Гидродинамический реактор

Авторы патента:

Полезная модель относится к конструкциям гидродинамических 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.

Гидродинамический реактор содержит корпус 1, имеющий полостную структуру с патрубками подвода 2 и отвода 3 жидкости. В полостной структуре корпуса 1 размещены ротор 4, выполненный в виде центробежного колеса и статор 5. Статор 5 снабжен электромагнитами 6 с сердечниками 7, расположенными по его периметру. Статор 5 и ротор 4 имеют соответствующие отверстия 8 и 9 для прохода жидкости, совмещаемые при вращении ротора 4, причем отверстия 8 статора 5 выполнены в сердечниках 7 электромагнитов 6.

Это позволяет обеспечить возможность одновременного воздействия на жидкость кавитационными и магнитными полями и за счет этого повысить эффективность ее обработки.

Известен гидродинамический реактор, содержащий корпус, имеющий полостную структуру заданной геометрии с впускным и выпускным патрубками и рабочие элементы, выполненные в виде электромагнитов, установленных в корпусе с зазором для прохода обрабатываемой жидкости (см. описание изобретения к патенту России №2191162, заявл. 16.04.2001, опубл. 20.10.2002, по кл. С 02 F 1/48).

Наличие корпуса, имеющего полостную структуру заданной геометрии, наличие в корпусе впускного и выпускного патрубков и размещение в корпусе рабочих элементов, выполненных в виде электромагнитов, являются общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет создать кавитационное поле в процессе магнитной обработки жидкости, что значительно снижает качество обработки.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому (прототипом) является гидродинамический реактор, содержащий корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости и размещенные в полостной структуре корпуса ротор в виде центробежного колеса и статор, имеющие отверстия, совмещаемые при вращении ротора, причем центробежное колесо выполнено двухпоточным, отверстия ротора выполнены коноидальными, сужающимися в сторону статора, а отверстия 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 гидродинамического реактора является то, что он не позволяет создать магнитный поток в процессе кавитации жидкости, что значительно снижает эффективность ее обработки.

Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель состоит в том, чтобы обеспечить возможность одновременного воздействия на жидкость кавитационными и электромагнитными полями и за счет этого повысить эффективность ее обработки.

Поставленная задача решается тем, что в гидродинамическом реакторе, содержащем корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости и размещенные в полостной структуре корпуса ротор в виде центробежного колеса и статор, имеющие отверстия, совмещаемые при вращении ротора, согласно полезной модели, статор снабжен электромагнитами, а отверстия статора, совмещаемые с отверстиями ротора при вращении последнего, выполнены в сердечниках электромагнитов.

Сердечники электромагнитов выполнены из ферромагнитного материала.

Наличие на статоре электромагнитов и выполнение отверстий статора в сердечниках электромагнитов являются существенными признаками, отличающими заявляемую полезную модель от ее ближайшего аналога.

Эти отличительные признаки в совокупности с известными позволяют воздействовать на обрабатываемую жидкость кавитационными и

электромагнитными полями одновременно и, тем самым, значительно повысить качество обработки.

В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием ее конструкции и чертежом, на котором схематично изображен гидродинамический реактор.

Гидродинамический реактор содержит корпус 1, имеющий полостную структуру с патрубками подвода 2 и отвода 3 жидкости. В полостной структуре корпуса 1 размещены ротор 4, выполненный в виде центробежного колеса и статор 5. Статор 5 снабжен электромагнитами 6 с сердечниками 7, расположенными по его периметру. Статор 5 и ротор 4 имеют соответствующие отверстия 8 и 9 для прохода жидкости, совмещаемые при вращении ротора 4, причем отверстия 8 статора 5 выполнены в сердечниках 7 электромагнитов 6. Для создания условий кавитации отверстия 8 статора 5 имеют больший диаметр, чем отверстия 9 ротора 4.

Гидродинамический реактор работает следующим образом.

От источника питания (на чертеже не показан) на катушки электромагнитов 6 подается ток. Жидкость по патрубку подвода 2 подают внутрь полостной структуры корпуса 1, которая поступает в ротор 4. Ротор 4 в виде центробежного колеса, выполняющего роль насоса вращаясь, воздействует лопатками на жидкость, отбрасывая ее к периферийной части. Далее жидкость под давлением с высокой скоростью проходит через отверстия 9 ротора, разделяясь на струи.

За счет вращения ротора 4 отверстия 9, периодически перекрываются боковыми стенками статора 5 или совмещаются с отверстиями 8. В момент перекрытия отверстий 6 ротора 4 боковыми стенками статора 5 происходит резкое повышение давления - прямой гидравлический удар, а в момент совмещения отверстий 9 ротора 4 и отверстий 8 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 8 статора 5, где происходит резкое повышение давления и падение скорости жидкости, так как диаметр отверстий 8 статора 5 больше диаметра отверстий 9 ротора 4. При достижении величины давления насыщенных паров жидкость вскипает с образованием микропузырьков (коверн). Перемещаясь в потоке и разрушаясь каверны образуют пульсирующее поле кавитационных пузырьков, которое вызывает разночастотные колебания в авторезонансном режиме. В результате пульсаций образуется большое количество новых пузырьков значительных размеров. На выходе давление существенно увеличивается и происходит одновременное схлопывание групп пузырьков. Это создает сильное кавитационное поле. Кроме того, гидродинамическая кавитация, сопровождаемая высокими выбросами давления и температуры, генерирует электромагнитные волны звукового диапазона, также воздействующие на жидкость.

Одновременно на жидкость, проходящую через отверстия 8 статора 5, воздействуют электромагнитным полем, так как эти отверстия выполнены в сердечниках 7 электромагнитов 6. Для усиления воздействия электромагнитного поля на обрабатываемую жидкость, ток, подаваемый на катушки электромагнитов, может быть постоянным, модулированным, резонансной частоты и формы, вихревым, с возможностью реверса и т.п.

Воздействие на жидкость электромагнитными полями в процессе гидродинамической кавитации позволяет значительно повысить эффективность ее обработки.

1. Гидродинамический реактор, содержащий корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости и размещенные в полостной структуре корпуса ротор в виде центробежного колеса и статор, имеющие отверстия для прохода жидкости, совмещаемые при вращении ротора, отличающийся тем, что статор снабжен электромагнитами, а отверстия статора, совмещаемые с отверстиями ротора при вращении последнего, выполнены в сердечниках электромагнитов.

2. Гидродинамический реактор по п.1, отличающийся тем, что сердечники электромагнитов выполнены из ферромагнитного материала.