Технічні науки / 3. Галузеве машинобудування

К.т.н. Гордєєв А.І., к.т.н. Урбанюк Є.А. магістрант Копицяк О.А.

Хмельницький національний університет

КАВІТАЦІЙНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ БАГАТОКРАТНОЇ ОБРОБКИ ВОДИ

Пристрій відноситься до обладнання водопостачання, а саме до малогабаритних мобільних установок, що використовуються при підготовці стічної та промислової води.

Відомі конструкції кавітаційних змішувачів та реакторів, які виконані у вигляді проточної камери із патрубками підводу і відводу рідини та статичних кавітаторів, що складаються із ємності форми зрізаного конуса та допоміжних кавітаційних елементів - перфорованих дисків [1,2]. Недоліком таких пристроїв є необхідність у застосуванні потужних гідронасосних станцій із великим витоком води, що не дає можливості обробляти невеликі партії рідини.

Відоме також устаткування для очистки стічних вод [3], що складається із циліндричного корпуса із насадкою, рухомої мембрани та кривошипно-шатунного вібратора. Такі установки кріпляться на плиті з віброопорами. Недоліком цієї конструкції є великі динамічні навантаження на елементи обладнання при зворотно-поступальному коливальному русі значних мас, що приводить до зменшення довговічності вузлів привода та неможливості застосовування їх як малогабаритних мобільних установок.

В основу даної розробки покладено завдання створення мобільної малогабаритної установки із високим ступенем очистки, низькими експлуатаційними витратами та відсутністю значних динамічних навантажень.

Поставлене завдання досягається тим, що пристрій для кавітаційної обробки води складається із корпуса із двома циліндричними ємностями з патрубками для подачі та відводу води, в яких встановлені поршні з наскрізними отворами. Поршні рухаються зворотно-поступальним рухом у протифазі, що забезпечується відповідною будовою приводу.

Конструкція кавітаційного пристрою для обробки води показана на рис.1: він складається із корпуса 1, в якому виконані дві циліндричні ємності із патрубками 8 і 9 подачі та відводу води відповідно, в яких встановлені поршні 2 з наскрізними отворами з гострими крайками. Поршні з’єднані шатунами із колінчатим валом 3. Колінчатий вал приєднаний до двигуна 5 муфтою 6. Для запобігання розбризкуванню води ємності закриті гумовими мембранами 4, а для герметизації приводу пристрою передбачена кришка 7.

Працює устаткування наступним чином: вода самопливом поступає у праву і витікає із лівої ємності корпуса 1; після вмикання двигуна 5 колінчастий вал 3 починає обертатися і приводить у зворотно-поступальний рух поршні 2, крізь отвори (канали) у яких рідина проходить багатократно.

Рис. 1. Кінематична схема кавітаційного пристрою

Рис. 2 Конструктивне оформлення обладнання

Завдяки застосуванню колінчастого вала поршні 2 рухаються назустріч один одному і динамічні навантаження на вузли пристрою дещо зменшуються.

При проходженні рідини через отвори у поршнях 2 завдяки експериментально встановленому співвідношенню діаметра D_п поршня 2 до діаметра d отвору каналу, підібраному відповідно до амплітуди та частоти коливань, у каналах поршнів періодично утворюється кавітаційні порожнини, тобто, виникає гідрокавітація, яка енергетично впливає на структуру води. Для описаної конструкції установки таке співвідношення складає D_п/d=12.

Досліди, проведені на експериментальній установці, показали зниження у воді вмісту кальцію та магнію на 22%, підвищення її окислювальної здатності на 70%, зменшення у 2,2 рази біологічної потреби кисню для бродіння біологічних часток, наявних у стічних та промислових водах [4,5].

Запропонована конструкція пристрою для кавітаційної обробки води (див. рис.2) відрізняється тим, що дає можливість обробляти невеликі об’єми води з малими енерговитратами.

Джерела інформації:

1. Промислова власність. Офіційний бюлетень. 1993р. №3. Патент №4949359 Кавітаційний змішувач / Козюк О.В., Литвиненко О. А. Опубл. 30.12.93. 5В0F5/00, D21 B1/361

2. Промислова власність. Офіційний бюлетень. 1993р. №3 Патент №4933495. Кавітаційний реактор / Козюк О.В., Березі В.В, Литвиненко О.А. Опубл. 30.12.93. 5С02. F1/78

3. Патент України. № 484000 А Сілін Р.І., Гордєєв А.І, Павлик В.І. Пристрій для очистки стічної води. Від 15.08.2002, опубл. в бюл. №8. 2002.

4. Кавітаційна обробка та її вплив на склад води /Р.І. Сілін, А.І. Гордєєв, В.В. Третько, І.І. Сорока. // Вісник Технологічного університету Поділля. – 2002. – №3. – С. 253–257.

5. Вивчення механізму вібраційної гідрокавітації та її вплив на склад води / А.І. Гордєєв, І.І. Сорока, В.В. Третько, О.О. Нікітін. // Вісник Технологічного університету Поділля. Технічні науки. – 2003. – № 4, Ч.2. – С. 269–273.