ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР И ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО РЕАКТОРА (ВАРИАНТЫ)
HYDRODYNAMIC GENERATOR AND INTERNAL STRUCTURE OF REACTOR (VERSIONS)

Изобретение относится к устройствам для создания вибраций в потоке текучей среды и может быть использовано в химической, горной и других отраслях промышленности при обработке однофазных или многофазных сред с целью их перемешивания и диспергирования фаз.
Известны гидродинамические генераторы для обработки жидких сред, включающие корпус, струеформирующую насадку и консольно закрепленный в корпусе резонатор в виде стержня или пластины (SU 1020663, F15B 21/12, 1983; SU 1209949, F15B 21/12, 1986; SU 1498992, F15B 21/12, 1989; RU 2169625, F15B 21/12, 2001). Прохождение турбулентного потока среды через корпус возбуждает колебания резонатора, способствующие перемешиванию среды и диспергированию фаз в многофазном потоке.
Наиболее близким к предложенному является известный гидродинамический генератор для обработки текучих сред, включающий корпус с насадкой, содержащей струеформирующее отверстие, и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор (SU 1789794, F15B 21/12, 1993). Недостатком данного генератора является значительная сложность изготовления.
Известно внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой фаз, содержащее расположенные под опорной решеткой контактные устройства, каждое из которых представляет собой закрепленную верхним концом в опорной решетке вертикальную трубу, разделенную на опускной и подъемный элементы внутренней вертикальной перегородкой, которая в верхней части вплотную примыкает к опорной решетке, а в нижней части не достигает нижнего заглушенного конца трубы (RU 2114691, В01J 10/00, 1998).
Наиболее близким к первому варианту предложенного внутреннего устройства реактора является внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке и расположенных под ней контактных устройств, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых опускного и подъемного элементов, соединенных между собой U-образным трубчатым элементом того же диаметра, причем опускной элемент выполнен заглушенным сверху с входными отверстиями для жидкости и газа на боковой поверхности верхней части, а подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для вывода газожидкостной смеси (RU 2168355, В01J 10/00, 19/00, 2001).
Наиболее близким ко второму варианту предложенного внутреннего устройства реактора является внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке и расположенных над ней контактных устройств, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых подъемного и опускного элементов, соединенных между собой U-образным трубчатым элементом того же диаметра, причем подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для входа жидкости и газа, а опускной элемент выполнен заглушенным снизу с выходными отверстиями для газожидкостной смеси на боковой поверхности нижней части (RU 2261141, В01J 10/00, 2005).
Все указанные внутренние устройства реакторов для взаимодействия газовой и жидкой сред характеризуются недостаточно высокой эффективностью взаимодействия фаз.
Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в создании возможно более простой конструкции гидродинамического генератора, который может быть частью более сложного аппарата.
Для решения поставленной задачи предложен гидродинамический генератор для обработки текучих сред, включающий корпус, струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор.
При этом корпус выполнен в виде трубы, а пластина-резонатор имеет два выступа, дугообразно загнутые в противоположные стороны таким образом, что вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластины.
Для решения поставленной задачи предложены также варианты внутреннего устройства реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред.
В одном из вариантов предложено внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке и расположенных под ней контактных устройств, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых опускного и подъемного элементов, соединенных между собой U-образным трубчатым элементом того же диаметра, причем опускной элемент выполнен заглушенным сверху с входными отверстиями для жидкости и газа на боковой поверхности верхней части, а подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для вывода газожидкостной смеси, при этом контактное устройство содержит вблизи входных отверстий трубчатого опускного элемента гидродинамический генератор, включающий корпус в виде трубы, являющейся участком опускного элемента, струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор с двумя выступами, дугообразно загнутыми в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластины.
В другом варианте предложено внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке и расположенных над ней контактных устройств, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых подъемного и опускного элементов, соединенных между собой U-образным трубчатым элементом того же диаметра, причем подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для входа жидкости и газа, а опускной элемент выполнен заглушенным снизу с выходными отверстиями для газожидкостной смеси на боковой поверхности нижней части, при этом контактное устройство содержит вблизи входного отверстия трубчатого подъемного элемента гидродинамический генератор, включающий корпус в виде трубы, являющейся участком подъемного элемента, струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор с двумя выступами, дугообразно загнутыми в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластины.
Получаемый технический результат состоит в повышении эффективности перемешивания жидкой или содержащей жидкую фазу многофазной среды.
Сущность изобретения иллюстрируется приложенными фиг.1-7. На фиг.1 изображен в продольном разрезе гидродинамический генератор, являющийся конкретным воплощением изобретения; на фиг.2 - продольный разрез гидродинамического генератора, показанного на фиг.1, по линии А-А; на фиг.3 - поперечный разрез гидродинамического генератора; на фиг.4 изображен в продольном разрезе реактор для взаимодействия газовой и жидкой сред с установленным в нем внутренним устройством по первому варианту; на фиг.5 - в продольном разрезе входящее в состав этого реактора контактное устройство; на фиг.6 изображен в продольном разрезе реактор для взаимодействия газовой и жидкой сред с установленным в нем внутренним устройством по второму варианту; на фиг.7 - в продольном разрезе входящее в состав этого реактора контактное устройство.
В соответствии с фиг.1-3 гидродинамический генератор содержит корпус 1 в виде трубы, соединенную с корпусом и соосную ему насадку 2, которая с помощью щелевого отверстия формирует струю текучей среды, и пластину-резонатор 3, консольно установленную в корпусе 1 свободным концом навстречу струе текучей среды. Пластина-резонатор 3 изготовлена из плоской Т-образной заготовки путем дугообразного отгибания в противоположные стороны выступов 4 пластины, образующих перекладину буквы Т. Указанные выступы отогнуты таким образом, что в плане эта часть пластины образует контур, вписывающийся в окружность поперечного сечения трубы корпуса 1. При этом диаметр контура в свободном состоянии должен незначительно превышать внутренний диаметр трубы, с тем чтобы пластину можно было ввести в трубу, предварительно сжав отогнутые выступы. Введенная в трубу пластина удерживается в ней благодаря упругости сжатых при введении выступов.
При работе генератора прохождение через трубу 1 турбулизованного потока среды возбуждает колебания пластины-резонатора 3, способствующие перемешиванию среды и диспергированию фаз в многофазном потоке.
В соответствии с фиг.4 реактор состоит из вертикального корпуса 5 с патрубками ввода 6, 7 и 8 жидких и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции 9, распределительного устройства 10, горизонтальных перфорированных перегородок 11 и контактных устройств 12, выполненных из труб постоянного сечения. Контактные устройства закреплены в опорной решетке 13 и расположены под ней.
В соответствии с фиг.5 каждое контактное устройство 12 состоит из двух вертикальных трубчатых элементов - опускного 14 и подъемного 15. Элементы 14 и 15 в нижней части соединены между собой U-образным трубчатым элементом 16 того же диаметра. Элементы 14 и 15 закреплены своими верхними концами в опорной решетке 13. На боковой стенке опускного элемента 14 под опорной решеткой 13 расположены входные отверстия для газовой фазы 17 и для жидкой фазы 18, размещенные равномерно по окружности трубы. Входные отверстия для газовой фазы 17 расположены выше входных отверстий для жидкой фазы 18. Верхний конец опускного элемента 14 снабжен заглушкой 19, расположенной внутри трубы. Выходное отверстие 20 подъемного элемента 15 расположено на опорной решетке 13. Контактное устройство 12 содержит вблизи входных отверстий 17 и 18 гидродинамический генератор. Генератор включает корпус 1 в виде трубы, являющейся участком опускного элемента 14, струеформирующую насадку 2 и консольную пластину-резонатор 3, изготовленную из плоской Т-образной заготовки путем дугообразного отгибания в противоположные стороны выступов 4 пластины, образующих перекладину буквы Т.
В соответствии с фиг.6 реактор состоит из вертикального корпуса 5 с патрубками ввода 6, 7 и 8 жидких и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции 9, распределительного устройства 10, горизонтальных перфорированных перегородок 11 и контактных устройств 12, выполненных из труб постоянного сечения и закрепленных в опорной решетке 13. Контактные устройства расположены над опорной решеткой в нижней трети реактора, где количество газовой фазы велико.
В соответствии с фиг.7 каждое контактное устройство 12 состоит из двух вертикальных трубчатых элементов - подъемного 15 и опускного 14. Элементы 14 и 15 в верхней части соединены между собой U-образным трубчатым элементом 16 того же диаметра. Элементы 14 и 15 закреплены своими нижними концами в опорной решетке 13. Подъемный элемент 15 имеет отверстие 21 на опорной решетке для входа жидкости и газа, у опускного элемента 14 отверстие перекрыто заглушкой 22. На боковой поверхности нижней части опускного элемента над опорной решеткой 13 равномерно по окружности трубы расположены отверстия 23 для выхода газожидкостной смеси. В опорной решетке 13 имеются дренажные отверстия 24 для слива реакционной смеси при остановках технологического процесса. Контактное устройство 12 содержит вблизи входного отверстия 21 гидродинамический генератор. Генератор включает корпус 1 в виде трубы, являющейся участком подъемного элемента 15, струеформирующую насадку 2 и консольную пластину-резонатор 3, изготовленную из плоской Т-образной заготовки путем дугообразного отгибания в противоположные стороны выступов 4 пластины, образующих перекладину буквы Т.
При работе реактора (в обоих вариантах) прохождение турбулизованного газожидкостного потока через гидродинамический генератор, где расположена пластина-резонатор 3, возбуждает колебания последней, способствующие диспергированию фаз.