Ультразвуковая установка для обработки жидких сред
Полезная модель может быть использована для диспергирования (измельчения) различных веществ нерастворимых в воде (металлические нано-порошки, пигменты и т.д.), для эмульгирования и деэмульгирования эмульсий, для ускорения протекания химических реакций проходящих в жидкой фазе и т.д. Техническим результатом, на достижение которого направлено предложение, является повышение надежности работы заявленной ультразвуковой установки для обработки жидких сред путем снижения влияния на ее работоспособность давления и температуры обрабатываемой жидкой среды. Ультразвуковая установка для обработки жидких сред содержт реактор с трубчатым корпусом, генератор ультразвуковой частоты, ультразвуковой преобразователь 1. Ультразвуковой преобразователь 1 связан с генератором ультразвуковой частоты посредством электрических проводов 2 и оснащен консольно прикрепленным к нему излучателем 3. Излучатель 3 установлен с возможностью возвратно поступательного перемещения в трубчатом корпусе ультразвуковой установки. Ультразвуковая установка содежит входной штуцер 4, сообщающий внутреннюю полость трубчатого корпуса через подающий трубопровод с источником обрабатываемой жидкости, и выходной штуцер 5, сообщающие внутреннюю полость трубчатого корпуса с трубопроводом, отводящим обработанную жидкость. Ультразвуковой преобразователь 1 снабжен корпусом 7 охлаждения, оснащенным штуцерами 8, 9 подачи и отвода охлаждающей жидкости. Корпус 7 охлаждения выполнен в форме стакана с кольцевым упором 10 на внутренней поверхности. На поверхности кольцевого упора 10, обращенной к открытому торцу 11 корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1, выполнена кольцевая канавка 12, в которой размещено уплотнительное кольцо 13. Ультразвуковой преобразователь 1 содержит крепежный диск 14, опирающийся на кольцевой упор 10 корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 и прижатый к нему по периметру прижимным кольцом 15, установленным в корпусе 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 посредством резьбового соединения, и герметизированным уплотнительным кольцом 13. Трубчатый корпус реактора образован открытым торцом 11 корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1, выступающей за наружный габарит прижимного кольца 15, промежуточной трубой 16, установленной одним своим концом в открытом торце 11 корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1, а другим концом в соединительной муфте 17, а также торцовой частью 18, связанной с промежуточной трубой 16 через соединительную муфту 17. При этом соединение всех штуцеров 4, 5, 8, 9 с
корпусами, промежуточной трубы 16 с корпусом 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 и соединительной муфтой 17, а также торцовой части 18 трубчатого корпуса реактора с соединительной муфтой 17 выполнены коническими резьбовыми.
Устройство может быть использовано для диспергирования (измельчения) различных веществ нерастворимых в воде (металлические нано-порошки, пигменты и т.д.), для эмульгирования и деэмульгирования эмульсий, для ускорения протекания химических реакций проходящих в жидкой фазе и т.д.
Известна ультразвуковая установка для обработки жидких сред, содержащая реактор с трубчатым корпусом, генератор ультразвуковой частоты, ультразвуковой преобразователь, связанный с генератором ультразвуковой частоты посредством электрических проводов и оснащенный консольно прикрепленным к нему излучателем, установленным с возможностью возвратно поступательного перемещения в трубчатом корпусе, а также входной штуцер, сообщающий внутреннюю полость трубчатого корпуса через подающий трубопровод с источником обрабатываемой жидкости, и выходной штуцер, сообщающие внутреннюю полость трубчатого корпуса с трубопроводом, отводящим обработанную жидкость (См. Патент США №3865350, US kl. 259/1 R опубл. 11.02.75).
Работа ультразвуковой установки для обработки жидких сред осуществляется при высоком давлении обрабатываемой жидкой среды. И характеризуется высокой степенью нагрева обрабатываемой жидкости и всей установки в целом. Это может повлечь за собой перегрев устройства, преобразующего частоту электрического тока в ультразвуковые колебания излучателя ультразвуковой установки, и его повреждение. Кроме того, вследствие высокой температуры и давления, возможно коробление корпусных деталей и присоединительных элементов для подводящих и отводящих трубопроводов, что может привести к нарушению герметичности уплотнительных колец и прокладок известной ультразвуковой установки для обработки жидких сред и появлению протечек.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предложение, является повышение надежности работы заявленной ультразвуковой установки для обработки жидких сред путем снижения влияния на ее работоспособность давления и температуры обрабатываемой жидкой среды.
Указанный технический результат достигается тем, что в ультразвуковой установке для обработки жидких сред, содержащей реактор с трубчатым корпусом, генератор ультразвуковой частоты, ультразвуковой преобразователь, связанный с генератором ультразвуковой частоты посредством электрических проводов и оснащенный консольно прикрепленным к нему излучателем, установленным с возможностью возвратно
поступательного перемещения в трубчатом корпусе, а также входной штуцер, сообщающий внутреннюю полость трубчатого корпуса через подающий трубопровод с источником обрабатываемой жидкости, и выходной штуцер, сообщающие внутреннюю полость трубчатого корпуса с трубопроводом, отводящим обработанную жидкость, ультразвуковой преобразователь снабжен корпусом охлаждения, оснащенным штуцерами подачи и отвода охлаждающей жидкости и выполненным в форме стакана с кольцевым упором на внутренней поверхности, на поверхности кольцевого упора, обращенной к открытому торцу корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя, выполнена кольцевая канавка, в которой размещено уплотнительное кольцо, ультразвуковой преобразователь содержит крепежный диск, опирающийся на кольцевой упор корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя и прижатый к нему по периметру прижимным кольцом, установленным в корпусе охлаждения ультразвукового преобразователя посредством резьбового соединения, и герметизированным уплотнительным кольцом, трубчатый корпус реактора образован открытым торцом корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя, выступающей за наружный габарит прижимного кольца, промежуточной трубой, установленной одним своим концом в открытом торце корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя, а другим концом в соединительной муфте, а также торцовой частью, связанной с промежуточной трубой через соединительную муфту, при этом соединение всех штуцеров с корпусами, промежуточной трубы с корпусом охлаждения ультразвукового преобразователя и соединительной муфтой, а также торцовой части трубчатого корпуса реактора с соединительной муфтой выполнены коническими резьбовыми.
Кроме того, в ультразвуковой установке для обработки жидких сред в качестве охлаждающей жидкости может быть использована обрабатываемая жидкость, при этом входной штуцер связан с источником обрабатываемой жидкости через штуцер отвода охлаждающей жидкости, внутреннюю полость корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя и штуцер подачи охлаждающей жидкости.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
- на Фиг.1 представлен продольный разрез ультразвуковой установки для обработки жидких сред;
- на Фиг.2 изображен выносной элемент, укрупненно иллюстрирующий конструктивное выполнение узла установки крепежного диска в корпусе ультразвуковой установки для обработки жидких сред.
Ультразвуковая установка для обработки жидких сред содержит реактор с трубчатым корпусом, генератор (не показан) ультразвуковой частоты и ультразвуковой
преобразователь 1. Ультразвуковой преобразователь 1 связан с генератором ультразвуковой частоты посредством электрических проводов 2 и оснащен консольно прикрепленным к нему излучателем 3. Излучатель 3, установлен с возможностью возвратно поступательного перемещения в трубчатом. Ультразвуковая установка для обработки жидких сред содержит также входной и выходной штуцеры 4 и 5 для подвода и отвода обрабатываемой жидкости. Входной штуцер 4 сообщает внутреннюю полость трубчатого корпуса через подающий трубопровод (не показан) с источником (не показан) обрабатываемой жидкости. Выходной штуцер 5 сообщает внутреннюю полость трубчатого корпуса с трубопроводом (не показан), отводящим обработанную жидкость. Ультразвуковой преобразователь 1 снабжен корпусом 7 охлаждения, который оснащен штуцерами 8 и 9 подачи и отвода охлаждающей жидкости и выполнен в форме стакана с кольцевым упором 10 на внутренней поверхности. На поверхности кольцевого упора 10, обращенной к открытому торцу 11 корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1, выполнена кольцевая канавка 12, в которой размешено уплотнительное кольцо 13. Ультразвуковой преобразователь 1 содержит крепежный диск 14, опирающийся на кольцевой упор 10 корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 и прижатый к нему по периметру прижимным кольцом 15, установленным в корпусе 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 посредством резьбового соединения, и герметизированным уплотнительным кольцом 13. Трубчатый корпус реактора образован открытым торцом 11 корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1, выступающей за наружный габарит прижимного кольца 15, промежуточной трубой 16, установленной одним своим концом в открытом торце 11 корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1, а другим концом в соединительной муфте 17, а также торцовой частью 18, связанной с промежуточной трубой 16 через соединительную муфту 17. Соединение всех штуцеров 4, 5, 8, 9 с корпусами, а также промежуточной трубы 16 с корпусом 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 и соединительной муфтой 17 и торцовой части 18 трубчатого корпуса реактора с соединительной муфтой 17 выполнены коническими резьбовыми. Электрические провода 2, связывающие ультразвуковой преобразователь 1 с генератором ультразвуковой частоты выведены сквозь стенку корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 через уплотнение 19.
В качестве охлаждающей жидкости для ультразвукового преобразователя может использоваться обрабатываемая жидкость. При этом входной штуцер 4 должен быть связан с источником обрабатываемой жидкости через штуцер 9 отвода охлаждающей
жидкости, внутреннюю полость корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 и штуцер 8 подачи охлаждающей жидкости.
Жидкая среда поступает на обработку в трубчатый корпус ультразвуковой установки через входной штуцер 4. Под воздействием колебаний излучателя 3, приводимого в действие ультразвуковым преобразователем 1, происходит обработка жидкости, заполнившей внутреннюю полость трубчатого корпуса. На Фиг.1 представлен вариант магнитострикцинного выполнения преобразователя. В реальности ультразвуковой преобразователь может быть использован и в других вариантах выполнения, например в пьезоэлектрическом (пьезокерамическом). В процессе работы ультразвуковой установки для обработки жидких сред ультразвуковой преобразователь 1 нагревается. Отвод избыточного тепла от ультразвукового преобразователя осуществляется посредством омывания его охлаждающей жидкостью. Охлаждающая жидкость, подается во внутреннюю полость корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 через штуцер 8. В корпусе 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 происходит теплообмен между ультразвуковым преобразователем 1 и охлаждающей жидкостью, вследствие которого ультразвуковой преобразователь 1 охлаждается, а охлаждающая жидкость нагревается. Нагретая охлаждающая жидкость вытекает из корпуса 7 охлаждения через штуцер 9 и отводит избыточное тепло. Согласно предложению охлаждение ультразвукового преобразователя может производиться по замкнутому или разомкнутому циклу. Если охлаждение происходит по замкнутому циклу, в контур циркуляции охлаждающей жидкости последовательно включается теплообменник (не показан), проходя через который охлаждающая жидкость отдает свое тепло окружающей среде, где оно рассеивается. Остывшая охлаждающая жидкость вновь поступает в корпус 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 через штуцер 8. В том случае, если охлаждение производится по разомкнутому циклу, в корпус 7 охлаждения ультразвукового преобразователя вместо охлаждающей жидкости подается обрабатываемая жидкость, температура которой в исходном состоянии ниже температуры ультразвукового преобразователя. В дальнейшем нагретая обрабатываемая жидкость из корпуса 7 охлаждения ультразвукового преобразователя 1 подается в трубчатый корпус на обработку, унося с собой излишки тепла от ультразвукового преобразователя 1. Таким образом температура ультразвукового преобразователя 1 поддерживается на необходимом для обеспечения работоспособности реактора уровне.
Поскольку все соединения элементов корпуса и штуцеров выполнены с использованием конических резьб, обладающих свойством самоуплотнения, отпадет необходимость в установке кольцевых уплотнительных элементов для их герметизации.
При этом исключается вероятность возникновения течей из-за деформаций корпуса реактора, обусловленных потерей упругости кольцевых уплотнительных элементов вследствие их перегрева или снижения натяга по уплотняемым поверхностям, обеспечиваемого их размерами и сжатием при установке.
1. Ультразвуковая установка для обработки жидких сред, содержащая реактор с трубчатым корпусом, генератор ультразвуковой частоты, ультразвуковой преобразователь, связанный с генератором ультразвуковой частоты посредством электрических проводов и оснащенный консольно прикрепленным к нему излучателем, установленным с возможностью возвратно поступательного перемещения в трубчатом корпусе, а также входной штуцер, сообщающий внутреннюю полость трубчатого корпуса через подающий трубопровод с источником обрабатываемой жидкости, и выходной штуцер, сообщающие внутреннюю полость трубчатого корпуса с трубопроводом, отводящим обработанную жидкость, отличающийся тем, что ультразвуковой преобразователь снабжен корпусом охлаждения, оснащенным штуцерами подачи и отвода охлаждающей жидкости и выполненным в форме стакана с кольцевым упором на внутренней поверхности, на поверхности кольцевого упора, обращенной к открытому торцу корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя, выполнена кольцевая канавка, в которой размещено уплотнительное кольцо, ультразвуковой преобразователь содержит крепежный диск, опирающийся на кольцевой упор корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя и прижатый к нему по периметру прижимным кольцом, установленным в корпусе охлаждения ультразвукового преобразователя посредством резьбового соединения, и герметизированным уплотнительным кольцом, трубчатый корпус реактора образован открытым торцом корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя, выступающей за наружный габарит прижимного кольца, промежуточной трубой, установленной одним своим концом в открытом торце корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя, а другим концом в соединительной муфте, а также торцовой частью, связанной с промежуточной трубой через соединительную муфту, при этом соединение всех штуцеров с корпусами, промежуточной трубы с корпусом охлаждения ультразвукового преобразователя и соединительной муфтой, а также торцовой части трубчатого корпуса реактора с соединительной муфтой выполнены коническими резьбовыми.
2. Ультразвуковая установка для обработки жидких сред по п.1, отличающаяся тем, что в качестве охлаждающей жидкости используется обрабатываемая жидкость, при этом входной штуцер связан с источником обрабатываемой жидкости через штуцер отвода охлаждающей жидкости, внутреннюю полость корпуса охлаждения ультразвукового преобразователя и штуцер подачи охлаждающей жидкости.
