ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания и обеззараживания жидкостей в гидродинамическом кавитационном поле и может быть использована в медицине, в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и других отраслях.
Известен гидродинамический кавитационный реактор, включающий конфузор, диффузор, проточную камеру, с установленными в ней пристенными и средним кавитаторами и размещенной вдоль ее осей в выходной части ударной пластиной, причем стенки выходной части проточной камеры и поверхности ударной пластины образуют два параллельно расположенных канала, имеющих профиль сопла Лаваля, пристенные кавитаторы выполнены в виде упругих пластин, закрепленных одним концом на стенках проточной камеры, а средний кавитатор выполнен в виде двух упругих пластин, образующих между собой острый угол, при этом пластины всех кавитаторов установлены под углом 30° к оси проточной части, направленным навстречу потоку (см. описание к патенту СССР №1790438, заявл. 08.05.91., по кл В 01 F 5/00).
Кавитатор, диффузор, проточная камера, размещение кавитатора в проточной камере и установка его вершиной навстречу потоку являются общими существенными признаками известного и заявляемого технических решений.
Известное устройство имеет сложную конструкцию и ненадежно в работе.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому (прототипом) является гидродинамический реактор, содержащий проточную камеру с диффузором и установленный в диффузоре кавитатор, имеющий коническую поверхность, и обращенный вершиной навстречу потоку, при этом угол конусности кавитатора больше угла
раскрытия диффузора (см. описание к а.с. СССР №1699568, заявл. 30.03.89., по кл. В 01 F 5/00).
Признаки: проточная камер, диффузор, кавитатор, расположение кавитатора в диффузоре и выполнение поверхности кавитатора конической с вершиной, обращенной навстречу потоку являются общими существенными признаками известного и заявляемого технических решений.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, состоит в том, чтобы повысить эффективность и качество обработки жидкости.
Поставленная задача решается тем, что в гидродинамическом реакторе, содержащем проточную камеру с диффузором и установленный в диффузоре кавитатор, имеющий коническую поверхность, и обращенный вершиной навстречу потоку, согласно полезной модели, коническая поверхность кавитатора выполнена ступенчатой, в виде последовательно расширяющихся конических участков.
Ступенчатая коническая поверхность кавитатора выполнена винтовой.
Ступенчатая винтовая коническая поверхность кавитатора образована плотно навитой телескопической пружиной с витками прямоугольного сечения.
Кавитатор с винтовой конической поверхностью в диффузоре установлен с возможностью вращения.
Выполнение конической поверхности кавитатора ступенчатой, в виде последовательно расширяющихся конических участков являются существенными признаками, отличающими заявляемую полезную модель от ее ближайшего аналога.
В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием ее конструкции и чертежами, где на фиг.1 схематично изображен гидродинамический реактор с кавитатором, коническая поверхность которого выполнена ступенчатой в виде последовательно расширяющихся по ходу потока нескольких конических участков; на фиг.2 то же, при этом,
ступенчатая коническая поверхность кавитатора выполнена винтовой; на фиг.3 то же, но кавитатор выполнен в виде плотно навитой телескопической пружины с витками прямоугольного сечения.
Гидродинамический реактор содержит проточную камеру 1 с диффузором 2 и установленный в диффузоре 2 на оси 3 кавитатор 4. Кавитатор 4 имеет коническую поверхность, которая выполнена ступенчатой в виде последовательно расширяющихся по ходу потока нескольких конических участков 5, 6, 7 (см. на фиг.1). Кавитатор 4 вершиной обращен навстречу потоку. Ступенчатая коническая поверхность 5, 6, 7 кавитатора 4 может быть выполнена винтовой (см. на фиг.2). Винтовая ступенчатая коническая поверхность кавитатора 4 может быть образована плотно навитой телескопической пружиной с витками прямоугольного сечения (см. на фиг.3). Кавитатор 4, имеющий винтовую ступенчатую коническую поверхность 5, 6, 7 на оси 3 может быть установлен с возможностью вращения. Гидродинамический реактор работает следующим образом. Обрабатываемую жидкость насосом (на чертеже не показан) под давлением подают в проточную камеру 1 гидродинамического реактора. Поток жидкости попадает в диффузор и натекает на кавитатор 4, наружная поверхность которого выполнена ступенчатой в виде последовательно расширяющихся конических участков 5, 6, 7. При движении жидкости по кольцевому пространству между диффузором и первым коническим участком 5 скорость потока возрастает, а давление понижается. При достижении величины давления насыщенных паров жидкость вскипает с образованием микропузырьков (коверн). Проходя в зазоре между диффузором 2 и следующими коническими участками 6 и 7 на поток жидкости последовательно воздействуют зоны понижения и резкого повышения давления. Перемещаясь в потоке и разрушаясь каверны образуют пульсирующее поле кавитационных пузырьков, которое взаимодействуя с каждым последующим по ходу движения потока коническим участком 6, 7, вызывает разночастотные колебания в авторезонансном режиме. В
результате пульсаций образуется большое количество новых пузырьков значительных размеров. На выходе из диффузора 2 давление существенно увеличивается и происходит одновременное схлопывание групп пузырьков. Далее, поток жидкости поступает на выход проточной камеры 1.
При выполнении ступенчатой конической поверхности 5, 6, 7 кавитатора 4 винтовой (см. на фиг.2) происходит закручивание потока жидкости и интенсивное перемешивание, что способствует образованию дополнительного количества кавитационных пузырьков.
При выполнении кавитатора 4 в виде плотно навитой телескопической пружины (см. на фиг.3) поток жидкости также совершает вращательное движение, задаваемое ему винтовой поверхностью. Вращательное движение потока создает резкое возрастание его турбулентности, способствующее образованию сильного кавитационного поля, вызывающего разночастотные колебания витков 5, 6, 7 телескопической пружины, с образованием зазора между ними. На выходе из кавитатора 4 давление существенно увеличивается и жидкость находящаяся внутри телескопической пружины под давлением проникает в зазоры между витками 5, 6, 7. Это препятствует разрушению витков кавитатора 4.
Для снижения гидравлического сопротивления и улучшения процесса перемешивания жидкости кавитаторы 4, имеющие винтовую коническую поверхность 5, 6, 7 (см. на фиг.2, 3) на оси 3 устанавливают с возможностью вращения.
Интенсивное генерирование кавитационных пузырьков, более «жесткое» их схлопывание позволяет увеличить интенсивность воздействия кавитационных полей на обрабатываемую жидкость и повысить качество обработки.