КАВИТАЦИОННЫЙ РЕАКТОР

Полезная модель относится к конструкциям кавитационных реакторов, которые могут быть использованы в автономных замкнутых системах для теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий, а также для обеззараживания, гомогенизации и нагрева жидких сред.
Известен кавитационный реактор, содержащий полый корпус с всасывающим патрубком для подвода жидкости и нагнетательным патрубком для отвода жидкости, расположенные внутри корпуса ротор в виде центробежного колеса с отверстиями по периферии и статор с отверстиями, причем статор установлен коаксиально ротору, центробежное колесо выполнено двухпоточным, отверстия в роторе - в виде круглоцилиндрических насадков Вентури, а отверстия в статоре - в виде внезапно расширяющихся насадков (см. патент РФ №2159901, заявл. 07.08.1998, опубл. 27.11.2000, по кл. F 24 J 3/00, F 25 B 30/00).
Общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений являются: наличие полого корпуса с патрубками подвода и отвода жидкости, наличие ротора и статора, расположенных внутри полого корпуса, выполнение ротора в виде центробежного колеса, наличие в роторе и статоре отверстий.
Недостатком известного кавитационного реактора является то, что из-за коаксиального расположения статора относительно ротора невозможно изменять их положение относительно друг друга, что не позволяет увеличить силу гидравлического удара и обеспечить условия возникновения устойчивой гидродинамической кавитации.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому (прототипом) является кавитационный реактор, содержащий корпус имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости, расположенные внутри полостной структуры корпуса ротор в виде
центробежного колеса и статор, имеющие совмещаемые при вращении ротора отверстия, выполненные в виде насадков, причем центробежное колесо выполнено двухпоточным, насадки ротора выполнены коноидальными, сужающимися в сторону статора, а насадки последнего выполнены внезапно расширяющимися с переходом в конические с углом расширения 90° (см. патент РФ №2160417, заявл. 29.05.1998, опубл. 10.12.2000, по кл. F 24 J 3/00, F 25 B 30/00).
Признаки: наличие корпуса с патрубками подвода и отвода жидкости, выполнение корпуса в виде полостной структуры, размещение внутри полостной структуры корпуса ротора и статора, выполнение ротора в виде центробежного колеса, наличие в роторе и статоре отверстий, совмещаемых при вращении ротора являются общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений.
Недостатком данного кавитационного реактора является то, что он также не позволяет создать зону повышенного давления в роторе для увеличения силы гидравлического удара и гидродинамической кавитации. Кроме того, известное техническое решение не позволяет улучшить условия для гидродинамической кавитации, так как не обеспечивает возможность регулирования зазора между ротором и статором.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель состоит в том, чтобы значительно увеличить силу гидравлического удара и гидродинамической кавитации за счет создания в роторе зоны повышенного давления и обеспечения возможности регулирования зазора между ротором и статором.
Поставленная задача решается тем, что в кавитационном реакторе, содержащем корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости, размещенные в полостной структуры корпуса ротор в виде центробежного колеса и статор, имеющие совмещаемые при вращении ротора отверстия, согласно полезной модели, ротор снабжен расположенной
по периметру кольцевой камерой высокого давления, статор установлен параллельно ротору, а отверстия ротора выполнены в кольцевой камере.
Статор и ротор установлены с возможностью относительного перемещения вдоль оси вращения ротора.
Наличие кольцевой камеры высокого давления, расположение кольцевой камеры по периметру ротора, размещение статора параллельно ротору и выполнение отверстий ротора в кольцевой камере являются существенными признаками, отличающими заявляемую полезную модель от ее ближайшего аналога.
В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием ее конструкции и чертежом, на котором схематично изображен кавитационный реактор.
Кавитационный реактор содержит корпус 1, имеющий полостную структуру с патрубками подвода 2 и отвода 3 жидкости. В полостной структуры корпуса 1 расположены ротор 4 в виде центробежного колеса и статор 5, имеющие совмещаемые при вращении ротора 4 отверстия 6 и 7 соответственно, причем диаметр отверстий 7 больше диаметра отверстий 6. Ротор 4 снабжен кольцевой камерой 8 высокого давления, расположенной по его периметру, а отверстия 6 ротора выполнены в кольцевой камере 8. Статор 5 в полостной структуре корпуса 1 размещен параллельно ротору 4, при этом, статор 5 и ротор 4 установлены с возможностью относительного перемещения вдоль оси 9 вращения ротора 4. В конкретном примере (см. на чертеже) статор 5 установлен на направляющей 10 корпуса 1 и зафиксирован с помощью резьбового соединения 11.
Кавитационный реактор работает следующим образом.
Жидкость по патрубку подвода 2 подается внутрь полостной структуры корпуса 1 и поступает в ротор 4. Ротор 4 в виде центробежного колеса, выполняющего роль насоса, вращаясь, воздействует лопатками на жидкость, отбрасывая ее к периферийной части, а именно, в кольцевую камеру 8, расположенную по его периметру. В кольцевой камере 8 создается высокое
давление и, кроме того, в ней происходит гашение колебаний входящего пульсирующего потока. Из кольцевой камеры 8 жидкость под большим давлением с высокой скоростью проходит через отверстия 6 ротора, разделяясь на струи.
За счет вращения ротора 4 отверстия 6, периодически перекрываются боковыми стенками статора 5 или совмещаются с отверстиями 7. В момент перекрытия отверстий 6 ротора 4 боковыми стенками статора 5 происходит резкое повышение давления - прямой гидравлический удар а в момент совмещения отверстий 6 ротора 4 и отверстий 7 статора 5 происходит резкое снижение давления и часть энергии жидкости переходит в тепловую энергию.
В момент совмещения отверстий жидкость, получившая высокую кинетическую энергию, попадает в отверстия 7 статора 5, где происходит резкое повышение давления и падение скорости жидкости, так как диаметр отверстий 7 статора 5 больше диаметра отверстий 6 ротора 4. Возникает гидродинамическая кавитация, сопровождающаяся высокими выбросами давления и температуры. Для обеспечения возможности регулирования зазора между ротором 4 и статором 5 с целью усиления гидравлического удара и гидродинамической кавитации статор 5 и ротор 4 установлены с возможностью относительного перемещения вдоль оси 9 вращения ротора. Далее, из полостной структуры корпуса 1 по патрубку отвода 3 жидкость поступает в систему потребления (на чертеже не показана).
По сравнению с аналогами заявляемый кавитационный реактор позволяет значительно увеличить силу гидравлического удара и гидродинамической кавитации за счет создания в роторе зоны высокого давления и обеспечения возможности регулирования зазора между ротором и статором.