Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

К. т. .н. Петров О. А., к. т. н. Мисюля Д. И.

Белорусский государственный технологический университет, Беларусь

Разработка новой конструкции

гидродинамического суперкавитирующего аппарата

с дополнительной закруткой потока

Предлагаемое изобретение предназначено для интенсификации процессов приготовления мелкодисперсных суспензий, эмульсий, растворов и может быть использовано в соответствующих технологиях силикатных, асбестоцементных, целлюлозно-бумажных, лакокрасочных, спиртовых и ряда других производств [1].

Известен кавитационный реактор, содержащий проточную камеру для обработки суспензий и закрепленный на валу кавитатор с коническим корпусом и лопастями клиновидной формы сечения, закрепленными на внутренней поверхности проточной камеры [2].

Наиболее близким к предлагаемому аппарату, является устройство для гидродинамической распушки волокна, содержащее проточную камеру, снабженную соосно установленным в ней с возможностью осевого перемещения стержнем, на конце которого закреплен кавитатор в виде усеченного конуса с кромкой большего угла раскрытия и прорезями на ней [3].

Недостатком данных конструкций является обязательное наличие изгиба трубопровода перед аппаратом, в который монтируется система регулировки положения обтекателя, что увеличивает гидравлическое сопротивление, материалоемкость, снижает ремонтопригодность и эксплуатационную надежность, а, следовательно, связано с дополнительными расходами. В ряде случаев нет необходимости частого изменения положения обтекателя и достаточно иметь несколько сменных элементов для конкретных технологических процессов.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение требуемой эффективности обработки материалов при минимальной энерго- и материалоемкости, а также повышение ремонтопригодности, взаимозаменяемости и удобства монтажа узлов и деталей конструкции, а также эксплуатационной надежности.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемой конструкции гидродинамического аппарата, содержащего сопло, в диффузоре которого установлен конический обтекатель, закрепленный на стержне с внешними витками, сам стержень закреплен в центре решетки, образованной сходящимися пластинами. Внешние концы пластин прикреплены к кольцу, установленному соосно соплу. Конический обтекатель выполнен полым в виде сопрягающихся усеченного конуса с острым углом раскрытия и витками на внешней поверхности, усеченного конуса с тупым углом раскрытия и цилиндрической части. Причем, решетка образована по меньшей мере двумя пластинами, заостренными со стороны набегающего потока и сходящимися под углом, выбранном из интервала от 15 до 345^о к геометрической оси аппарата. Витки на стержне и обтекателе выполнены как минимум с одним заходом. Кольцо установлено в паз сопла.

Из литературных источников на сегодняшний день не известны другие гидродинамические кавитационные аппараты такой конструкции. На рис. 1 изображен предлагаемый аппарат, сопло показано в разрезе.

1 – конфузор; 2 – цилиндрическая часть; 3 – диффузор; 4 – обтекатель; 5 – витки; 6 – стержень; 7 – пластины; 8 – кольцо.

Рис. 1.

Аппарат состоит из сопла, образованного конфузором 1, цилиндрической частью 2 и диффузором 3, в котором соосно установлен конический обтекатель 4, присоединенный к стержню 6, с внешними витками 5. Стержень 6 закреплен в центре решетки, образованной сходящимися пластинами 7, внешние концы которых прикреплены к кольцу 8, установленному соосно соплу.

Устройство работает следующим образом. При подаче обрабатываемого материала, поток, проходя решетку, образованную заостренными пластинами 7, подвергается первоначальной гидромеханической обработке с дополнительной турбулизацией. Далее, попадая через конфузор 1 в цилиндрическую часть 2, поток увеличивает скорость, подвергаясь также дополнительной закрутке за счет витков 5. За коническим обтекателем 4, установленном в диффузоре 3, образуется суперкаверна по периферии которой, преимущественно в хвостовой части, возникает поле пульсирующих кавитационных пузырьков. Совокупность их микровзрывов, при местном изменении давления в потоке жидкости, приводит к разрушению материала в эпицентрах этих микровзрывов.

Данное техническое решение позволяет интенсифицировать или непосредственно осуществить процессы диспергирования, суспендирования, эмульгирования, приготовления растворов. Изобретение может быть использовано на предприятиях строительных материалов, химической и пищевой промышленности, а также в сельском хозяйстве и смежных областях.

Литература:

1. Вайтехович, П. Е. Некоторые направления применения суперкавитирующих аппаратов. Результаты исследований / П.Е. Вайтехович, О.А. Петров, В.Ю. Мурог // Строительная наука и техника. – 2007. – №4. – С. 20 – 25.

2. А.с. СССР 1376643, МПК D 21 B 1/36, B 01 F 7/04 // Б.И. № 3, 1997.

3. А.с. СССР 781240, МПК D 21 B 1/36, C 04 B 31/08 // Б.И. № 43, 1980.