КАВИТАТОР ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к устройствам для создания кавитационных процессов и предназначена для использования в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидравлических процессов, нагрева и обеззараживания жидкостей [F24V40/10, F22B3/06, F24D3/02, F24H9/18, F24J3/00].
Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ КАВИТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ [RU 197412 U1, опубликовано 23.04.2020], содержащее неподвижный цилиндрический корпус, жестко связанную с ним крышку, отверстие входного канала, выполненное в крышке, отверстие выходного канала, выполненное в корпусе, цилиндрическую полость корпуса и крышки, внутри которой с зазором установлен с возможностью вращения закрепленный на валу дисковый ротор, при этом на торцах ротора и рабочих поверхностях корпуса и крышки, выполнены глухие рабочие отверстия, расположенные по периферии с равным интервалом между соседними отверстиями по окружности, глухие рабочие отверстия корпуса и крышки выполнены цилиндрической формы, новым является то, что рабочие отверстия ротора выполнены продолговатой формы, рабочие отверстия крышки и корпуса выполнены смещенными в направлении к оси вращения вала относительно рабочих отверстий ротора с возможностью частичного перекрытия последних при вращении ротора, при этом с, по крайней мере, одного торца ротора, выполнен, по крайней мере, один глухой паз, ориентированный в направлении от центра ротора к его периферии.
Недостатком данного устройства является низкая производительность устройства вследствие малых внутренних объемов корпуса и кавитационных камер, а также применение ограниченного количества способов кавитации жидкости.
Наиболее близким по сущности является ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ТЕПЛОВОЙ НАСОС ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ [KR20130051746A, опубл. 21.05.2013] содержащий двигатель, корпус с ротором из множества пластин, смонтированных на приводном валу, корпус включает в себя входное и выходное отверстия, приводной вал соединен с вращающимся валом.
Основной технической проблемой прототипа является низкий коэффициент полезного действия вследствие малого количества зон кавитации и использования в качестве механоактивации кавитируемой жидкости только гидроударный способ кавитации, исключая другие способы кавитации (например, создание вихревых течений, создание зон с изменением давления, возбуждение автоколебаний в жидкостях и т.д.).
Задачей полезной модели является устранение недостатков аналогов.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности механоактивации кавитируемой жидкости.
Технический результат достигается за счет того, что кавитатор жидкости, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, ротор с пластинами и приводной вал, отличающийся тем, стенки в верхней части цилиндрического корпуса выполнены сужающимися к выходу, с торца упомянутых стенок корпуса смонтирована верхняя крышка с выполненными в ней входным и выходным патрубками, при этом входной патрубок смонтирован к упомянутой крышке коаксиально и выполнен в виде цилиндрической трубы, торец которой расположен вблизи ротора, ротор выполнен в виде смонтированных на приводном валу опорного диска и чередующихся за ним дисков и звездчатых пластин с расходящимися к периферии упомянутых пластин радиальными лучами, между радиальными лучами в дисках выполнены отверстия, при этом упомянутые отверстия в дисках выполнены на расстоянии от центра ротора, не превышающего внутреннего диаметра патрубка подачи жидкости.
В частности, диски соединены к опорному диску разъемным соединением.
В частности, радиальных лучей в пластинах выполнено не менее четырех.
В частности, чередующихся дисков и звездчатых пластин выполнено не менее двух каждого.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показан вид сбоку кавитатор жидкости в разрезе.
На фиг. 2 показан вид сверху опорного диска.
На фиг. 3 показан вид сверху диска со звездчатой пластиной.
На фигурах обозначено: 1 - корпус, 2 - верхняя крышка, 3 - патрубок подачи жидкости, 4 - выходной патрубок, 5 - приводной вал, 6 - опорный диск, 7 - диски, 8 - звездчатые пластины, 9 - радиальные лучи, 10 - отверстия, 11 - нижняя крышка, 12 - гайка.
Осуществление полезной модели.
Кавитатор жидкости содержит полый, образованный боковыми стенками, корпус 1 (см. Фиг. 1). Стенки в верхней части корпуса 1 выполнены сужающимися к выходу. С торца к упомянутым стенкам корпуса 1 смонтирована верхняя крышка 2 с коаксиально смонтированным в нее патрубком подачи жидкости 3 и смонтированным к боковой стенке верхней крышки 2 выходным патрубком 4, при этом патрубок подачи жидкости 3 выполнен в виде цилиндрической трубы, торец которой смонтирован вблизи торца ротора с небольшим зазором между ними.
Внутри корпуса 1 смонтирован ротор, содержащий приводной вал 5 на котором коаксиально смонтирован набор из опорного диска 6 (см. Фиг. 2) и соединенных к нему чередующихся дисков 7 и звездчатых пластин 8 (см. Фиг. 3) с симметрично расходящимися к периферии радиальными лучами 9, при этом диски 7 и звездчатые пластины 8 смонтированы к опорному диску 6 разъемным соединением и зафиксированы на приводном валу 5 гайкой 12, а верхним в упомянутом наборе выполнен диск 7.
В одном из вариантов реализации диск 7 и звездчатая пластина 8 выполнены в виде единой детали, в которой с одной из сторон в поверхности диска 7 выполнена выборка материала в виде симметрично расходящихся к периферии диска 7 радиальных лучей 9.
Лучей 9 в звездчатой пластине 8 или на диске 7 выполнено не менее четырех, предпочтительно двенадцать и более.
В дисках 7 между лучами 9 на равном угловом расстоянии друг от друга, на расстоянии от центра ротора, не превышающем диаметра внутренней части патрубка подачи жидкости 3 выполнены сквозные отверстия 10.
В нижней части корпуса 1 смонтирована нижняя крышка 11, по центру которой выполнено отверстие для вывода приводного вала 5 ротора из корпуса 1.
Кавитатор жидкости используют следующим образом.
К приводному валу 5 ротора соединяют вращающийся вал приводного механизма (на фигурах не показаны). Включают приводной механизм, который приводит во вращательное движение ротор. Через патрубок подачи жидкости 3 в верхней крышке 2 внутрь корпуса 1 подают жидкость. Часть жидкости за счет вращения ротора центробежно движется вдоль верхнего диска 7 к стенкам корпуса 1. Часть жидкости проходя через отверстия 10 в дисках 7 при воздействии на нее стенками лучей 9 меняет свое направление на перпендикулярное первоначальному и с большой скоростью двигается к внутренним стенкам корпуса 1 при соударении с которыми возникает гидроударная кавитация жидкости. При изменении направления движения жидкости на ортогональное от сплошной поверхности опорного диска 6 и с помощью лучей 9 звездчатых пластин 8 формируется дополнительное вихревое течение жидкости и возникает вихревая кавитация жидкости, при этом отсутствие отверстий в опорном диске 6 обеспечивают нагнетание потока жидкости в зону кавитации между ротором и внутренними стенками корпуса 1.
Сужающиеся стенки в верхней части корпуса 1 тормозят поток жидкости, поступающий из объема корпуса 1 к верхней крышке 2 в результате чего происходит увеличение давления жидкости вдоль стенок корпуса 1 и возникает дополнительная кавитация жидкости под давлением.
В процессе кавитации жидкость нагревается и далее нагретую жидкость через выходной патрубок 4 подают потребителю, при этом при подаче жидкости к выходному патрубку 4 нагретой жидкостью дополнительно нагревают патрубок подачи жидкости 3, тепло от которой передают подаваемой через упомянутый патрубок 3 жидкости и снижают тем самым порог кавитации жидкости.
Технический результат полезной модели - повышение эффективности механоактивации кавитируемой жидкости достигается за счет одновременного вовлечения жидкости в гидроударный процесс кавитации при соударении пузырьков жидкости со стенками корпуса 1 на высокой скорости, создаваемой лучами 9, вихревой процесс кавитации путем формирования дополнительного вихревого течения жидкости при изменении направления ее движения на ортогональное сплошной поверхностью опорного диска 6 и лучами 9, создания в корпусе 1 зон различного давления путем выполнения стенок в верней части корпуса 1 сужающимися к выходу и размещения торца патрубка подачи жидкости 3 в непосредственной близости к ротору. Кроме того, повышение эффективности механоактивации кавитируемой жидкости достигается за счет снижения порога кавитации жидкости дополнительным нагревом жидкости в патрубке подачи жидкости 3 от нагретой за счет процессов кавитации жидкости, поступающей на выход из кавитатора.