кавітатора підвищити його продуктивність. При обертанні робочого колеса 6 та бокових дисків 7 у протилежних напрямках, при наймі , у два патрубки 3 вводу суміші подається рідинна суміш, яка лопатями турбін 8 спрямовується у канали 9 бокових дисків 7. Робочі поверхні лопатей турбін 8 з'єднані з каналами 9 бокових дисків 7 таким чином, що лопаті турбін 8 збирають рідинну суміш і спрямовують її у проміжок між виступами 15 та 16 бокових дисків 7 та робочого колеса 6. Для підвищення ефективності кавітаційних процесів при обробки рідинних матеріалів у гідродинамічному кавітаційному полі виступи 16 та 15 робочого колеса 6 та бокових дисків 7 з їх круговими 20 і 22 та радіальними проточками утворюють кавітаційні робочі об'єми. У кавітаційних робочих об'ємах для підвищення кавітаційних ефектів бокові робочі поверхні 19 виступів 15 бокових дисків 7 та виступів 16 робочого колеса 6 виконані криволінійними за формою, що забезпечує утворенню місцевих вихорів ( стрілки 24 на фіг. 4 ) при проходженні виступів 16 робочого колеса 6 повз виступи 15 бокових дисків 7. В задній частині виступів 15 бокових дисків 7 та виступів 16 робочого колеса 6 виконані кавітаційні заглибини 25, в яких утворюється зона пониженого тиску. При взаємному переміщенні виступів 15 бокових дисків 7 відносно виступів 16 робочого колеса 6 утворюються місцеві вихори 24, які після проходження виступів 15 повз виступи 16 поділяються і кожна з їх частин потрапляє у зону пониженого тиску (зона кавітаційних заглибин 25), де відбувається інтенсивне "зхлопування" пухирців, які утворилися у зоні місцевих вихорів 24. Утворення місцевих вихорів 24, фіг. 4 підвищує кавітаційні ефекти і сприяє утворенню більшої кількості каверн або пухирців, що сприяє створенню нових центрів кавітації і більш ретельному обробітку рідинних матеріалів у гідродинамічному кавітаційному полі. Утворення місцевих вихорів 24, їх розподіл на частини і подача частин вихорів в зону кавітаційних заглибин (зона пониженого тиску) відбувається при кожній "зустрічі" будь якого виступу 15 бокових дисків 7 з будь яким виступом 16 робочого колеса 6. А відомо, що в 1 мм може утворитися від 1000 до 100000 пухирців. Широкий діапазон, майже у 100 разів, між мінімальною та максимальною їх кількістю дозволяє винайти підстави реконструкції існуючих та створенню нових за конструкцією кавітаційних апаратів. Наявність кавітаційних заглибин 25 в задній частині виступів 15 та 16 бокових дисків 7 та робочого колеса 6 сприяє додаткової кількості "зхлопувань" пухирців, що підвищує е фективність технологічного процесу. "Зхлопування" кавітаційних пухирців супроводжується різними фізико-хімічними процесами - локальним підвищенням тиску до 7000 атм. і температури до 10 000 град.(С), виникненням електромагнітних полів, тощо. При подальшому обертанні робочого колеса 6 та бокових дисків 7 рідинна суміш переміщується під дією відцентрових сил у периферійну зону робочого колеса 6 і за допомогою лопатей 14 виводиться у патр убок виводу 4 у вигляді готової продукції. Конструктивна схема та нові ознаки, які відрізняють кавітатор від аналогічних технічних рішень дозволять підвищити продуктивність та ефективність кавітаційних процесів по обробітку рідинних сумішів у гідродинамічному кавітаційному полі з отриманням готової продукції з новими властивостями, які суттєво відрізняють її за властивостям від вихідної рідинної суміші.