Устройство для транспортирования жидких сред

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 65 G 53/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К К@

ОБЩАЯ ь "; Б."-1С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813621/11 (22) 10,04.90 (46) 07,.10.92. Бюл, И 37 (71) Отдел Института горногодела СОАН

СССР (72) В.И. Штеле (56) Авторское свидетельство СССР

N 1671579, кл, В 65 G 53/52, 26,07,89. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД (57) Изобретение относится к устройствам для трубопроводного транспорта и может быть использовано в различных технологи„„SU „„1766798 A1 ческих процессах, где необходимо смешивание, активирование, эмульгирование и т.д. жидких сред в процессе их транспортирования. В канале трубопровода 1 коаксиально с зазором установлены цилиндрические полые вкладыши, состоящие по крайней мере из двух полых проточных цилиндров 2 и 3, соединенных с генераторами ультразвуковых колебаний 6 и 7. Жидкая среда перемещается по кольцевому зазору и подвергается интенсивному кавитационному воздействию, что обеспечивает модификацию ее свойств. 2 ил. 4

0 ос 4

О

СО

1766798

Изобретение относится к устройствам для трубопроводного транспорта и может быть использовано в различных технологических процессах, где необходимо смешивание, активирование, эмульгирование и 5 т.д, жидких сред в процессе их транспортирования.

Цель изобретения — повышение эффектицности ультразвукового воздействия на жидкую среду и снижение сопротивления 10 двоению жидкой среды в трубопроводе.

"На фиг. 1 изображено устройство в месте установки вкладыша, поперечный разрез; на фиг. 2 — то же, продольный разрез.

Устройство состоит из линейного става 15 труб 1, которые имеют раздув в месте установки вкладыша, который состоит по крайней мере из двух полых проточных цилиндров 2 и 3, которые расположены коаксиально относительно друг друга с зазо- 20 ром. Каждый проточный цилиндр 2 и 3 соединен через волноводы 4 и 5 с автономными генераторами ультразвуковых волн 6 и 7. Площадь трубопровода увеличена на величину, равную сумме площадей кольце- 25 вых торцов цилиндров 2 и 3.

Устройство работает следующим образом.

По ставу труб 1 транспортируют жидкую смесь, например, твердеющую для заклад- 30 ки выработанного пространства. Включают генераторы ультразвуковых колебаний 6 и

7, Жидкая смесь поступает в зазоры между ставом трубопровода и между цилиндрами

2 и 3, При проходе смеси через вкладыш она 35 подвергается интенсивному воздействию ультразвуковых колебаний и активируется.

При генерации интенсивных звуковых волн в зазоре между цилиндрами 2 и 3 создаются чередующиеся области сжатия и 40 разрежения, в которых могут образовы ваться пузырьки диаметром порядка 100 мкм.

Пузырьки резко схлопываются менее чем за 1 мкс так, что содержащийся в них газ нагревается до 5500 С, Во время циклов 45 сжатия возникают локальные повышения давления в жидкой среде, что приводит к сближению молекул жидкости. Во время циклов разрежения возникают локальные понижения давления, в результате чего мо- 50 лекулы отделяются друг от друга, Современные мощные ультразвуковые генераторы создают давление в жидкой среде до 50 атм.

В жидкой среде присутствуют пузырьки газа, захватываемые трещинами на мик- 55 роскопических твердых частицах, присутствующих в жидкости. В области пониженного давления захваченный газ начинает выходить из трещины, образуя маленький пузырек, переходящий в жидкость и являющийся центром кавитации. При взаимодействии с ультразвуковой волной пузырьки газа непрерывно поглощают энергию в течение чередующихся циклов расширения и сжатия. Это взаимодействие приводит к нарушению динамического равновесия между парами внутри их и жидкостью снаружи. Рост размеров пузырьков определяется интенсивностью ультразвукового поля. Ультразвук приводит к быстрому расширению пузырьков и их схлопыванию при достижении критических размеров, Этот размер зависит от частоты ультразвуковой волны. При 20 кГц, например, критический диаметр пузырька составляет 170 мкм. При схлопывании пузырьков осуществляется мощное гидродинамическое воздействие на жидкую среду в трубопроводе и протекание ряда химических реакций. Газы и пары внутри пузырька сжимаются, интенсивно выделяя тепло, за счет которого повышается температура жидкости в непосредственной близости от пузырька.

Скорость нагрева и охлаждения жидкости во время кавитации превышает 10 С/с, при этом температура жидкости рядом с пузырьком составляет 2100 С. Однако области нагрева очень малы и тепло быстро рассеивается, Ультразвуковые волны в жидкости создаются с помощью пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов. Генераторы 6 и 7 снабжены пьезоэлектрической керамической пластиной, соединенной с волноводом 8, через который колебания передаются на вкладыш 3.

Волновод и вкладыш колеблются с частотой около 20 кГц.

Применительно к транспортировке закладочных смесей предложенное техническое решение обеспечивает снижение расхода цемента на 15 — 30 . В других технологических процессах устройство может быть использовано для эмульгирования, диспергирования, смешивания, активирования, модификации свойств различных жидких сред, Формул» изобретения

Устройство для транспортирования жидких сред, содержащее трубопровод, на одном из участков которого установлен цилиндрический вкладыш, волновод и ультразвуковой генератор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности ультразвукового воздействия на жидкую среду и снижения сопротивления движению жидкой среды в трубопроводе, оно снабжено дополнительными ультразвуковым генератором и волноводом, а вкладыш содержит

1766798

Составитель Л.Трофимчук

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор

Заказ 3514 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ГССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 два полых цилиндра, размещенных с зазором и коаксиально относительно друг друга, при этом каждый полый цилиндр соединен посредством волновода с соответствующим ультразвуковым генератором.