ДИСПЕРГАТОР

ДИСПЕРГАТОР


RU (11) 2074117 (13) C1

(51) 6 C02F1/24 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5016611/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.16 
(45) Опубликовано: 1997.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Кондратьев С.А. Некоторые закономерности аэрации и создание на их основе флотационной машины большой удельной производительности. Автореф. дис. канд. техн. наук. - Новосибирск, ИПКОН АН СССР, 1988, с.9 - 11, рис.2. Рубинштейн Ю.Б., Бурштейн Н.А. Новые конструкции аэраторов в пневматических флотационных машинах. Обзор. - М.: ЦНИИТЭтяжмаш, 1990, с.11, рис. 3б. Патент Франции N 2354294, кл. C 02C 5/10, 1/14, 1978. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество закрытого типа предприятие "Сибпроект" 
(72) Автор(ы): Генцлер Г.Л. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество закрытого типа предприятие "Сибпроект" 

(54) ДИСПЕРГАТОР 

Использование: устройства для дробления (диспергирования) пузырьков газа в потоке движущееся жидкости, для образования газожидкостных смесей в установках напорной флотации, аэрации жидкостей и т.п. Сущность изобретения: внутри корпуса, выполненного в виде последовательно расположенных конфузора, цилиндра и диффузора, расположена цилиндроконическая преграда, снабженная венчиком с продольными пазами, при этом подающее сопло размещено с возможностью осевого перемещения в конфузоре корпуса, преграда в цилиндре, а отводящий патрубок - в диффузоре. Благодаря этому создаются благоприятные гидродинамические условия много ступенчатого ударного дробления пузырьков, а также их отвода в режиме, препятствующем коалесценции. Выполнение корпуса в виде двух половин, между которыми зажат венчик преграды, упрощает изготовление, так как в этом случае не требуется дополнительное крепление преграды внутри корпуса, она надежно предохранена от смещения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение предназначено для дробления пузырьков газа в потоке движущейся жидкости. Может быть использовано для образования водовоздушных смесей в установках напорной флотации, аэрации сточных вод или иловых смесей в системах биологической или физико-химической очистки.

Известен диспергатор, содержащий прямоугольный в плане корпус с последовательно расположенными внутри него соплами и ударными стенками, выполненными в виде призм (Кондратьев С.А. Некоторые закономерности аэрации и создание на их основе флотационной машины большой удельной производительности: автореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск: ИПКОН АН СССР, 1988, c. 9 11, рис. 2; Рубинштейн Ю.Б. Бурштейн М.А. Новые конструкции аэраторов в пневматических флотационных машинах: Обзор. М. ЦНИИТЭИтяжмаш, 1990, с. 11, рис. 3б). Недостатками диспергатора являются сложность в изготовлении, ненадежность в эксплуатации и нестабильность процесса образования однородных по крупности пузырьков. Сложность изготовления обусловлена формой ударных стенок, состоящих из нескольких соединенных сваркой деталей, невозможностью прижатия к ним без зазоров крышки, наличием резиновых уплотнителей и большого количества резьбовых соединений. Несоответствие первой по ходу потока струи (круглая) и первой ударной стенки (прямоугольная) приводит к неравномерному в вертикальном сечении отражению струй жидкости (одна струя уже обтекает стенку, тогда как другая, движущаяся по диагонали, еще скользит по ней, теряя из-за трения скорость). В результате в камере появляются боковые течения, приводящие к неравномерному обтеканию первой стенки и снижающие эффективность удара о вторую стенку.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является диспергатор (патент Франции B 2354294, кл. С 02 С 5/10, 1/14, 10.02.78, приоритет Италии 07.02.76), содержащий цилиндрический корпус с подающим соплом и отводящими отверстиями, расположенными на боковой поверхности, внутри которого перпендикулярно оси сопла установлена преграда, выполненная в виде круглой пластины.

Недостатками известного устройства, принятого за прототип, являются невысокая эксплуатационная надежность и нестабильность в работе, из-за чего смесь необходимо несколько раз пропускать через диспергатор. Недостатки обусловлены однократным ударом струи о преграду и расположением отводящих отверстий на боковой поверхности корпуса, что приводит к "растеканию" струи, падению скорости удара о преграду.

Цель изобретения повышение эксплуатационной надежности и стабильности в работе, упрощение изготовления.

Указанная цель достигается тем, что в диспергаторе, содержащем корпус с подающим соплом и отводящим патрубком, внутри которого перпендикулярно оси сопла установлена преграда, согласно изобретению корпус выполнен в виде последовательно расположенных конфузора, цилиндра и диффузора, преграда имеет цилиндроконическую форму и снабжена венчиком, расположенным на ее цилиндрической части и имеющим продольные пазы, причем подающее сопло размещено с возможностью осевого перемещения в конфузоре корпуса, преграда в цилиндре, а отводящий патрубок в диффузоре. В другом варианте выполнения торцевые стенки венчика выполнены скошенными. Еще в одном варианте корпус выполнен из двух половин, между которыми расположен венчик преграды.

Анализ отличительных признаков по критерию "существенные отличия":

1. Выполнение корпуса в виде последовательно расположенных конфузора, цилиндра и диффузора обеспечивает эксплуатационную надежность диспергатора и стабильность его в работе. Благодаря такой форме выполнения струя газожидкостной смеси проходит через два узла дробления: отразившись от преграды, струи отлетают веером назад и ударяются в стенку конфузора. В цилиндрической части корпуса происходит снижение турбулентности потока, который, ускоряясь в диффузоре, входит в отводящий патрубок со скоростью, препятствующей слипанию и укрупнению пузырьков.

Данный признак из патентных источников и технической литературы не известен, что позволяет считать его и новым, и существенным.

2. Цилиндроконическая форма преграды улучшает режим отвода потока, обеспечивает его ускорение, что повышает эксплуатационную надежность, стабильность в работе.

Аналогичное выполнение преград не известно, что позволяет считать и данный признак не только существенным, но и новым.

3. Снабжение преграды венчиком необходимо для ее закрепления внутри корпуса. Существенным является расположение венчика на цилиндрической части преграды и выполнение в нем продольных пазов, что приводит к улучшению режима отвода потока, уменьшению пульсаций и предотвращению боковых течений. Так как венчик находится на цилиндрической части преграды, а сама преграда расположена в цилиндрической части корпуса, потоки движутся в пазах венчика с одной скоростью, что, с одной стороны, улучшает режим входа потоков в пазы, а, с другой, режим выхода их в диффузор, где они приобретают ускорение. Все это предотвращает укрупнение газовых пузырьков после их дробления в рабочей камере диспергатора и, тем самым, повышает стабильность его в работе.

Данный признак также не известен, что позволяет считать его и существенным, и новым.

4. Расположение подающего сопла с возможностью осевого перемещения в конфузоре корпуса обеспечивает возможность регулирования режимных параметров диспергатора путем изменения расстояния от среза сопла до неподвижной преграды. Это позволяет в процессе эксплуатации подбирать оптимальный режим работы, что повышает эксплуатационную надежность и стабильность.

В технике широко применяются различные сопла с резьбами, обеспечивающими их осевое перемещение. Поэтому данный признак не является новым, однако в совокупности с другими он позволяет достичь поставленной цели, что делает его существенным.

5. Расположение преграды в цилиндрической части корпуса обеспечивает оптимальные условия протекания потоков, содержащих раздробление газовые пузырьки, из рабочей камеры диспергатора в отводящий патрубок, что повышает стабильность в работе.

В аэро- и гидродинамике широко используются различные преграды, расположенные в том числе и в цилиндрах (трубах). Уменьшая живое сечение, они обеспечивают необходимые скорости протекания потоков. Поэтому данный признак не является новым, но в совокупности с другими признаками он обеспечивает достижение поставленной цели, что позволяет считать его существенным.

6. Выполнение торцевых стенок венчика скошенными обеспечивает закручивание потоков, проходящих вдоль преграды и входящих в отводящий патрубок, что еще больше уменьшает вероятность укрупнения пузырьков, повышает стабильность в работе.

Скосы обтекаемых поверхностей широко используются в технике. Поэтому данный признак не является новым, но его использование в конструкции усиливает эффективность работы других признаков по повышению стабильности, что позволяет считать его существенным.

7. Выполнение корпуса из двух половин, между которыми расположен венчик преграды, позволяет существенно упростить изготовление и сборку диспергатора: преграда вставляется в конфузор, после чего под давлением надвигается диффузор, что обеспечивает жесткое фиксирование преграды, делает ненужным какое-то дополнительное ее крепление к корпусу. Прижатые половинки корпуса провариваются по периметру, благодаря чему (а также массе) исключается смещение преграды в процессе эксплуатации, что также повышает надежность и стабильность.

Устройства, состоящие из двух соединенных между собой половин, широко используются в технике, поэтому данный признак не нов. Однако в совокупности с другими он обеспечивает достижение поставленной цели, что делает его существенным.

Таким образом, указанные признаки в совокупности обеспечивают возможность регулирования процесса дробления газовых пузырьков в жидкости, повышают эксплуатационную надежность диспергатора и стабильность его в работе, упрощают изготовление. Поэтому все они являются существенными для достижения поставленной цели.

На фиг.1 показан продольный разрез диспергатора; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 преграда со скошенными торцевыми стенками венчика.

Диспергатор содержит корпус 1, выполненный в виде последовательно расположенных конфузора 2, цилиндра 3 и диффузора 4. В конфузоре 2 с возможностью осевого перемещения размещено подающее сопло 5. Внутри цилиндра 3 перпендикулярно оси сопла 5 установлена цилиндроконическая преграда 6, содержащая цилиндрическую 7 и коническую 8 части и венчик 9, сообщенный с цилиндром 3 корпуса 1. В венчике 9 (фиг.2) выполнены продольные пазы 10. При этом торцевые стенки венчика 9 могут быть выполнены со скосами 11 (фиг.3). К диффузору 4 соосно прикреплен отводящий патрубок 12. Для удобства изготовления корпус 1 может быть выполнен из двух половин: половины 13, включающей конфузор 2 и цилиндр 3, и половины 14, включающей диффузор 4 и отводящий патрубок 12. Между половинами 13 и 14, соединенными между собой, например сваркой, расположен венчик 9 преграды 6. Такое расположение элементов упрощает сборку, так как преграда 6, зажатая двумя половинками корпуса, не требует дополнительных креплений внутри корпуса.

Работает диспергатор следующим образом.

Исходная вода с воздухом поступает под давлением в подающее сопло 5, где за счет уменьшения величины живого сечения происходит увеличение скорости движения потока. Благодаря этому поток вылетает из подающего сопла 5 со скоростью 3 30 м/с (требуемая скорость определяется конкретными условиями работы диспергатора и устанавливается при помощи сменных сопел 5 или изменением расхода воды) и ударяется о неподвижную жесткую преграду 6. Так как вода при определенных cкоростях (ударе) ведет себя как твердое тело, при ее ударе о неподвижную массивную преграду 6 воздух оказывается зажатым между двумя (вода и преграда) жесткими телами, что приводит к его эффективному механическому дроблению. При этом значительная часть воздуха (газа) растворяется в воде (жидкости), что обусловлено разрывом диффузионных пленок пузырьков при ударе, образуя насыщенный или, в зависимости от параметров удара, перенасыщенный газожидкостный поток. Последнее обстоятельство имеет огромное значение при использовании диспергатора для образования водовоздушных смесей в системах напорной флотации, а также для насыщения кислородом воды на станциях обезжелезивания, в аэротенках и т.д.

После удара струи, вылетевшей из сопла 5, о торцевую поверхность цилиндрической 7 части преграды 6 образуются отраженные струи, содержащие уже первично измельченные пузырьки и разлетающиеся веером назад и вверх. При этом они ударяются о внутреннюю поверхность конфузора 2. Благодаря тому, что первым элементом корпуса 1 является конфузор, отраженные от преграды 6 струи ударяются о его внутреннюю поверхность под углом, близким к 90o, что способствует вторичному эффективному дроблению пузырьков. Эффективность вторичного дробления обусловлена, во-первых, тем, что отраженные струи несут уже раздробленные, мелкие пузырьки, а, во-вторых, тем, что поперечное сечение элементарной отраженной струйки значительно меньше сечения струи, вылетающей из сопла 5. Все это предотвращает проскок крупных пузырьков, что повышает эксплуатационную надежность и стабильность диспергатора в работе.

Благодаря установке сопла 5 в конфузоре 2 с возможностью осевого перемещения, можно изменять расстояние от среза сопла до преграды 6, регулируя угол встречи отраженных струй с поверхностью конфузора 2, то есть подбирать оптимальный для каждого конкретного случая режим работы. При этом возможна и смена сопла, его замена на сопло другого диаметра, что еще больше расширяет возможности его регулирования.

Струи, ударившиеся о поверхность конфузора 2, отражаются в кольцевую щель, образованную цилиндром 3 корпуса 1 и цилиндрической 7 частью преграды 6. Далее водовоздушная смесь, содержащая после двухступенчатого дробления однородные по размеру пузырьки, входит в продольные пазы 10 венчика 9 и по ним попадает в диффузор 4, где, обтекая коническую 8 часть преграды 6, плавно входит в отводящий патрубок 12 и уходит из диспергатора. При выполнении торцевых стенок венчика 9 со скосами 11 (фиг.3) поток, выходящий из пазов 10, приобретает вращательно-поступательное движение, закручивается, что предотвращает слипание пузырьков в диффузоре 4, отводящем патрубке 12 и далее в трубопроводе, повышая тем самым эксплуатационную надежность и стабильность в работе.

Диспергатор, позволяет получать водовоздушные (газожидкостные) смеси с требуемой крупностью пузырьков, надежен в работе, прост в изготовлении, обеспечивает высокую стабильность. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Диспергатор, содержащий корпус с подающим соплом и отводящим патрубком, внутри которого перпендикулярно оси сопла установлена преграда, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде последовательно расположенных конфузора, цилиндра и диффузора, преграда имеет цилиндроконическую форму и снабжена венчиком, расположенным на ее цилиндрической части и имеющим продольные пазы, причем подающее сопло размещено с возможностью осевого перемещения в конфузоре корпуса, преграда в цилиндре, а отводящий патрубок - в диффузоре.

2. Диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что торцевые стенки венчика выполнены скошенными.

3. Диспергатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что корпус выполнен из двух половин, между которыми расположен венчик преграды.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru