RU2438769C1 - Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions) - Google Patents

Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2438769C1
RU2438769C1 RU2010128962/05A RU2010128962A RU2438769C1 RU 2438769 C1 RU2438769 C1 RU 2438769C1 RU 2010128962/05 A RU2010128962/05 A RU 2010128962/05A RU 2010128962 A RU2010128962 A RU 2010128962A RU 2438769 C1 RU2438769 C1 RU 2438769C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cavitators
rotor
row
concentric row
concentric
Prior art date
Application number
RU2010128962/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лев Серафимович Скворцов (RU)
Лев Серафимович Скворцов
Борис Петрович Сердюк (RU)
Борис Петрович Сердюк
Раиса Семеновна Грачева (RU)
Раиса Семеновна Грачева
Original Assignee
Лев Серафимович Скворцов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Лев Серафимович Скворцов filed Critical Лев Серафимович Скворцов
Priority to RU2010128962/05A priority Critical patent/RU2438769C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2438769C1 publication Critical patent/RU2438769C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/271Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator
    • B01F27/2711Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator provided with intermeshing elements

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: set of invention relates to fluids cavitators aimed at varying properties of fluids and may be used in various process (grinding, dispersion, homogenisation, mechanical activation, etc) in mining, fuel production, chemistry, etc. Proposed cavitator comprises casing with processed fluid feed and discharge branch pipes, and work chamber. Said chamber housing stator provided with at least one concentric row of cavitators, rotor fitted on drive shaft with pump vanes, and at least one concentric row of cavitators. In compliance with another version, said chamber accommodates two aligned rotors fitted on drive shafts to revolve in opposition. Every rotor has at least one concentric row of cavitators. One of said rotors is equipped with pump vanes. Note here that the number of cavitators of rotor with pump vanes is a prime number not smaller than 7 and increases in every next concentric row in direction from drive shaft to periphery.
EFFECT: lower noise, higher efficiency and longer life.
2 cl, 4 dwg

Description

Группа изобретений относится к устройствам создания кавитации в потоке жидких сред для воздействия на них с целью направленного изменения их свойств и может быть использована для осуществления различных технологических процессов (измельчения, диспергирования, эмульгирования, гомогенизации, перемешивания, механохимической активации, обеззараживания, нагревания и др.), протекающих в жидких средах, в горнорудной, топливной, химической, фармацевтической, лакокрасочной и других отраслях промышленности.The group of inventions relates to devices for creating cavitation in a flow of liquid media for exposure to them in order to directionally change their properties and can be used for various technological processes (grinding, dispersing, emulsification, homogenization, mixing, mechanochemical activation, disinfection, heating, etc. ) occurring in liquid media, in mining, fuel, chemical, pharmaceutical, paint and varnish and other industries.

Известны многочисленные конструкции гидродинамических аппаратов для создания кавитации, включающих корпус с входным и выходным патрубками, концентрично расположенные внутри корпуса ротор и статор (или два вращающиеся навстречу один другому ротора) с концентрическими рядами лопаток (кавитаторов), которые используются под различными названиями (гидродинамический диспергатор, кавитационный смеситель, роторный аппарат гидроударного действия, ультразвуковой активатор, пульсационный аппарат роторного типа, роторный импульсный аппарат и др.).Numerous designs of hydrodynamic devices for creating cavitation are known, including a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator concentrically located inside the housing (or two rotors rotating towards each other) with concentric rows of blades (cavitators), which are used under various names (hydrodynamic dispersant, cavitation mixer, rotary apparatus of hydropercussion action, ultrasonic activator, pulsating apparatus of rotary type, rotary pulse apparatus et al.).

Известен ротационный аппарат для взаимодействия жидкости с жидкостью, газом или порошком с двумя комплектами полых коаксиальных цилиндров (или конусов) с отверстиями, число которых одинаково или соотношение между ними в разных цилиндрах (конусах) имеет целочисленное значение. При вращении одного из этих цилиндров (ротора) относительно другого (статора) или обоих цилиндров (роторов), вращающихся навстречу один другому, происходит быстрое чередование совмещения и несовмещения прорезей разных цилиндров. Это вызывает интенсивные колебания в жидкой среде, поступающей во внутренний цилиндр и последовательно проходящей все цилиндры в радиальном направлении. /Авторское свидетельство SU №127999, 1960 г./Known rotary apparatus for the interaction of a liquid with a liquid, gas or powder with two sets of hollow coaxial cylinders (or cones) with holes, the number of which is the same or the ratio between them in different cylinders (cones) is integer. When one of these cylinders (rotor) rotates relative to the other (stator) or both cylinders (rotors) rotating towards each other, a quick alternation of alignment and non-alignment of slots of different cylinders occurs. This causes intense oscillations in the liquid medium entering the inner cylinder and sequentially passing all the cylinders in the radial direction. / Copyright certificate SU No. 127999, 1960 /

Недостатком этого аппарата являются биения силы тока (до±50%) в цепи приводного электродвигателя аппарата вследствие нестабильности гидродинамического сопротивления вращению ротора, обусловленной тем, что число отверстий в цилиндрах (конусах) одинаково или соотношение между ними в разных цилиндрах (конусах) имеет целочисленное значение.The disadvantage of this apparatus is the beating of amperage (up to ± 50%) in the drive motor circuit of the apparatus due to the instability of the hydrodynamic resistance to rotor rotation, due to the fact that the number of holes in the cylinders (cones) is the same or the ratio between them in different cylinders (cones) is of integer value .

Известны роторные аппараты гидроударного действия /Авторское свидетельство SU №1586759, B01F 7/12 1990 г., патент RU №2064822, B01F 7/00, 1996 г. и патент RU №2050959, B01F 7/00, 1995 г./, содержащие корпус с входным и выходным патрубками и коаксиально расположенные в нем ротор и статор, выполненные в виде тел вращения с каналами в их боковых стенках.Known rotary hydropercussion devices / Copyright certificate SU No. 1586759, B01F 7/12 1990, patent RU No. 2064822, B01F 7/00, 1996 and patent RU No. 2050959, B01F 7/00, 1995 /, containing a housing with inlet and outlet nozzles and a rotor and stator coaxially located in it, made in the form of bodies of revolution with channels in their side walls.

Известные аппараты имеют в общем случае практически одинаковую принципиальную схему и конструктивно отличаются друг от друга в основном конфигурацией и количеством кавитаторов и профилем каналов между ними.Known devices in the general case have almost the same circuit diagram and structurally differ from each other mainly in the configuration and number of cavitators and the channel profile between them.

Существенным недостатком известных роторных гидродинамических аппаратов является возникновение биений (нестабильных пульсаций) давления обрабатываемой среды и биений силы тока в цепи приводного электродвигателя при работе аппарата в кавитационном или близких к кавитационному режимах. Этот недостаток вызван тем, что в известных роторных гидродинамических аппаратах количество кавитаторов или прорезей ротора и статора кратно 2, 3 или 5. При совпадении в процессе вращения ротора зазоров между такими кавитаторами в радиальном направлении возникают резонансные пульсирующие потоки обрабатываемой жидкости, приводящие к пульсациям гидродинамического сопротивления вращению ротора, пульсациям давления (в диапазоне ±30% и более) в выходном патрубке аппарата и пульсациям силы тока (в диапазоне ±30% и более) в электрической цепи приводного электродвигателя. Вследствие этого снижается эффективность кавитационного воздействия на обрабатываемую жидкость, увеличивается энергоемкость процесса, ухудшаются условия и сокращается срок эксплуатации роторного гидродинамического аппарата.A significant drawback of the known rotary hydrodynamic apparatus is the occurrence of beats (unstable pulsations) of the pressure of the medium being processed and the beats of the current in the drive electric motor circuit when the apparatus is operating in cavitation or close to cavitation modes. This disadvantage is caused by the fact that in known rotary hydrodynamic apparatuses the number of cavitators or slots of the rotor and stator is a multiple of 2, 3 or 5. When the gaps between such cavitators radially coincide during rotation of the rotor, resonant pulsating flows of the processed fluid arise, leading to pulsations of hydrodynamic resistance rotor rotation, pressure pulsations (in the range of ± 30% or more) in the outlet pipe of the apparatus and pulsations of current strength (in the range of ± 30% and more) in the electric circuit water motor. As a result of this, the efficiency of cavitation effects on the liquid being treated decreases, the energy intensity of the process increases, the conditions worsen, and the life of the rotary hydrodynamic apparatus decreases.

Задачей предложенных технических решений является создание универсального устройства (гидродинамического кавитационного аппарата) с низкими энергозатратами и стабилизированным гидродинамическим сопротивлением вращению ротора для предотвращения биений (нестабильных пульсаций) давления обрабатываемой среды и биений силы тока в цепи приводного электродвигателя.The objective of the proposed technical solutions is to create a universal device (hydrodynamic cavitation apparatus) with low energy consumption and stabilized hydrodynamic resistance to rotation of the rotor to prevent beating (unstable pulsations) of the pressure of the processed medium and beating of the current in the drive electric motor circuit.

Технический результат от использования двух вариантов исполнения предложенного гидродинамического кавитационного аппарата для обработки жидких сред заключается в снижении уровня шума, улучшении условий эксплуатации и увеличении срока службы аппарата.The technical result from the use of two versions of the proposed hydrodynamic cavitation apparatus for processing liquid media is to reduce noise, improve operating conditions and increase the service life of the apparatus.

Поставленная задача согласно первому варианту решается, а технический результат достигается за счет того, что роторный гидродинамический кавитационный аппарат для обработки жидких сред содержит корпус с патрубками подачи и отвода обрабатываемой жидкой среды и рабочей камерой, внутри которой соосно установлены статор, содержащий, по меньшей мере, один концентрический ряд кавитаторов, и закрепленный на приводном валу ротор, содержащий насосные лопатки и, по меньшей мере, один концентрический ряд кавитаторов, при этом количество кавитаторов ротора в ряду является простым числом не менее 7 и увеличивается в каждом следующем концентрическом ряду в направлении от приводного вала к периферии.The task according to the first embodiment is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the rotary hydrodynamic cavitation apparatus for processing liquid media contains a housing with nozzles for supplying and discharging the processed liquid medium and a working chamber, inside of which a stator is installed coaxially, containing at least one concentric row of cavitators, and a rotor mounted on the drive shaft containing pump vanes and at least one concentric row of cavitators, while the number of cavitates rotor trench in a row is a prime number not less than 7, and increases in each successive row in the concentric direction from the drive shaft to the periphery.

Поставленная задача согласно второму варианту решается, а технический результат достигается за счет того, что роторный гидродинамический кавитационный аппарат для обработки жидких сред содержит корпус с патрубками подачи и отвода обрабатываемой жидкой среды и рабочей камерой, внутри которой соосно установлены два закрепленных на приводных валах и вращающихся навстречу один другому ротора, каждый из которых содержит, по меньшей мере, один концентрический ряд кавитаторов, при этом один из роторов снабжен насосными лопатками, а количество его кавитаторов в ряду является простым числом не менее 7 и увеличивается в каждом следующем концентрическом ряду в направлении от приводного вала к периферии.The task according to the second embodiment is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the rotary hydrodynamic cavitation apparatus for processing liquid media contains a housing with nozzles for supplying and discharging the processed liquid medium and a working chamber, inside of which are two coaxially mounted mounted on the drive shafts and rotating towards one of the other rotors, each of which contains at least one concentric row of cavitators, while one of the rotors is equipped with pump blades, and the number in its cavitators in a row is a prime number of at least 7 and increases in each subsequent concentric row in the direction from the drive shaft to the periphery.

Краткое описание фигур чертежей.A brief description of the figures of the drawings.

Группа изобретений поясняется чертежами.The group of inventions is illustrated by drawings.

На Фиг.1 схематически изображен продольный разрез роторного гидродинамического кавитационного аппарата для обработки жидких сред, содержащего ротор и статор, снабженные двумя концентрическими рядами кавитаторов; на Фиг.2 - сечение по A-A на Фиг.1; на Фиг.3 - продольный разрез роторного гидродинамического кавитационного аппарата для обработки жидких сред, содержащего два ротора, снабженные двумя концентрическими рядами кавитаторов; на Фиг.4 - сечение по B-B на Фиг.3.Figure 1 schematically shows a longitudinal section of a rotor hydrodynamic cavitation apparatus for processing liquid media containing a rotor and a stator, equipped with two concentric rows of cavitators; figure 2 is a section along A-A in figure 1; figure 3 is a longitudinal section of a rotary hydrodynamic cavitation apparatus for processing liquid media containing two rotors, equipped with two concentric rows of cavitators; figure 4 is a section along B-B in figure 3.

По первому варианту технического решения роторный гидродинамический кавитационный реактор для обработки жидких сред (Фиг.1) содержит корпус 1 с патрубком 2 подачи исходной жидкой среды, патрубком 3 отвода обработанной жидкой среды и рабочей камерой 4. Внутри рабочей камеры 4 соосно установлены статор 5 с кавитаторами 6 и закрепленный на приводном валу 7 ротор 8 с насосными лопатками 9 и кавитаторами 10. Приводной вал 7 ротора 8 установлен в подшипниковом узле 11. Кавитаторы статора 6 и ротора 10 (Фиг.2) расположены рядами по концентрическим окружностям, при этом количество кавитаторов 10 в каждом ряду ротора 8 является простым числом более 7, например - 11 и 17.According to the first embodiment of the technical solution, the rotary hydrodynamic cavitation reactor for processing liquid media (FIG. 1) comprises a housing 1 with a nozzle 2 for supplying the initial liquid medium, a nozzle 3 for discharging the treated liquid medium and a working chamber 4. A stator 5 with cavitators is coaxially mounted inside the working chamber 4. 6 and mounted on the drive shaft 7 rotor 8 with pump blades 9 and cavitators 10. The drive shaft 7 of the rotor 8 is installed in the bearing assembly 11. The cavitators of the stator 6 and rotor 10 (Figure 2) are arranged in rows along concentric circles holes, while the number of cavitators 10 in each row of the rotor 8 is a prime number greater than 7, for example - 11 and 17.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Исходную жидкую среду через патрубок подачи исходной жидкой среды 2 подают в рабочую камеру 4 корпуса 1 роторного гидродинамического кавитационного аппарата и насосными лопатками 9 на ряды кавитаторов 6 статора 5 и кавитаторов 10 ротора 8. В момент перекрывания кавитаторами 6 статора 5 зазоров между кавитаторами 10 ротора 8 происходит резкое повышение давления (прямой гидравлический удар). В момент совмещения зазоров между кавитаторами 6 статора 5 и кавитаторами 10 ротора 8 происходит резкое снижение давления с падением скорости жидкой среды и возникновение в ней гидродинамической кавитации. В процессе гидродинамической кавитации происходит образование полей кавитационных пузырьков и кумулятивных микроструек диаметром 5-200 мкм, движущихся со скоростью от 50 до 1500 м/с. При движении жидкой среды в зазорах между кавитаторами скорость движения уменьшается, давление возрастает и происходит схлопывание кавитационных пузырьков. Давление в точках схлопывания кавитационных пузырьков может достигать 1,5×103 МПа.The initial liquid medium is supplied through the nozzle of the initial liquid medium 2 to the working chamber 4 of the housing 1 of the rotor hydrodynamic cavitation apparatus and pump vanes 9 to the rows of cavitators 6 of the stator 5 and cavitators 10 of the rotor 8. At the moment of the overlap between the cavitators 6 of the stator 5 and the gaps between the cavitators 10 of the rotor 8 there is a sharp increase in pressure (direct hydraulic shock). At the time of combining the gaps between the cavitators 6 of the stator 5 and the cavitators 10 of the rotor 8, a sharp decrease in pressure occurs with a decrease in the speed of the liquid medium and the occurrence of hydrodynamic cavitation in it. In the process of hydrodynamic cavitation, the formation of fields of cavitation bubbles and cumulative microstructures with a diameter of 5-200 μm, moving at a speed of 50 to 1500 m / s. When the fluid moves in the gaps between the cavitators, the speed decreases, the pressure increases and cavitation bubbles collapse. The pressure at the collapse points of cavitation bubbles can reach 1.5 × 10 3 MPa.

В момент перекрывания кавитаторами 10 ротора 8 зазоров между кавитаторами 6 статора 5 содержащиеся в жидкой среде примеси (минеральные частицы, патогенная микрофлора и др.) разрушаются под действием ударных нагрузок и значительных сжимающих напряжений, возникающих на их поверхностях.At the moment the cavitators 10 rotor 8 overlaps the gaps between the cavitators 6 of the stator 5, the impurities contained in the liquid medium (mineral particles, pathogenic microflora, etc.) are destroyed by shock loads and significant compressive stresses arising on their surfaces.

В момент совмещения зазоров между кавитаторами 10 и 6 соответственно ротора 8 и статора 5 содержащиеся в жидкой среде примеси (минеральные частицы, патогенная микрофлора и др.) разрушаются в результате расклинивающего воздействия кавитационных микроструек, а также под действием значительных растягивающих напряжений, возникающих на поверхностях примесей в результате исчезновения всестороннего сжатия.At the moment of combining the gaps between the cavitators 10 and 6 of the rotor 8 and stator 5, respectively, the impurities contained in the liquid medium (mineral particles, pathogenic microflora, etc.) are destroyed as a result of the wedging effect of cavitation microjets, as well as under the action of significant tensile stresses arising on the surfaces of the impurities as a result of the disappearance of comprehensive compression.

Насосные лопатки 9 установлены на приводном валу 7 ротора 8 для создания дополнительного давления в обрабатываемой жидкой среде.Pump blades 9 are installed on the drive shaft 7 of the rotor 8 to create additional pressure in the processed liquid medium.

Количество кавитаторов 10 ротора 8 в концентрическом ряду является простым числом (делящимся только само на себя и на единицу), что позволяет исключить совпадение в процессе вращения ротора зазоров между кавитаторами смежных в радиальном направлении (в направлении от приводного вала к периферии) концентрических рядов и, как следствие, приводит к стабилизации гидродинамического сопротивления вращению ротора, при этом пульсации давления в выходном патрубке аппарата и пульсации силы тока в цепи приводного электродвигателя не превышают ±5%.The number of cavitators 10 of the rotor 8 in a concentric row is a simple number (dividing only by itself and by one), which eliminates the coincidence during the rotation of the rotor of the gaps between cavitators adjacent in the radial direction (in the direction from the drive shaft to the periphery) of the concentric rows and, as a result, it stabilizes the hydrodynamic resistance to the rotation of the rotor, while the pressure pulsations in the outlet pipe of the apparatus and the pulsations of the current in the drive motor circuit do not exceed ± 5%.

Количество кавитаторов в одном концентрическом ряду ротора менее 7 не позволяет полностью исключить совпадение в процессе вращения ротора зазоров между кавитаторами смежных в радиальном направлении концентрических рядов.The number of cavitators in one concentric row of the rotor is less than 7 does not completely eliminate the coincidence during the rotation of the rotor of the gaps between the cavitators of the concentric rows adjacent in the radial direction.

Известно, что интенсивность кавитации зависит от величины и частоты пульсаций давления, возникающего при перекрытии кавитаторами ротора зазоров между кавитаторами статора. Частоту этих пульсаций можно повысить посредством увеличения количества кавитаторов ротора и статора, повышением частоты вращения ротора или дополнительным вращением статора в сторону, противоположную направлению вращения ротора.It is known that the cavitation intensity depends on the magnitude and frequency of pressure pulsations that occur when cavitators overlap the gaps between the stator cavitators. The frequency of these pulsations can be increased by increasing the number of cavitators of the rotor and stator, increasing the frequency of rotation of the rotor or by additional rotation of the stator in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor.

Увеличение количества кавитаторов в ряду ротора имеет предел, обусловленный радиусом ротора, минимальным шагом расположения кавитаторов по окружности ротора и минимальной шириной кавитатора, необходимой для полного перекрытия кавитаторами ротора зазоров между кавитаторами статора. Максимально допустимый радиус ротора ограничивается минимально необходимым запасом прочности элементов ротора на растяжение под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора.The increase in the number of cavitators in the row of the rotor has a limit due to the radius of the rotor, the minimum pitch of the cavitators around the circumference of the rotor, and the minimum width of the cavitator necessary to completely cover the gaps between the stator cavitators by the cavitators. The maximum permissible rotor radius is limited by the minimum required tensile strength of the rotor elements under the action of centrifugal forces arising from the rotation of the rotor.

Максимально допустимая частота вращения ротора ограничивается параметрами подшипникового узла вала ротора (условиями смазки, допустимой температурой и необходимым ресурсом подшипников качения) и, как правило, не превышает 50 Гц (3000 об/ мин).The maximum permissible rotor speed is limited by the parameters of the bearing assembly of the rotor shaft (lubrication conditions, permissible temperature and the required resource of rolling bearings) and, as a rule, does not exceed 50 Hz (3000 rpm).

Поэтому наиболее эффективным способом повышения частоты пульсаций в роторном гидродинамическом кавитационном аппарате для обработки жидких сред является применение двух роторов, вращающихся в противоположных направлениях, как предложено во втором варианте технического решения.Therefore, the most effective way to increase the pulsation frequency in a rotary hydrodynamic cavitation apparatus for processing liquid media is to use two rotors rotating in opposite directions, as proposed in the second embodiment of the technical solution.

По второму варианту технического решения роторный гидродинамический кавитационный реактор для обработки жидких сред (Фиг.3) содержит корпус 1 с патрубком 2 подачи исходной жидкой среды, патрубком 3 отвода обработанной жидкой среды и рабочей камерой 4. Внутри рабочей камеры 4 соосно установлены на приводном валу 7 ротор 8 и на приводном валу 12 малый ротор 13. На приводном валу 7 ротора 8 для создания дополнительного давления в обрабатываемой жидкой системе установлены насосные лопатки 9. На роторе 8 и малом роторе 13 расположены кавитаторы 10 и 14 соответственно. Приводной вал 12 малого ротора 13 установлен в подшипниковом узле 15. Кавитаторы 10 и 14 (Фиг.4) расположены рядами по концентрическим окружностям, при этом количество кавитаторов 10 в каждом ряду ротора 8 является простым числом больше 7, например - 11 и 17.According to the second embodiment of the technical solution, the rotary hydrodynamic cavitation reactor for processing liquid media (FIG. 3) comprises a housing 1 with a nozzle 2 for supplying the initial liquid medium, a nozzle 3 for discharging the treated liquid medium and a working chamber 4. Inside the working chamber 4 are coaxially mounted on the drive shaft 7 a rotor 8 and a small rotor 13 on the drive shaft 12. Pump blades 9 are installed on the drive shaft 7 of the rotor 8 to create additional pressure in the liquid system being processed. On the rotor 8 and small rotor 13 are cavitators 10 and 14 with tvetstvenno. The drive shaft 12 of the small rotor 13 is installed in the bearing assembly 15. The cavitators 10 and 14 (Figure 4) are arranged in rows along concentric circles, while the number of cavitators 10 in each row of the rotor 8 is a prime number greater than 7, for example, 11 and 17.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Исходную жидкую среду через патрубок 2 подают в рабочую камеру 4 корпуса 1 роторного гидродинамического кавитационного аппарата и насосными лопатками 9 на ряды кавитаторов 10 и 14. В момент перекрывания кавитаторами 14 малого ротора 13 зазоров между кавитаторами 10 ротора 8 происходит резкое повышение давления (прямой гидравлический удар). В момент совмещения зазоров между кавитаторами 14 малого ротора 13 и кавитаторами 10 ротора 8 происходит резкое снижение давления с падением скорости жидкой системы и возникает гидродинамическая кавитация в обрабатываемой жидкой системе. В процессе гидродинамической кавитации происходит образование полей кавитационных пузырьков и кумулятивных микроструек диаметром 5-200 мкм, движущихся со скоростью от 50 до 1500 м/с. При движении жидкой системы в зазорах между кавитаторами скорость движения уменьшается, давление возрастает и происходит схлопывание кавитационных пузырьков. Давление в точках схлопывания кавитационных пузырьков может достигать 1,5×103 МПа.The initial liquid medium through the pipe 2 is fed into the working chamber 4 of the housing 1 of the rotor hydrodynamic cavitation apparatus and pump blades 9 into the rows of cavitators 10 and 14. At the moment of the cavitators 14 closing the small rotor 13 of the gaps between the cavitators 10 of the rotor 8, a sharp increase in pressure occurs (direct hydraulic shock ) At the moment of combining the gaps between the cavitators 14 of the small rotor 13 and the cavitators 10 of the rotor 8, a sharp decrease in pressure occurs with a decrease in the speed of the liquid system and hydrodynamic cavitation occurs in the processed liquid system. In the process of hydrodynamic cavitation, the formation of fields of cavitation bubbles and cumulative microstructures with a diameter of 5-200 μm, moving at a speed of 50 to 1500 m / s. When the liquid system moves in the gaps between the cavitators, the speed decreases, the pressure increases and cavitation bubbles collapse. The pressure at the collapse points of cavitation bubbles can reach 1.5 × 10 3 MPa.

В момент перекрывания кавитаторами 10 ротора 8 зазоров между кавитаторами 14 малого ротора 13 содержащиеся в жидкой среде примеси (минеральные частицы, патогенная микрофлора и др.) разрушаются под действием ударных нагрузок и значительных сжимающих напряжений, возникающих на их поверхностях.When cavitators 10 of the rotor 8 overlap the gaps between the cavitators 14 of the small rotor 13, the impurities contained in the liquid medium (mineral particles, pathogenic microflora, etc.) are destroyed by shock loads and significant compressive stresses arising on their surfaces.

В момент совмещения зазоров между кавитаторами 10 и 14 соответственно ротора 8 и малого ротора 13 содержащиеся в жидкой среде примеси (минеральные частицы, патогенная микрофлора и др.) разрушаются в результате расклинивающего воздействия кавитационных микроструек, а также под действием значительных растягивающих напряжений, возникающих на поверхностях примесей в результате исчезновения всестороннего сжатия.At the moment of combining the gaps between the cavitators 10 and 14 of the rotor 8 and the small rotor 13, respectively, the impurities contained in the liquid medium (mineral particles, pathogenic microflora, etc.) are destroyed as a result of the wedging effect of cavitation microjets, as well as under the action of significant tensile stresses arising on the surfaces impurities as a result of the disappearance of full compression.

Количество кавитаторов 10 ротора 8 в ряду является простым числом (делящимся только само на себя и на единицу), что позволяет исключить совпадение в процессе вращения роторов зазоров между кавитаторами смежных в радиальном направлении (в направлении от приводного вала к периферии) концентрических рядов и, как следствие, приводит к стабилизации гидродинамического сопротивления вращению ротора, при этом пульсации давления в выходном патрубке аппарата и пульсации силы тока в цепи приводного электродвигателя не превышают ±5%.The number of cavitators 10 of rotor 8 in a row is a simple number (dividing only by itself and by one), which eliminates the coincidence during the rotation of the rotors of the gaps between cavitators adjacent in the radial direction (in the direction from the drive shaft to the periphery) of concentric rows and, as the consequence, leads to stabilization of the hydrodynamic resistance to the rotation of the rotor, while the pressure pulsations in the outlet pipe of the apparatus and the pulsations of the current in the drive motor circuit do not exceed ± 5%.

Количество кавитаторов в одном концентрическом ряду ротора менее 7 не позволяет полностью исключить в процессе вращения роторов совпадение зазоров между кавитаторами смежных в радиальном направлении концентрических рядов. Устройство по второму варианту при прочих равных условиях имеет следующие преимущества по сравнению с первым вариантом:The number of cavitators in one concentric row of the rotor less than 7 does not completely eliminate the coincidence of gaps between cavitators of concentric rows adjacent in the radial direction during rotor rotation. The device according to the second embodiment, ceteris paribus, has the following advantages compared to the first embodiment:

- интенсивность кавитационного воздействия повышается в два раза;- the intensity of cavitation exposure is doubled;

- количество кавитаторов может быть уменьшено в два раза;- the number of cavitators can be reduced by half;

- диаметр ротора может быть увеличен в два раза;- the rotor diameter can be doubled;

- ресурс подшипниковых узлов увеличивается в 4 раза и более.- the resource of bearing assemblies increases 4 times or more.

Предложенное устройство позволяет существенно повысить эффективность и снизить энергоемкость кавитационной обработки жидких сред при снижении уровня шума, улучшении условий эксплуатации и увеличении срока службы аппарата.The proposed device can significantly increase efficiency and reduce the energy intensity of cavitation treatment of liquid media while reducing noise, improving operating conditions and increasing the life of the apparatus.

Таким образом, предложенные технические решения позволяют создать универсальный гидродинамический кавитационный аппарат для обработки жидких сред с невысокими энергозатратами и стабилизированным гидродинамическим сопротивлением вращению ротора, предотвратить вредные пульсации силы тока в цепи приводного электродвигателя, а также снизить уровень шума и увеличить срок эксплуатации аппарата.Thus, the proposed technical solutions make it possible to create a universal hydrodynamic cavitation apparatus for processing liquid media with low energy consumption and stabilized hydrodynamic resistance to rotor rotation, to prevent harmful ripples of the current in the drive electric motor circuit, as well as reduce the noise level and increase the life of the apparatus.

Claims (2)

1. Роторный гидродинамический кавитационный аппарат для обработки жидких сред, характеризующийся тем, что содержит корпус с патрубками подачи и отвода обрабатываемой жидкой среды и рабочей камерой, внутри которой соосно установлены статор, содержащий, по меньшей мере, один концентрический ряд кавитаторов, и закрепленный на приводном валу ротор, содержащий насосные лопатки и, по меньшей мере, один концентрический ряд кавитаторов, при этом количество кавитаторов ротора в ряду является простым числом не менее 7 и увеличивается в каждом следующем концентрическом ряду в направлении от приводного вала к периферии.1. Rotary hydrodynamic cavitation apparatus for processing liquid media, characterized in that it comprises a housing with nozzles for supplying and discharging the processed liquid medium and a working chamber, inside which a stator is installed coaxially, containing at least one concentric row of cavitators and mounted on the drive a rotor shaft containing pump vanes and at least one concentric row of cavitators, while the number of rotor cavitators in a row is a prime number of at least 7 and increases in each trace concentric row in the direction from the drive shaft to the periphery. 2. Роторный гидродинамический кавитационный аппарат для обработки жидких сред, характеризующийся тем, что содержит корпус с патрубками подачи и отвода обрабатываемой жидкой среды и рабочей камерой, внутри которой соосно установлены два закрепленных на приводных валах и вращающихся навстречу один другому ротора, каждый из которых содержит, по меньшей мере, один концентрический ряд кавитаторов, при этом один из роторов снабжен насосными лопатками, а количество его кавитаторов в ряду является простым числом не менее 7 и увеличивается в каждом следующем концентрическом ряду в направлении от приводного вала к периферии. 2. Rotary hydrodynamic cavitation apparatus for processing liquid media, characterized in that it contains a housing with nozzles for supplying and discharging the processed liquid medium and a working chamber, inside of which are two coaxially mounted two rotors mounted on drive shafts and rotating towards each other, each of which contains at least one concentric row of cavitators, while one of the rotors is equipped with pump blades, and the number of cavitators in the row is a prime number of at least 7 and increases in each th next concentric row in the direction from the drive shaft to the periphery.
RU2010128962/05A 2010-07-13 2010-07-13 Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions) RU2438769C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010128962/05A RU2438769C1 (en) 2010-07-13 2010-07-13 Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010128962/05A RU2438769C1 (en) 2010-07-13 2010-07-13 Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2438769C1 true RU2438769C1 (en) 2012-01-10

Family

ID=45783900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010128962/05A RU2438769C1 (en) 2010-07-13 2010-07-13 Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2438769C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106724960A (en) * 2016-12-22 2017-05-31 浙江理工大学 A kind of cavitation aeration-type fruit-vegetable cleaner
CN106925147A (en) * 2017-03-22 2017-07-07 北京尤里卡兰超声空泡技术有限公司 A kind of fluid dynamic rotator type cavitation device
CN108114682A (en) * 2017-12-01 2018-06-05 常州大学 A kind of cavitation device
RU2658768C1 (en) * 2017-09-21 2018-06-22 Юрий Андреевич Кривошеин Rotary cavitation dispersant generator
RU2666418C1 (en) * 2017-07-11 2018-09-07 Максим Игоревич Елисеев Disk cavitational apparatus for liquid and viscous treatment
WO2019032076A1 (en) * 2017-08-07 2019-02-14 Евгений Ефимович ДОМАНОВ Cavitation apparatus for treating liquid media
RU2785966C1 (en) * 2021-08-02 2022-12-15 Александр Дмитриевич Петраков Rotary pulse apparatus with a divided stator ring

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106724960A (en) * 2016-12-22 2017-05-31 浙江理工大学 A kind of cavitation aeration-type fruit-vegetable cleaner
CN106925147A (en) * 2017-03-22 2017-07-07 北京尤里卡兰超声空泡技术有限公司 A kind of fluid dynamic rotator type cavitation device
RU2666418C1 (en) * 2017-07-11 2018-09-07 Максим Игоревич Елисеев Disk cavitational apparatus for liquid and viscous treatment
WO2019032076A1 (en) * 2017-08-07 2019-02-14 Евгений Ефимович ДОМАНОВ Cavitation apparatus for treating liquid media
RU2658768C1 (en) * 2017-09-21 2018-06-22 Юрий Андреевич Кривошеин Rotary cavitation dispersant generator
CN108114682A (en) * 2017-12-01 2018-06-05 常州大学 A kind of cavitation device
RU2785966C1 (en) * 2021-08-02 2022-12-15 Александр Дмитриевич Петраков Rotary pulse apparatus with a divided stator ring
RU2801871C1 (en) * 2022-08-12 2023-08-17 Общество с ограниченной ответственностью "НАТУРБИОН" (ООО "НАТУРБИОН") Agent with the ability to increase lifespan, improve cognitive properties, motor control and coordination of animal movements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2438769C1 (en) Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions)
EP3072579B1 (en) Cavitation device
RU2150055C1 (en) Liquid heating method and device for its embodiment
CN107265562A (en) A kind of shearing Hydrodynamic cavitation generating means and Hydrodynamic cavitation process
RU2211856C1 (en) Method, apparatus, and plant for compounded fuel
RU74976U1 (en) GAS-STABILIZING CENTRIFUGAL PUMP MODULE FOR OIL PRODUCTION
RU2591974C1 (en) Rotor-pulsation apparatus
RU2516559C2 (en) Rotary pulsating machine
RU2329862C2 (en) Disperser-activator
RU2346733C1 (en) Cavitation generator
RU2445143C1 (en) Rotary pulsating extractor with intermediate processing of product
RU74084U1 (en) CAVITATION HYDRAULIC DISPERSANT
RU2397793C1 (en) Rotor-pulsation extractor with guide vanes
RU2666418C1 (en) Disk cavitational apparatus for liquid and viscous treatment
RU2658448C1 (en) Multistage cavitation heat generator (embodiments)
RU2321448C2 (en) Rotor milling-disperser
RU2639799C1 (en) Rotory pulse apparatus
RU2309791C2 (en) Rotary-pulsed apparatus with guiding blades
RU2156648C1 (en) Rotary disperser
RU225637U1 (en) Rotary pulsation apparatus
RU2695193C1 (en) Rotary pulse apparatus and method of its operation
RU2636486C1 (en) Rotary pulsating machine
RU2166986C2 (en) Rotary pulsating apparatus
RU2483794C2 (en) Rotor-type apparatus
RU2016250C1 (en) Rotary channel pump-dispergator

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20140630

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160211

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180714