Устройство для ультразвуковой обработки жидкости

 

Использование: приготовление водотопливной эмульсии, предназначенной для питания дизельных двигателей внутреннего сгорания, обеззараживания питьевой воды, пастеризации молока, соков и других жидких продуктов перед их хранением, для приготовления пищевых и фармацевтических эмульсий и других аналогичных целей. Сущность изобретения: устройство состоит из вибратора проточного типа и генератора с автоподстройкой резонансной частоты. Вибратор имеет осевой канал и накладки, выполненные заодно с двумя соосно и симметрично расположенными концетраторами, рабочие торцы которых выполнены в виде перегородок с отверстиями. Высокое качество обработки жидкости достигается за счет последовательного протекания обрабатываемой жидкости через четыре зоны мощной кавитации. 1 ил.

Изобретение относится к области ультразвуковой техники и может быть использовано в дизельных двигателях внутреннего сгорания для приготовления водотопливной эмульсии, в пищевой и фармацевтической промышленности, для обеззараживания питьевой воды и других аналогичных целей.

Известно устройство для ультразвукового (УЗ) эмульгирования /1/, состоящее из вибратора с концентратором, подключенного к генератору и смесительной камере. К недостаткам этого устройства следует отнести малую производительность и невысокое качество эмульсии из-за ограниченной зоны кавитации, а также то, что это устройство не имеет устройства защиты двигателя от попадания воды в недисперсной фазе в случае выхода устройства из строя или из оптимального режима.

Наиболее близким к изобретению no технической сущности является устройство для УЗ эмульгирования /2/, содержащее вибратор с накладками, одна из которых выполнена заодно с концентратором, имеющим осевой канал для протекания смешиваемых жидкостей. Недостатки этого устройства аналогичны вышеописанному.

Техническим эффектом изобретения является увеличение производительности и качества ультразвуковой обработки жидкости, а также защита от протекания через вибратор не обработанной ультразвуком жидкости.

Указанный эффект достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой обработки жидкости, содержащем подключенный к генератору вибратор с накладками, имеющими осевое отверстие, сообщенное с каналом подачи обрабатываемой жидкости, накладки выполнены заодно с концентратором, рабочие торцы которых выполнены в виде перегородок с отверстиями.

Изобретение показано на чертеже, на примере эмульгатора для дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Устройство содержит вибратор 1, включающий накладки 2, выполненные заодно с концентраторами 3. Вибратор армирован шпилькой 4. Рабочие торцы концентраторов 3 выполнены в виде перегородок с отверстиями 5. Вибратор имеет осевое отверстие 6 для протекания смешиваемых жидкостей, которые подводятся раздельно и отводятся в виде эмульсии через трубопроводы 7. Возбуждение вибратора 1 осуществляется генератором 7 с использованием электроакустической положительной обратной связи от специальных пьезокерамических шайб 9. В цепь положительной обратной связи включен клапан отсечки воды 10.

Устройстве работает следующим образом. Генератор 8 вырабатывает электрические колебания и подает их на вибратор 1 на резонансной частоте. Смешиваемые жидкости (вода и топливо) поступают через приемный трубопровод 7 (показано стрелками вверху) в первую зону кавитации 1 (показано точками), где происходит предварительное эмульгирование и через отверстие 5 попадают во вторую зону кавитации II, где качество эмульсии повышается. Аналогично данному процесс эмульгирования продолжается в зонах кавитации III и IУ,в результате четырехступенчатой последовательной обработки получается высококачественная эмульсия, а производительность ограничена только пропускной способностью осевого канала. При этом клапан отсечки 9 будет открыт лишь в том случае, когда вибратор работает в заданном режиме, поскольку он включен в цепь положительной обратной связи и настроен на определенный уровень сигнала в этой высокодобротной цепи. В результате этого дизельный двигатель внутреннего сгорания надежно защищен от попадания в топливную систему воды в виде недисперсной фазы. Работа клапана отсечки 10 аналогична и для всех других случаев использования устройства с той лишь разницей, что он ставится на входном трубопроводе вибратора.

В заявляемом устройстве эффективность УЗ обработки жидкости может быть значительно улучшена за счет крепления на выходные торцы концентраторов полуволновых насадок в виде добавочных концентраторов с осевыми каналами и выходными торцами, аналогичными по конструкции изображенным на чертеже. В этом случае число зон кавитации удваивается. Очевидно, что число полуволновых насадок может быть и больше двух (но четное число). Процесс эмульгирования внутри насадки в осевом канале протекает интенсивнее, т.к. переменное давление в этой области удваивается за счет противофазных колебаний во входной и выходной ее части.

Описываемое устройство может быть использовано также для обеззараживания питьевой воды, пастеризации молока и его приготовления из сухого молока, обработки жидких продуктов и соков перед их хранением. Поскольку бактерицидный эффект проявляется только в условиях развитий кавитации, в описываемом устройстве удельная акустическая мощность достигает 7-8 Вт/см², что многократно превышает кавитационную прочность воды на рабочей частоте.

Формула изобретения

1. Устройство для ультразвуковой обработки жидкости, содержащее подключенный к генератору вибратор с накладками, одна из которых выполнена заодно с концентратором, имеющим осевое отверстие, сообщенное с каналом подачи обрабатываемой жидкости, отличающееся тем, что вторая накладка выполнена заодно с аналогичным концентратором, имеющим осевое отверстие, размещенным симметрично на оси вибратора, при этом рабочие торцы концентраторов выполнены в виде перегородок с отверстиями.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено клапаном отсечки, размещенным в канале подачи обрабатываемой жидкости и подключенным к цепи положительной обратной связи генератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1