ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДИСПЕРГАТОР
HYDRODYNAMIC DISPERSER

Изобретение относится к устройствам, применяемым в технологических процессах для перемешивания, диспергирования, эмульгирования и других процессов обработки технологических жидкостей, и может быть использовано для переработки нефтяных шламов (разделение нефтепродуктов, воды и механических примесей).
Известно устройство, возбуждающее вибрацию в технологических установках для активации технологических жидкостей, например устройство по патенту РФ (SU 925375А, кл. B01F 13/08, 1980 г.), содержащее электромагнитные вибраторы, возбуждающие колебания пластин, перемешивающих жидкость.
Недостатком устройства является их низкая производительность, обусловленная несогласованностью собственных частот пластин и частот электрического возбуждения.
Наиболее близким по технической сущности является «Виброструйный перемешиватель и разжижитель вязких жидкостей и суспензий», RU 2208474, кл. B01F 11/00, B01F 13/08, 1994 г., содержащий электромагнитные вибраторы, которые совершают колебания и одновременно выдавливают жидкость из зоны сближения, формируя ее постоянный поток на собственной частоте колебаний пластин-якорей.
Недостатком данного устройства является низкий КПД перемешивателя, обусловленный использованием упругого возврата пластин-якорей за счет сжатия пружин, на что расходуется значительная энергия электропривода вибратора, а также отсутствие настройки на собственные колебания столба жидкости, подвергаемой технологической активации.
Техническим результатом изобретения является достижение высокой производительности при переработке нефтяных шламов (разделение нефтепродуктов, воды и механических примесей).
Технический результат достигается тем, что в гидродинамическом диспергаторе, содержащем емкость с нефтешламом, вибратор жидкости и диск-активатор, диск-активатор колебаний перерабатываемой жидкости связан с упругим элементом динамической системы привода колебаний и настраивается на резонансный режим путем подбора жесткости упругого элемента (рессоры), а необходимую амплитуду колебаний диска-активатора обеспечивают путем выбора места расположения динамической массы на свободном конце упругого элемента (рессоры), при этом в качестве динамической массы использован вибратор с регулируемым приводом вращения, возбуждающий колебания в системе.
Конструкция предлагаемого гидродинамического диспергатора приведена на чертеже.
Гидродинамический диспергатор содержит камеру для перерабатываемого шлама - 1, диск-активатор - 2, создающий продольные колебания в диспергируемой жидкости, стойку - 3, упругий элемент (рессору) - 4, на которой расположено устройство для возбуждения колебаний, например вибратор с регулируемой частотой вращения - 5.
Устройство работает следующим образом.
Увеличение производительности переработки нефтяного шлама достигается тем, что частота колебания диска-активатора - 2 настраивается на собственную частоту (резонансный режим) столба жидкости в камере для перерабатываемого шлама - 1.
Необходимый режим колебаний диска-активатора -2 достигается подбором жесткости - k упругого элемента и из условия , где m - дополнительная масса, определяемая весом вибратора, регулируемой частотой вращения - 5, а необходимая амплитуда колебаний диска-активатора обеспечивается путем выбора места расположения вибратора на свободном конце рессоры.
Признаки предлагаемого технического решения, отличающие его от прототипа, выражены следующим.
1. Гидродинамический диспергатор в отличие от прототипа реализует резонансный режим возмущения перерабатываемой жидкости, при котором, наряду с перемешиванием, происходит интенсивная пульсация давления, создающая кавитацию, что обеспечивает тонкое диспергирование нефтешлама.
2. Частота резонансных колебаний перерабатываемого шлама создается за счет выбора жесткости упругого элемента (рессоры) и регулирования возмущающей частоты в вибраторе с регулируемой частотой вращения.
3. Необходимая амплитуда силы для перемещения диска-активатора создается выбором величины и места расположения дополнительной динамической массы на рессоре, в качестве которой использован вибратор, возбуждающий колебания в системе.
Сравнение отличительных признаков изобретения с прототипом и другими известными техническими решениями показывает, что они не были известны, а с их помощью можно решить поставленную техническую задачу создания гидродинамического диспергатора, отличающегося простотой и надежностью.
Пример конкретного выполнения гидродинамического вибратора.
Гидродинамический диспергатор производит переработку нефтяных шламов (смешанных с водой) в камеру для перерабатываемого шлама - 1 (фиг.1) на резонансном режиме, определяемом частотой и амплитудой перемещения диска-активатора - 2, связанного с упругим элементом - 4.
Колебания упругого элемента создает вибратор с регулируемой частотой вращения - 5. Выбор резонанса производится путем изменения выходной частоты вибратора до наступления резкого повышения интенсивности процесса.
Необходимую амплитуду получают установкой дополнительной массы на рессоре - 4, контролируемой по величине амплитуды активатора - 2 (A≅2,5…2,7 мм). В качестве дополнительной массы используют вибратор с регулируемой частотой вращения, возбуждающий колебания в системе.