Гидродинамический диспергатор и резонансная пластина для него

Полезная модель направлена на повышение надежности эксплуатации при повышенной мощности потока обрабатываемой жидкости (давление на входе - более 15 кгс/см²), увеличение срока службы и усилении диспергации. Указанный технический результат достигается тем, что гидродинамический диспергатор содержит подводящий патрубок, переходящий в сопло с щелью, напротив которого расположена резонансная пластина с острой кромкой на конце. Резонансная пластина имеет боковые поверхности с клиновидным сечением по длине, профили боковых поверхностей выполнены по экспоненте. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к области диспергирования, интенсификации физико-химических процессов и иных обработок текучей среды и предназначена для использования в нефтеперерабатывающей, химической, энергетической, пищевой и других отраслях промышленности.

Наиболее близкой к предложенной полезной модели является гидродинамический излучатель с резонансной пластиной, содержащий цилиндрический корпус, в котором расположен подводящий патрубок, переходящий в сопло с цилиндрическим входом и заканчивающееся плоской щелью, резонансную пластину, один конец которой жестко закреплен, а другой - имеет клиновидную заточку и расположен против выхода сопла (Фридман В.М., Ультразвуковая химическая аппаратура, Машиностроение, Москва, 1967 г., с.52 - 55).

Недостатком этого излучателя является то, что он имеет ограничение по генерируемой акустической мощности, которая определяет эффективность процесса диспергации, и характеризуется размером частиц, на которые дробится обрабатываемая смесь. Как показывают результаты лабораторных испытаний, степень диспергации, создаваемая такими устройствами, не превышает 1,5-3 мкм, а для получения ряда эмульсий, например, парафин-вода, размер частиц не должен превышать 0,4 мкм. Кроме того, в ряде технологических процессов необходимо осуществлять интенсивное дробление длинных молекулярных цепочек. Указанное ограничение по генерируемой акустической мощности связано с тем, что в процессе работы излучателя пластина под действием потока жидкости совершает колебательные движения с амплитудой до 3 мм. Эта величина определяет акустическую мощность излучателя и существенно влияет на продолжительность безотказной работы устройства. Как показали результаты испытаний, амплитуда колебаний пластины для получения требуемого

эффекта диспергации должна превышать 3 мм, но при это в ней создаются динамические напряжения, приводящие к ее разрушению в месте крепления и местах изменеия профиля пластины, при давлении жидкости на входе в подводящий патрубок более 15 кгс/см².

Из указанного выше источника также известна резонансная пластина с переменным сечением. Боковые поверхности пластины выполнены по ломанной кривой с двумя переходами. Угол заточки пластины составляет 30°С, а толщина больше или равна ширине сопла гидродинамического диспергатора.

Недостатком данной пластины является небольшой срок службы из-за быстрого выхода из строя резонансной пластины по причине усталости металла, а также из-за выполнения боковых поверхностей пластины по ломанной кривой с двумя переходами.

Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении надежности эксплуатации при повышенной мощности потока обрабатываемой жидкости (давление на входе - более 15 кгс/см²), увеличении срока службы и усилении диспергации.

Указанный технический результат в резонансной пластине гидродинамического диспергатора, имеющей боковые поверхности с клиновидным сечением по длине с заостренным концом, достигается тем, что профили боковых поверхностей выполнены по экспоненте.

Заостренный конец имеет острую кромку с углом заточки менее 30°.

Данный технический результат в гидродинамическом диспергаторе, содержащем подводящий патрубок, переходящий в щелевое сопло, напротив которого расположена резонансная пластина с острой кромкой на конце, достигается тем, что резонансная пластина имеет боковые поверхности с клиновидным сечением по длине с острой кромкой, при этом профили боковых поверхностей выполнены по экспоненте.

Заостренный конец имеет острую кромку с углом заточки менее 30°.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен гидродинамический диспергатор.

Гидродинамический диспергатор содержит подводящий патрубок 1, переходящий в щелевое сопло 2, напротив которого расположена резонансная пластина 3.

Резонансная пластина 3 имеет боковые поверхности 4 с клиновидным сечением по длине с заостренным концом. Заостренный конец пластины имеет острую кромку 6, обращенную в сторону сопла, при этом профили боковых поверхностей 4 выполнены по экспоненте.

Острая кромка 6 имеет угол заточки менее 30°.

Узел крепления 7 пластины 3 позволяет надежно консольно закрепить ее в диспергаторе.

Диспергатор работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость через подводящий патрубок 1 поступает в сужающееся сопло 2, на выходе из которого поток приобретает форму плоской струи.

При натекании жидкости на клиновидную часть пластины 3 происходит образование и срыв вихрей, следующих один за другим. Периодически изменяющееся давление в зоне вихрей приводит к образованию звуковых волн. При прохождении фазы волны, создающей разряжение, жидкость рвется, и в ней образуется большое количество разрывов в виде пузырьков. После кратковременного существования часть пузырьков захлопывается и при этом развиваются большие местные мгновенные давления, достигающие 10000 кгс/см².

Компоненты жидкости, попадающие в зону срыва вихрей (кавитационное облако), подвергаются мощному воздействию, и происходит процесс диспергирования. Обработанная жидкость отводится через отверстие в корпусе 8 и отводящий патрубок 5.

Надежность эксплуатации при повышенной мощности потока обрабатываемой жидкости (давление на входе - более 15 кгс/см²), увеличение

срока службы и усиление диспергации происходит за счет выполнения профиля боковых поверхностей по экспоненте.

Пластина с углом заточки острой кромки менее 30° работает на 45-85% дольше при сопоставимых нагрузках с известными пластинами.

1. Резонансная пластина гидродинамического диспергатора, имеющая боковые поверхности с клиновидным сечением по длине с заостренным концом, отличающаяся тем, что профили боковых поверхностей выполнены по экспоненте.

2. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что заостренный конец имеет острую кромку с углом заточки менее 30°.

3. Гидродинамический диспергатор, содержащий подводящий патрубок, переходящий в щелевое сопло, напротив которого расположена резонансная пластина с острой кромкой на конце, отличающийся тем, что резонансная пластина выполнена по п.1.

4. Диспергатор по п.3, отличающийся тем, что заостренный конец имеет острую кромку с углом заточки менее 30°.