ГЕНЕРАТОР КАВИТАЦИИ

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к кавитационным аппаратам и может быть использована в системах отопления домов и сооружений для нагревания жидкостей, а также для интенсификации технологических процессов получения топливных смесей, особенно мазута.
Известен генератор кавитации, содержащий подводной трубопровод, общую камеру с основным струйным излучателем, изготовленным в виде криволинейных сопел, образованных двумя стенками с выходными кройками, расположенными по форме спирали Архимеда, дополнительного излучателя, стенки сопел которого изготовлены с направлением спирали противоположно спирали основного излучателя, и соединенную с общей камерой отводную трубу (см. Авторское свидетельство СССР №316482 "Генератор кавитации", кл. В 06 В 1/20, 1969).
К недостаткам известного генератора кавитации относится то, что существующая конструкция является очень сложной по изготовлению и
монтажу конструктивных элементов, а наличие обтекаемых тел приводит к кавитационной эрозии рабочих поверхностей излучателей и камер.
Известен генератор кавитации, содержащий подводной трубопровод, общую камеру в виде двух соединенных цилиндрических поверхностей разной кривизны с основным струйным излучателем, и соединенную с общей камерой отводную трубу (см. Патент Украины на изобретение №64225А от 16.02.2004 года «Генератор кавитации», МПК 7 F 02 М 33/00).
К недостаткам известного генератора кавитации относится то, что в конструкции использован относительно плавный переход жидкости из входного канала в общую камеру, что обуславливает не такое резкое, как желательно, снижение давления, необходимого для зарождения в жидкости большого количества кавитационных пузырей. К недостаткам известного генератора кавитации относится и то, что существует возможность сгиба внутреннего излучателя в связи с его малой толщиной (и, как следствие, недостаточной жесткостью).
Известен генератор кавитации, содержащий общую камеру, струйный излучатель, расположенный внутри камеры, подводной трубопровод и отводную трубу, размещенную снаружи корпуса камеры и соединенные с внутренней пустотой через отверстия в стенках корпуса камеры, при этом струйный излучатель выполнен в виде стенки, при этом свободный конец стенки выполнен в виде внешних поверхностей, сходящихся на клин (см. Авторское свидетельство СССР №1233578 «Генератор кавитации», МПК 7 F 02 М 33/00).
К недостаткам известного генератора кавитации относится то, что в конструкции использован относительно плавный переход жидкости из входного канала в общую камеру, что обуславливает не такое резкое, как желательно, снижение давления, необходимого для зарождения в жидкости большого количества кавитационных пузырей. К недостаткам известного генератора кавитации относится и то, что существует возможность сгиба
внутреннего излучателя в связи с его малой толщиной (и, как следствие, недостаточной жесткостью).
Наиболее близкой полезной моделью, как по сущности, так и по решаемым задачам, выбранная за прототип, является генератор кавитации, содержащий корпус, состоящий из боковых и нижних стенок, внутренняя поверхность которых создает общую камеру, крышку с выполненным на ней отводным отверстием, струйный излучатель, расположенный внутри указанной камеры, подводной трубопровод и отводную трубу, размещенные снаружи корпуса камеры и соединенные с внутренней пустотой камеры через отверстия, выполненные соответственно в боковой стенке корпуса камеры и крышки, при этом струйный излучатель выполнен в виде стенки, свободный конец стенки выполнен в виде внешних поверхностей, сходящихся на клин, камера выполнена в виде двух соединенных цилиндрических поверхностей разной кривизны и входного канала, разделенных стенками струйного излучателя, подводной трубопровод присоединен к отверстию в боковой стене корпуса камеры перпендикулярно плоскости указанного входного отверстия, отводная труба размещена перпендикулярно плоскости поворота потока жидкости и ассиметрично отводному отверстию крышки, входное отверстие выполнено квадратного или любого другого сечения, входной канал выполнен постоянного квадратного поперечного сечения по всей своей длине, причем, входной канал состоит из двух соединенных между собой частей - прямолинейной и выгнутой по радиусу, прямолинейная часть канала соединена с входным отверстием, выгнутая часть канала соединена с указанной прямолинейной частью канала и заканчивается на грани соединения на клин боковых поверхностей стенок струйного излучателя, боковыми стенками входного канала являются, соответственно, внешняя стенка струйного излучателя и внутренняя стенка корпуса камеры, внутренняя стенка корпуса камеры и внешняя стенка струйного излучателя выгнуты по радиусам с общим центром, внутренняя поверхность стенки струйного излучателя выполнена выгнутой по радиусу, центр которого
находиться на продольной оси отводной трубы, высота боковых стенок камеры, входного канала и стенок струйного излучателя равны между собой, указанные стенки размещены вертикально относительно плоскости поворота потока жидкости, высота стенок постоянна и определена параметрами входного отверстия, центры всех цилиндрических поверхностей, создающих пустоту камеры, стенок входного канала и струйного излучателя расположены в разных точках внутри камеры генератора кавитации (см. Патент Украины на полезную модель №3182 от 15.10.2004 года «Генератор кавитации», МПК 7 F 02 М 33/00).
К недостаткам известного генератора кавитации, выбранного за прототип, относится то, что существующая конструкция является очень сложной по изготовлению и монтажу конструктивных элементов, а наличие обтекаемых тел приводит к кавитационной эрозии рабочих поверхностей излучателей и камер. К недостаткам известного генератора кавитации, выбранного за прототип, относится и то, что в конструкции использован относительно плавный переход жидкости из входного канала в общую камеру, что обуславливает не такое резкое, как желательно, снижение давления, необходимое для зарождения в жидкости большого количества кавитационных пузырей. К недостаткам известного генератора кавитации относится также и то, что существует возможность под давлением жидкости сгиба внутреннего излучателя в связи с его малой толщиной (и, как следствие, недостаточной жесткостью).
В основу полезной модели положена задача путем установления в общей камере дополнительного ускорителя, смены длины входного отверстия, его геометрии и геометрии внутреннего струйного излучателя обеспечить более резкую смену скорости и давления жидкостей, что обуславливает интенсивное зарождение кавитационных микропузырей.
Сущность полезной модели в генераторе кавитации, содержащем корпус, состоящий из боковых и нижних стенок, внутренняя поверхность которых создает общую камеру, крышку с выполненным на ней отводным
отверстием, струйный излучатель, расположенный внутри указанной камеры, подводной трубопровод и отводную трубу, размещенные снаружи корпуса камеры и соединенные с внутренней пустотой камеры через отверстия, выполненные, соответственно, в боковой стенке корпуса камеры и крышки, при этом струйный излучатель выполнен в виде стенки, свободный конец стенки выполнен в виде сходящихся на клин внешних поверхностей, камера выполнена в виде двух соединенных цилиндрических поверхностей разной кривизны и входного канала, разделенных стенками струйного излучателя, подводной трубопровод присоединен к отверстию в боковой стенке корпуса камеры перпендикулярно плоскости указанного входного отверстия, отводная труба расположена перпендикулярно плоскости поворота потока жидкости и ассиметрично отводному отверстию крышки, входное отверстие выполнено квадратного или любого другого сечения, входной канал выполнен постоянного квадратного поперечного сечения по всей своей длине, причем входной канал состоит из двух соединенных между собой частей - прямолинейной и выгнутой по радиусу, прямолинейная часть канала соединена с входным отверстием, выгнутая часть канала соединена с указанной прямолинейной частью канала и заканчивается на грани соединения на клин боковых поверхностей стенок струйного излучателя, боковыми стенками входного канала являются, соответственно, внешняя стенка струйного излучателя и внутренняя стенка корпуса камеры, внутренняя стенка корпуса камеры и внешняя стенка струйного излучателя выгнуты по радиусам с общим центром, внутренняя поверхность стенки струйного излучателя выполнена выгнутой по радиусу, центр которого находится на продольной оси отводной трубы, высота боковых стенок камеры, входного канала и стенок струйного излучателя равны между собой, указанные стенки размещены вертикально относительно плоскости поворота потока жидкостей, высота стенок постоянна и определена параметрами входного отверстия, центры всех цилиндрических поверхностей, образующих пустоту камеры, стенок входного канала и струйного излучателя
расположены в разных точках внутри камеры генератора кавитации, заключается в том, что он дополнительно содержит ускоритель, размещенный внутри общей камеры с возможностью поворота в горизонтальной плоскости относительно нижней стенки корпуса, узел крепления указанного ускорителя к нижней стенке корпуса, углубление для размещения дополнительного ускорителя и отверстие для прохода узла крепления указанного дополнительного ускорителя, выполнены в нижней стенке корпуса. Сущность полезной модели заключается и в том, что дополнительный ускоритель выполнен в виде двух дополнительных струйных излучателей, размещенных на силовой основе, силовая основа выполнена в виде диска, узел крепления дополнительного ускорителя закрепленный на нижней поверхности указанного диска в его геометрическом центре, дополнительные струйные излучатели размещены на верхней поверхности диска симметрично его центру, каждый из дополнительных струйных излучателей выполнен в виде стенки переменной толщины, рабочие поверхности стенок каждого дополнительного струйного излучателя очерчены по Архимедовой спирали, один из свободных концов дополнительного струйного излучателя выполнен таким, что сходится на клин, а другой - закругленным, закругленный конец дополнительного струйного излучателя размещен на обрезе силовой основы, а заостренный - в плоскости, проходящей через геометрический центр указанной силовой основы, подводной трубопровод выполнен в виде конуса. Сущность полезной модели заключается также и в том, что углубление в нижней стенке корпуса выполнено формой и размером, соответствующим силовой основе, отверстие для прохода узла крепления дополнительного ускорителя выполнено в геометрическом центре углубления и совпадающим своей осью с центром отводного отверстия, выполненного в крышке, закругленные концы дополнительного струйного излучателя расположены в зоне захвата жидкости, заостренные концы дополнительного струйного излучателя расположены в центральной части силовой основы в зоне выхода жидкости
из общей камеры поворотного диска, расстояние между заостренными концами дополнительных струйных излучателей в плоскости их расположения на силовой основе соответствует диаметру отводного отверстия, выполненного в крышке, высота стенок дополнительных струйных излучателей соответствует высоте боковых стенок камеры, входного канала и стенок струйного излучателя, боковые поверхности стенок дополнительных струйных излучателей размещены внутри общей камеры вертикально относительно плоскости нижней стенки и крышки, верхняя поверхность ускорителя совпадает с внутренней поверхностью нижней стенки корпуса, а конус подводного трубопровода выполнен таким, что сужается вбок входного отверстия, выполненного на боковой стенке корпуса.
Сравнительный анализ технического решения с прототипом показывает, что заявляемый генератор кавитации отличается тем, что он дополнительно содержит ускоритель, размещенный внутри общей камеры с возможностью поворота в горизонтальной плоскости относительно нижней стенки корпуса, узел крепления указанного ускорителя к нижней стенке корпуса, углубление для размещения дополнительного ускорителя и отверстие для прохода узла крепления указанного дополнительного ускорителя, выполнены в нижней стенке корпуса, при этом дополнительный ускоритель выполнен в виде двух дополнительных струйных излучателей, размещенных на силовой основе, силовая основа выполнена в виде диска, узел крепления дополнительного ускорителя закрепленный на нижней поверхности указанного диска в его геометрическом центре, дополнительные струйные излучатели размещены на верхней поверхности диска симметрично его центру, каждый из дополнительных струйных излучателей выполнен в виде стенки переменной толщины, рабочие поверхности стенок каждого дополнительного струйного излучателя очерчены по Архимедовой спирали, один из свободных концов дополнительного струйного излучателя выполнен таким, что сходится на клин, а другой - закругленным, закругленный конец дополнительного струйного излучателя размещен на обрезе силовой основы,
а заостренный - в плоскости, проходящей через геометрический центр указанной силовой основы, подводной трубопровод выполнен в виде конуса, причем углубление в нижней стенке корпуса выполнено формой и размером, соответствующим силовой основе, отверстие для прохода узла крепления дополнительного ускорителя выполнено в геометрическом центре углубления и совпадающим своей осью с центром отводного отверстия, выполненного в крышке, закругленные концы дополнительного струйного излучателя расположены в зоне захвата жидкости, заостренные концы дополнительного струйного излучателя расположены в центральной части силовой основы в зоне выхода жидкости из общей камеры поворотного диска, расстояние между заостренными концами дополнительных струйных излучателей в плоскости их расположения на силовой основе соответствует диаметру отводного отверстия, выполненного в крышке, высота стенок дополнительных струйных излучателей соответствует высоте боковых стенок камеры, входного канала и стенок струйного излучателя, боковые поверхности стенок дополнительных струйных излучателей размещены внутри общей камеры вертикально относительно плоскости нижней стенки и крышки, верхняя поверхность ускорителя совпадает с внутренней поверхностью нижней стенки корпуса, а конус подводного трубопровода выполнен таким, что сужается вбок входного отверстия, выполненного на боковой стенке корпуса.
Таким образом, заявляемый генератор кавитации отвечает критерию полезной модели «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан общий вид заявляемого генератора кавитации;
на фиг.2 показана конструктивно-компоновочная схема заявляемого генератора кавитации;
на фиг.3 показана схема размещения конструктивных элементов заявляемого генератора кавитации в корпусе при снятой крышке;
на фиг.4 показан заявляемый генератор кавитации, на виде сбоку (сбоку торцевой стенки корпуса и входного отверстия);
на фиг.5 показан заявляемый генератор кавитации, на виде сверху сбоку крышки и отводной трубы;
на фиг.6 показан корпус заявляемого генератора кавитации со снятым дополнительным ускорителем и крышкой (с целью показа углубления и отверстия, выполненных в нижней стенке);
на фиг.7 показан струйный излучатель и углубление с выполненным в нем отверстием;
на фиг.8-9 поданы схемы конструкции передней торцевой стенки корпуса с пояснением геометрии входного отверстия входного канала;
на фиг.10 представлена схема входного канала с пояснением его геометрии относительно стенок корпуса и струйного излучателя;
на фиг.11 показан общий вид крышки с выполненным на ней отводным отверстием;
на фиг.12-17 показана последовательность сборки заявляемого генератора кавитации из конструктивных элементов;
на фиг.18 показана схема размещения дополнительного ускорителя в углублении на нижней стенке;
на фиг.19 показан общий вид дополнительного ускорителя;
на фиг.20 показана дополнительный ускоритель на виде сбоку;
на фиг.21 показан дополнительный ускоритель на виде сверху;
на фиг.22 показана схема размещения дополнительных струйных излучателей на верхней поверхности силовой основы (диска) дополнительного ускорителя;
на фиг.23 показана схема размещения подводного трубопровода относительно входного отверстия, выполненного в боковой стенке корпуса камеры заявляемого генератора кавитации;
на фиг.24 показана схема воспроизведения внутренних стенок заявляемого корпуса генератора кавитации.
2
Генератор кавитации (как вариант конструктивного выполнения) содержит (см. фиг.1-6) корпус 1, состоящий из боковых 2 и нижних стенок 3 (см. фиг.6), внутренняя поверхность которых создает общую камеру 4, крышку 5 с выполненным на ней отводным отверстием 6 (см. фиг.11), струйный излучатель 7 (см. фиг.7), расположенный внутри указанной камеры 4 (см. фиг.6), подводной трубопровод 8 и отводную трубу 9, размещенные снаружи корпуса 1 камеры 4 и соединенные с внутренней пустотой камеры 4 через отверстия (позиции 10 и 6), выполненные, соответственно, в боковой стенке 2 корпуса 1 камеры 4 и крышки 5 (см. фиг.1-2 и 4-5). Конструктивно струйный излучатель 7 выполнен в виде стенки. Свободный конец 11 стенки (струйного излучателя 7) выполнен в виде внешних поверхностей, сходящихся на клин (см. фиг.6-7). Камера 4 конструктивно выполнена в виде двух соединенных цилиндрических поверхностей разной кривизны и входного канала 12, разделенных стенками струйного излучателя 7 (см. фиг.3 и фиг.6). Подводный трубопровод 8 присоединен к отверстию 10 в боковой стенке 2 корпуса 1 камеры 4 перпендикулярно плоскости Q (фиг.6 и фиг.8-9 и фиг.24) указанного входного отверстия 10 (см. фиг.1-2 и фиг.23-24). Отводная труба 9 расположена перпендикулярно плоскости поворота потока жидкости и ассиметрично отводного отверстия 6 крышки 5 (см. фиг.1-2 и фиг.4-5). Входное отверстие 10 выполнено квадратного или любого другого сечения (см. фиг.4, фиг.6, фиг.8-10). Входной канал 12 конструктивно выполнен постоянного квадратного поперечного сечения по всей своей длине L (см. фиг.10). Конструктивно входной канал 12 состоит из двух соединенных между собой частей - прямолинейной (позиция 13) и выгнутой (позиция 14) по радиусу R (см. фиг.10) с центром в точке О (см. фиг.24), при этом прямолинейная 13 часть канала 12 соединена с входным отверстием 10, а выгнутая 14 часть канала 12 соединена с указанной прямолинейной 13 частью канала 12 и заканчивается на грани соединения на клин (позиция 11) боковых поверхностей стенок струйного излучателя 7 (см. фиг.3, фиг.6 и
1
2
1
3
3
1
фиг.10). Конструктивно и технологически боковыми стенками входного канала 12 являются, соответственно, внешняя стенка струйного излучателя 7 и внутренняя стенка корпуса 1 камеры 4 (см. фиг.6). Конструктивно внутренняя стенка корпуса 1 камеры 4 и внешняя стенка струйного излучателя 7 выгнуты, соответственно, по радиусам r и r с общим центром O (см. фиг.24). Внутренняя поверхность стенки струйного излучателя 7 выполнена выгнутой по радиусу r, центр О которого находится на продольной оси отводной трубы 9 (см. фиг.24). Высота h боковых стенок камеры 4, входного канала 12 и стенок струйного излучателя 7 равны между собой (см. фиг.6-7 и фиг.8-10). Указанные стенки размещены вертикально относительно плоскости поворота потока жидкости. Высота h стенок постоянна и определена параметрами входного отверстия 10 (h×h) (см. фиг.2, 8-9 и фиг.10). Центры всех цилиндрических поверхностей, образующих пустоту камеры 4, стенок входного канала 12 и струйного излучателя 7 расположены в разных точках внутри камеры 4 заявляемого генератора кавитации (см. фиг.24). Генератор кавитации дополнительно содержит ускоритель 15 (см. фиг.19-22), размещенный внутри общей камеры 4 с возможностью поворота в горизонтальной плоскости Q относительно нижней 3 стенки корпуса 1 (см. фиг.6-8, фиг.12 и фиг.18), узел крепления 16 (см. фиг.19-20) указанного ускорителя 15 к нижней 3 стенки корпуса 1, углубление 17 для размещения дополнительного ускорителя 15 и отверстие 18 (см. фиг.6-7 и фиг.12-13) для прохода узла крепления 16 указанного дополнительного ускорителя 15, выполнены в нижней 3 стенке корпуса 1. Дополнительный ускоритель 15 (см. фиг.19-22) конструктивно выполнен в виде двух дополнительных струйных излучателей 19, размещенных на силовой основе 20, при этом силовая основа 20 выполнена в виде диска (см. фиг.19 и фиг.21-22), узел крепления 16 дополнительного ускорителя 15 закрепленный на нижней поверхности 21 указанного диска (позиция 20) в его геометрическом центре 9 (см. фиг.20), дополнительные струйные излучатели 19 размещены на верхней поверхности 22 диска (позиция 20) симметрично
3
1
его центра (см. фиг.19 и фиг.21-22). Каждый из дополнительных струйных излучателей 19 выполнен в виде стенки переменой толщины, при этом рабочие поверхности стенок каждого дополнительного струйного излучателя 19 очерчены по Архимедовой спирали (см. фиг.21-22), один из свободных концов (позиция 23) дополнительного струйного излучателя 19 выполнен таким, что сходится на клин (см. фиг.3 и фиг.21-22), а второй -закругленным (позиция 24) (см. фиг.3 и фиг.21-22). Закругленный конец (позиция 24) дополнительного струйного излучателя 19 размещен на обрезе силовой основы 20 (см. фиг.3 и фиг.21-22), а заостренный (позиция 23) - в плоскости Z, проходящей через геометрический центр О указанной силовой основы 20 (см. фиг.22). Подводной трубопровод 8 выполнен в виде конуса (см. фиг.1-3 и фиг.23-24). Конструктивно углубление 17 в нижней 3 стенки корпуса 1 выполнено формой и размером (например, толщиной f, см. фиг.13, фиг.17-20 и фиг.22), соответствующим силовой основе 20 (см. фиг.3 и фиг.18), при этом отверстие 18 для прохода узла крепления 16 дополнительного ускорителя 15 выполнено в геометрическом центре указанного углубления 17 (см. фиг.12) и совпадающим своей осью с центром отводного отверстия 6, выполненного в крышке 5 (см. фиг.17). Закругленные (позиция 24) концы дополнительного струйного излучателя 19 расположены в зоне захвата жидкости, заостренные (позиция 23) концы дополнительного струйного излучателя 19 расположены в центральной части силовой основы 20 в зоне выхода жидкости из общей камеры 4 поворотного диска (позиция 20). Расстояние F между заостренными (позиция 23) концами дополнительных струйных излучателей 19 в плоскости Z их расположения на силовой основе 20 (см. фиг.22) соответствует диаметру D отводного отверстия 6 (см. фиг.1, фиг.4-5, фиг.11, фиг.15-16 и фиг.21), которое выполнено в крышке 5. Высота h (см. фиг.13 и фиг.19-20) стенок дополнительных струйных излучателей 19 соответствует высоте h боковых 2 стенок камеры 4, входного канала 12 и стенок струйного излучателя 7 (см. фиг.6-7, фиг.10 и фиг.12-13). Боковые поверхности стенок дополнительных
1
1
струйных излучателей 19 размещены внутри общей камеры 4 вертикально относительно плоскости Q нижней 3 стенки и крышки 5 (см. фиг.6-9 и фиг.17). Верхняя поверхность (позиция 22) дополнительного ускорителя 15 совпадает с внутренней поверхностью Q нижней 3 стенки корпуса 1 (см. фиг.17-18). Конус подводного трубопровода 8 выполнено таким, что сужается вбок входного отверстия 10, которое выполнено на боковой 2 стенке корпуса 1 (см. фиг.1-5 и фиг.23-24).
Генератор кавитации работает следующим образом.
Предварительно изготавливают конструктивные элементы генератора кавитации, а именно, корпус 1 (см. фиг.6), крышку 5 (см. фиг.11), подводной трубопровод 8 и отводную трубу 9 (см. фиг.1). Также дополнительно изготавливают дополнительный ускоритель 15 и узел крепления 16 (см. фиг.19-20).
Конструктивно корпус 1 изготавливают таким, что содержит боковые 2 стенки и нижнюю 3 стенку, которые при соединении между собой образуют общую камеру 4. При этом в общей камере 4 технологически и конструктивно изготавливают струйный излучатель 7 (конструктивно корпус может быть выполнен по технологии фигурного литья). Струйный излучатель 7 выполняют в виде стенки, при этом свободный конец 11 стенки выполняют в виде внешних поверхностей, сходящихся на клин (см. фиг.6-7).
2
Общую камеру 4 выполняют в виде двух соединенных цилиндрических поверхностей разной кривизны и входного канала 12, разделенных стенками струйного излучателя 7 (см. фиг.3 и фиг.6). Входной канал 12 выполняют из двух соединенных между собой частей - прямолинейной (позиция 13) и выгнутой (позиция 14) по радиусу R (см. фиг.10 и фиг.24) с центром в точке О. Входной канал 12 выполняют постоянного квадратного поперечного сечения по всей его длине (см. фиг.10). Прямолинейную 13 часть входного канала 12 выполняют соединенной с входным отверстием 10 (см. фиг.3, фиг.6, фиг.8-9 и фиг.24). Конструктивно и технологически прямолинейную часть (позиция 13) входного канала 12 выполняют как продолжение входного
отверстия 10 (см. фиг.3 и фиг.24) с его геометрическими параметрами, а именно, (h×h) (см. фиг.8-9). Выгнутую 14 часть входного канала 12 выполняют соединенной с указанной прямолинейной 13 частью канала 12, при этом выгнутую 14 часть канала 12 выполняют такой, что заканчивается на грани соединения на клин (позиция 11) боковых поверхностей стенок струйного излучателя 7 (см. фиг.3, фиг.6-7, фиг.10 и фиг.24).
1
2
1
3
3
При образовании входного канала 12 его боковыми стенками будут, соответственно, внешняя стенка струйного излучателя 7 и внутренняя стенка корпуса 1 общей камеры 4. Внутреннюю стенку корпуса 1 общей камеры 4 и внешнюю стенку струйного излучателя 7 выполняют выгнутыми по радиусам r и r с общим центром O (см. фиг.24). Внутреннюю поверхность стенки струйного излучателя 7 выполняют выгнутой по радиусу r, центр О которого находится на продольной оси отводной трубы 9 (см. фиг.24). По высоте h боковые стенки камеры 4, входного канала 12 и стенки струйного излучателя 7 выполняют равными между собой (см. фиг.6-7 и фиг.8-10). Указанные стенки размещают вертикально относительно плоскости поворота потока жидкости. Высоту h стенок выполняют постоянной и такой, что определена параметрами входного отверстия 10, а именно, (h×h) (см. фиг.8-10 и фиг.13). Центры всех цилиндрических поверхностей, создающих внутреннюю пустоту общей камеры 4, стенок входного канала 12 и струйного излучателя 7 размещают в разных точках внутри общей камеры 4 генератора кавитации (см. фиг.24).
После (или по соответствующей технологии) изготовления корпуса 1 (с общей камерой 4) в нем на боковой 2 стенке выполняют входное отверстие 10. При этом входное отверстие 10 технологически выполняют квадратного поперечного сечения (как вариант конструктивного выполнения) с параметрами входного отверстия 10  (h×h) (см.  фиг.8-10 и фиг.13) (или любого другого сечения). Также после (или по соответствующей технологии) изготовления корпуса 1 (с общей камерой 4) в нем на нижней 3 стенке изготавливают углубление 17 для размещения дополнительного ускорителя
15. В геометрической середине углубления 17 выполняют отверстие 18 для прохода узла крепления 16 указанного дополнительного ускорителя 15 (см. фиг.12-15). Конструктивно углубление 17 в нижней 3 стенке корпуса 1 выполняют формой и размером (толщиной f, см. фиг.13, фиг.17-20 и фиг.22), что соответствует силовой основе 20, а отверстие 18 (для прохода узла крепления 16 дополнительного ускорителя 15) выполняют в геометрическом центре указанного углубления 17 (см. фиг.12).
Дополнительный ускоритель 15 (см. фиг.19-21) выполняют в виде дополнительных струйных излучателей 19, размещенных на силовой основе 20. При этом основу 20 выполняют в виде диска (см. фиг.3 и фиг.19). Узел крепления 16 дополнительного ускорителя 15 выполняют в виде, например, штыря, на котором нарезают резьбу 25. Каждый из дополнительных струйных излучателей 19 выполняют в виде стенки переменой толщины таким образом, чтоб рабочие поверхности стенок каждого дополнительного струйного излучателя 19 были очерчены по Архимедовой спирали (см. фиг.3, фиг.19 и фиг.21-22). Один из свободных концов дополнительного струйного излучателя выполняют таким, что сходится на клин (позиция 23). А второй - закругленным (позиция 24) (см. фиг.19 и фиг.21-22).
После изготовления крышки 5 в ней выполняют отводное отверстие 6, при этом упомянутое отводное отверстие 6 выполняют поперечного сечения (см. фиг.1, фиг.5 и фиг.11) диаметром D.
Подводной трубопровод 8 выполняют в виде тонкостенной конструкции в виде усеченного конуса, в котором меньший диаметр равняется габаритам входного отверстия 10 (см. фиг.1-2 и фиг.5). Конус подводного трубопровода 8 выполняют таким, что сужается вбок входного отверстия 10, которое выполнено на боковой 2 стене корпуса 1 (см. фиг.1-2 и фиг.23-24).
Отводную трубу 9 выполняют в виде тонкостенного цилиндра (см. фиг.1-3) с внутренним диаметром D, который равняется диаметру D
отводного отверстия 6, выполненного на крышке 5 (см. фиг.1-2, фиг.5, фиг.11 и фиг.21).
Конструктивные элементы генератора кавитации, которые содержат два и более конструктивных элементов, собирают в единую конструкцию.
Так в единую конструкцию собирают дополнительный ускоритель 15. При этом узел крепления 16 дополнительного ускорителя закрепляют на нижней поверхности 21 силовой основы 20, которая выполнена в виде диска, в его геометрическом центре (например, с помощью сваривания). Дополнительные струйные излучатели 19 размещают и жестко закрепляют (например, с помощью сваривания) на верхней поверхности 22 диска (позиция 20) симметрично его центру. Причем дополнительные струйные излучатели 19 размещают и жестко закрепляют на верхней поверхности 22 диска так, чтобы закругленный конец 24 дополнительного струйного излучателя 19 был размещен на обрезе силовой основы 20, а заостренный (позиция 23) - в плоскости Z, проходящей через геометрический центр указанной силовой основы 20 (см. фиг.22). К тому же, дополнительные струйные излучатели 19 размещают и жестко закрепляют на верхней поверхности 22 диска (позиция 20) так, чтобы расстояние F между заостренными концами 23 дополнительных струйных излучателей 19 в плоскости Z их размещения на силовой основе 20 соответствовало диаметру D отводного отверстия 6, которое выполнено в крышке 5 (см. фиг.11 и фиг.22). Высоту h стенок дополнительных струйных излучателей 19 выполняют такой, что соответствует высоте h боковых 2 стенок корпуса 1 камеры 4, входного канала 12 и стенок струйного излучателя 7 (см. фиг.13 и фиг.19-20), при этом боковые поверхности стенок дополнительных струйных излучателей 19 размещают внутри общей камеры 4 вертикально относительно плоскости нижней 3 стенки и крышки 5.
После изготовления основных конструктивных элементов генератора кавитации проводят его сборку.
3
Во-первых (как вариант технологического процесса), вставляют в отверстие 18, выполненное в геометрическом центре углубления 17, узел крепления 16, который жестко присоединен к силовой основе 20, которая выполнена (как вариант конструктивного выполнения) в виде диска. Далее силовую основу 20 устанавливают в общей камере 4 так, чтобы она вошла в углубление 17 (которое выполнено в нижней 3 стенки корпуса 1). При размещении силовой основы 20 в углублении 17, верхняя поверхность 22 указанной силовой основы 20 должна совпадать с внутренней поверхностью нижней 3 стенки корпуса 1. После того, как силовая основа 20 с размещенными на ней дополнительными струйными излучателями 19 (а именно, дополнительный ускоритель 15) будет установлена в углубление 17, дополнительный ускоритель 15 проворачивают так, чтобы плоскость Z (которая проходит через центр О силовой основы 20 и острые 23 концы дополнительных струйных излучателей 19) была параллельно осям подводного трубопровода 8 и прямолинейной 14 части входного канала 12 (см. фиг.3). При таком установлении дополнительного ускорителя 15 закругленные концы 24 дополнительного струйного излучателя 19 будут расположены в зоне захвата жидкости, а заостренные концы 23 дополнительного струйного излучателя 19 будут расположены в центральной части силовой основы 20 в зоне выхода жидкости из общей камеры поворотного диска (позиция 20) в отводное отверстие 6 крышки 5.
3
Установив таким образом дополнительный ускоритель 15 в углублении 17, силовую основу 20 дополнительного ускорителя 15 жестко фиксируют до нижней 3 стенки корпуса 1, например, с помощью гайки 26, которую навинчивают на резьбу 25 (которая выполнена на узле крепления 16 (см. фиг.15-18). После этого на корпусе 1 закрепляют крышку 5 (см. фиг.17), при этом центр отводного отверстия 6 должно находится над центром дополнительного ускорителя 15 (точка О) (см. фиг.22).
Продолжают сборку генератора кавитации тем, что закрепляют над отводным отверстием 6 отводную трубу 9, а подводный трубопровод 8
закрепляют к входному отверстию 10, выполненному на передней боковой 2 стенке корпуса 1. При этом подводной трубопровод 8 закрепляют к передней боковой 2 стенке корпуса 1 стороной, которая имеет меньший диаметр конуса. К тому же, подводной трубопровод 8 закрепляют к передней боковой 2 стенке корпуса 1 так, чтобы ось подводного трубопровода 8 совпадала с продольной осью прямолинейной 13 части входного канала 12 (а именно, подводной трубопровод 8 присоединяют к входному отверстию 10 в боковой 2 стенке корпуса 1 камеры 4 перпендикулярно плоскости Q указанного входного отверстия 10). В то же время отводную трубу 9 закрепляют перпендикулярно плоскости поворота потока жидкости и ассиметрично отводному отверстию 6 крышки 5.
После закрепления на корпусе 1 подводного трубопровода 8, а на крышке 5 - отводной трубы 9, а также размещения заявляемого генератора кавитации, на рабочем оборудовании, указанный генератор кавитации готов к работе.
Размещенный в технологической линии генератор кавитации работает таким образом.
Жидкость под соответствующим давлением по подводному трубопроводу 8 поступает во внутреннюю пустоту общей камеры 4 корпуса 1, а именно через входное отверстие 10 квадратного поперечного разреза во входной канал 12. При этом сначала жидкость из входного отверстия 10 попадает в прямолинейную 13 часть входного канала 12, и далее - в выгнутую 14 часть входного канала 12. На выходе из канала 12 (а именно, из выгнутой 14 части входного канала 12 в районе свободного конца 11 струйного излучателя 7) жидкость попадает в резко расширенную пустоту общей камеры 4 корпуса 1.
Физика явлений объясняется тем, то форма общей камеры 4 корпуса 1 генератора кавитации в виде двух соединенных цилиндрических поверхностей разной кривизны и квадратная форма входного отверстия 10 и входного канала 12, продленного аж до оси симметрии внешнего контура
генератора, приводит к более резкой смене направления движения жидкости и снижению давления жидкости к величине давления насыщенных паров, что обуславливает возникновение кавитационных явлений, которые интенсифицируют процессы массообмена. Также смена длины входного канала (позиция 12) увеличивает толщину внутреннего струйного излучателя 7, что приводит к повышению срока работы генератора кавитации.
Продолжая свое криволинейное движение, жидкость попадает в зону дополнительного ускорителя 15, где кривизна движения жидкости значительно вырастает. Это происходит вследствие обтекания двух дополнительных струйных излучателей 19 (рабочие поверхности которых очерчены по Архимедовой спирали (хвостовая часть 23 которых находится на одной из оси симметрии круга, диаметр которого соответствует диаметру отводного отверстия 6 крышки 5 генератора кавитации). При обтекании дополнительных струйных излучателей 19 повышается скорость движения жидкости, что приводит к более активному зарождению кавитационных пузырьков, а также дает возможность стабилизовать вихревый поток жидкости в отводной трубе 9 генератора кавитации. Форма и геометрия подводного трубопровода 8, входного канала 12, пустоты общей камеры 4, а также дополнительных струйных излучателей 19 дополнительного ускорителя 15 обеспечивают резкую смен направления движения жидкости, а также резкое возрастание их скорости и снижение давления до величины давления насыщенных паров, что обуславливает формирование каверн, которые замыкаются непосредственно в потоке далеко от рабочих поверхностей камеры 4 корпуса 1 генератора кавитации. Нестационарная хвостовая часть каверны генерирует поле кавитационных микропузырей, которые, при замыкании, интенсифицируют процессы массообмена и химические преобразования.
Созданная кавитационная смесь кавитационных микропузырей с большой скоростью стабильного вихревого потока отводится из общей
камеры 4 корпуса 1 через отводное отверстие 6 крышки 5 и далее через отводную туруб 9 в технологическую линию к потребителям.
На базе предложенного генератора кавитации была создана мобильная опытно-промышленная установка (ГКС 10-3), которая успешно прошла промышленные испытания, на основе которых были получены следующие результаты: использование (сожжение в котле типа ДКВР-6,5/13) обводненного до 20% мазута (марки 100) с помощью предложенного генератора кавитации дает до 30% экономии топлива, а также приводит к значительному снижению, в среднем на 40%, выбросов в атмосферу канцерогенных веществ. Кроме того, лабораторные исследования дают положительные результаты использования предлагаемого генератора кавитации в системах отопления домов и сооружений (разогрев теплоносителей в малом кругу системы отопления от +10°С до +125°С осуществляется в общем за 30-45 минут), а также интенсификации процессов массообмена при получении разных топлив, в том числе и обогащение мазутов отходами нефтеперерабатывающих заводов и хранилищ.
Таким образом, применение предлагаемого генератора кавитации, несмотря на некоторую конструктивную сложность, позволяет значительно снизить энергозатраты на процессы смешивания или разогрева жидкостей, улучшить экологическую ситуацию окружающей среды, а также повысить продуктивность соответствующих агрегатов, разработанных на основе предложенного генератора кавитации.
Повышение эффективности применения заявляемого генератора кавитации, по сравнению с прототипом, достигается за счет того, что осуществляется более резкая смена направления движения жидкости и снижения давления жидкости до величины давления насыщенных паров, что, в свою очередь, обуславливает возникновение кавитационных явлений, которые интенсифицируют процессы массообмена. Повышение эффективности применения заявляемого генератора кавитации, по сравнению с прототипом, достигается и за счет того, что увеличение длины
входного канала увеличивает, в свою очередь, толщину внутреннего струйного излучателя, что продлевает срок работы генератора кавитации. Повышение эффективности применения заявляемого генератора кавитации, по сравнению с прототипом, достигается также и за счет того, что увеличен рабочий объем камеры за счет уменьшения диаметра отводного отверстия в крышке камеры.
Предлагаемый генератор кавитации может найти широкое использование в системах отопления домов и сооружений для нагревания жидкостей, а также для интенсификации технологических процессов получения топливных смесей, особенно мазута.