Ультразвуковий проточний реактор

 

Винахід відноситься до змішування рідин і може бути використане для обробки рідких середовищ, а саме: для диспергування, емульгування, гомогенізації.

Найбільш близьким до пропонованого є ультразвуковий проточний реактор, робоча камера якого виконана у вигляді труби, усередині якої знаходиться оброблювана рідка середовище. Введення коливань здійснюється через стінки труби, для чого на зовнішній поверхні труби по периметру і вздовж осі труби закріплені і акустично пов'язані з нею велику кількість ультразвукових перетворювачів (Horst С., Design of ultrasound reactors for technical scale organometallics and electrochemical synthesis / Horst C., Lindermeir A., Hoffmann U. // TU Hamburg-Harburg Reports of Sanitary Engineering 35, 2002, Neis U. (ed.). Ultrasound in Environmental Engineering // ISSN 0724-0783; ISBN 3-930400-47-2).

Винахід вирішує тільки завдання збільшення часу впливу ультразвукових коливань на рідку середу, що протікає через робочу камеру реактора, шляхом формування кожним із ультразвукових перетворювачів в об'ємі рідини на шляху її проходження через камеру реактора своєї зони акустичного тиску. Причому просторове розташування цих зон незмінно, оскільки у відомому реакторі відсутня можливість зміни їх розташування в просторі ною активністю. Крім того, у відомому реакторі локальні зони акустичного тиску сформовані в довільному порядку, що знижує ефективність використання енергії ультразвукових коливань, а отже, знижує інтенсивність ультразвукового впливу в робочому обсязі, що знижує продуктивність і ступінь обробки текучих технологічних середовищ.

Пропоноване винахід вирішує задачу створення ультразвукового проточного реактора, здійснення якого дозволяє досягти технічного результату при обробці текучих середовищ в режимі безперервного потоку, який полягає у можливості формування областей кавітації з регульованою кавітаційної активністю в будь-якій частині робочого об'єму камери реактора і в можливості зміни їх розташування в просторі робочого об'єму камери реактора, в підвищенні ефективності використання енергії ультразвукових коливань, у підвищенні інтенсивності ультразвукового впливу в робочому об'ємі камери реактора і в збільшенні продуктивності обробки і ступеня впливу на текучі технологічні середовища в режимі безперервного потоку без збільшення розмірів ділянки ультразвукового впливу.

Сутність заявленого з�аружной поверхні якої по периметру і вздовж поздовжньої осі труби закріплені і акустично пов'язані з нею ультразвукові перетворювачі, новим є те, що труба має в перерізі квадрат, довжина сторони якого дорівнює λ, де λ - довжина хвилі ультразвукових коливань в оброблюваній рідкому середовищі (у міжнародній системі одиниць СІ вимірюється в метрах). Крім того, ультразвукові перетворювачі ідентичні, згруповані по чотири і закріплені на перетинах n ліній периметра робочої камери з паралельними її поздовжньої осі середині лініями стінок, де n дорівнює 1, 2, 3,..., при цьому перетворювачі, закріплені на протилежних стінках камери, підключені противофазно, а на серединних лініях стінок камери по відношенню один до одного перетворювачі підключені в заданому порядку.

Заявлений технічний результат досягається наступним чином.

Суттєві ознаки винаходу «Ультразвуковий проточний реактор, що містить робочу камеру у вигляді труби, на зовнішній поверхні якої по периметру і вздовж поздовжньої осі труби закріплені і акустично пов'язані з нею ультразвукові перетворювачі, ...» є невід'ємною частиною заявленого пристрою і забезпечують його працездатність, а отже, забезпечують досягнення заявленого технічного результату.

В заявленому реакторі ультразвуків�про забезпечує передачу ультразвукових коливань в робочий об'єм камери через її стінку.

Виконання робочої камери у вигляді труби, в розрізі якої квадрат, забезпечує можливість закріплення звукових перетворювачів навпроти один одного, а саме: на протилежних стінках робочої камери, а також на рівних відстанях один від одного, що в процесі роботи перетворювачів, при їх ідентичності, сприяє формуванню стоячої хвилі з максимальною амплітудою. При цьому ультразвукові перетворювачі згруповані по чотири і закріплені на перетинах n ліній периметра робочої камери з паралельними її поздовжньої осі середині лініями стінок, де n дорівнює 1, 2, 3, ... В результаті, перетворювачі, закріплені на протилежних стінках камери, мають загальну осьову лінію, а формуються ними звукові хвилі поширюються назустріч один одному за загальною осьовий, що призводить до виникнення усередині оброблюваної рідкої середовища стоячої звукової хвилі. При цьому, оскільки робоча камера має в перерізі квадрат, довжина сторони якого дорівнює λ, де λ - довжина хвилі ультразвукових коливань в оброблюваній рідкому середовищі, то відстань до перешкоди одно парним числом чвертей падаючої і відбитої хвиль, що забезпечує максимальну амплітуду результуючого коливання («Вул�льку перетворювачі, закріплені на протилежних стінках камери, підключені противофазно, то формуються ними звукові хвилі складаються з відбитою хвилею від протилежної стінки, на якій закріплений противофазно підключений перетворювач, що, завдяки ідентичного виконання перетворювачів, фактично подвоює амплітуду результуючого стоячої хвилі.

У стоячій хвилі точки, в яких результуюча амплітуда коливань частинок середовища звертається в нуль, називаються вузлами, а точки з максимальною амплітудою - пучностями. Відомо (там же с. 37-41), що в стоячій хвилі відстань між двома сусідніми вузлами або пучностями дорівнює половині довжини хвилі. Оскільки відстань між стінками камери дорівнює λ, то стояча звукова хвиля, що формується всередині камери кожною парою противофазно підключених перетворювачів, має три пучности: поблизу протилежних стінок камери і центральну, тобто λ/2 від стінок камери, і два вузли, віддалені на λ/4 від протилежних стінок камери.

У стоячої звукової хвилі пучности звукового тиску виникають у вузлах хвилі, а вузли звукового тиску виникають в пучностях стоячої звукової хвилі. При цьому максимальний звуковий тиск відповідає пероячей хвилі з області позитивних значень в негативну («Ультразвукова технологія» під ред. докт. техн. наук проф. Ст. А. Аграната, М.: «Металургія», 1974, с. 37-41). В заявленому реакторі звуковий тиск створюваної стоячими хвилями від кожної пари перетворювачів, відповідно має нульові значення поблизу стінок камери і на відстані λ/2 від стінок камери; максимальне позитивне і мінімальне від'ємне значення - на відстані λ/4 від відповідних стінок камери, тобто в першому і другому вузлах стоячої хвилі.

При цьому, оскільки в кожній групі з чотирьох перетворювачів, розташованих у площині n-го периметра робочої камери, перетворювачі, закріплені на протилежних стінках камери, підключені противофазно, то перетворювачі з однаковою фазою підключення виявляються закріпленими на сусідніх стінках камери. В результаті в четвірці перетворювачів кожна пара противофазно підключених перетворювачів формує значення максимального позитивного і максимального негативного звукового тиску в загальній для них зоні робочого об'єму камери. При цьому в робочій камері в кожному перерізі n-ому периметру формуються чотири зони сумарного звукового тиску: зона максимального звукового тиску і зона розрідження як результати інтерференції з�анний між ними дві зони нульового звукового тиску. Оскільки звуковий тиск підсумовується, то в результаті в робочому об'ємі камери формуються локальні зони підвищеного звукового тиску, що перевищує приблизно в чотири рази звуковий тиск, створюване одним перетворювачем. Причому, завдяки закріпленню ультразвукових перетворювачів на перетинах n ліній периметра робочої камери з паралельними її поздовжньої осі середині лініями стінок, локальні зони звукового тиску формуються вздовж осі робочої камери.

При цьому, оскільки в кожній четвірці перетворювачів зони сумарного звукового тиску формують сусідні синфазно підключені перетворювачі, то просторове розташування цих зон у робочому об'ємі вздовж осі робочої камери знаходиться в прямій залежності від того, на яких стінках камери закріплені перетворювачі з однаковою фазою підключення. В заявленому реакторі перетворювачі з серединним лініях стінок камери по відношенню один до одного підключені в заданому порядку. В результаті, задаючи фази підключення перетворювачів на серединних лініях стінок робочої камери реактора таким чином, що перетворювачі, закріплені на протилежних стінках камери, завжди залишаються�ого звукового тиску.

В результаті, можливість задання порядку чергування фази підключення перетворювачів на серединних лініях стінок камери дозволяє всередині робочого об'єму камери вздовж її осі формувати і управляти формуванням просторово перемежованих локальних областей максимального, мінімального та нульового звукового тиску.

З вищевикладеного слід, що заявлений ультразвукової проточний реактор можна віднести до систем, концентрирующим (фокусирующим) звукову енергію в певній галузі робочого простору камери. Відомо, що в таких системах оброблюваної в рідкому середовищі кавітація виникає, перш за все, в фокальному плямі, де рівень звукового тиску найбільший (там же, с. 186). Крім того, відомо, що області кавітації в рідкому середовищі збігаються з максимумом звукового тиску, що створюється перетворювачем стоячій звуковою хвилею (там же, с. 199). Пропоноване виконання заявленого реактора дозволяє всередині робочого об'єму камери вздовж осьової формувати і управляти формуванням просторово перемежованих областей максимального, мінімального та нульового звукового тиску, що забезпечує не тільки виконання вище викладених умов метушні�ме того, з вищевикладеного випливає, що в заявленому реакторі звуковий тиск формуються в локальних областях підвищеного звукового тиску практично в чотири рази вище початкового, формованого одним ультразвуковим перетворювачем, що відповідно дозволяє збільшити кавитационную активність формуються в зонах кавітації при тих же енергетичних параметрів перетворювачів.

Таким чином, заявлений ультразвукової проточний реактор шляхом можливості керованого формування упорядкованих зон підвищеного і зниженого акустичного тиску дозволяє всередині робочого об'єму камери реактора формувати просторово перемежовуються локальні області кавітації. При цьому наявність у заявленому реакторі чітко виділених зон звукового тиску зумовлює чітке просторове розташування областей кавітації. Крім того, підключення противофазно перетворювачів, закріплених на протилежних стінках камери, забезпечує можливість завдання в необхідному порядку фаз підключення ультразвукових перетворювачів на серединних лініях стінок камери, що дозволяє управляти картиною розташування зон звукового тиску в просторі робочого об'єму камежидкой середовища при її проходженні через камеру реактора, а саме: оброблювана рідка середовище проходить через область кавітації з підвищеним звуковим тиском, через область розрідження, через області відсутності зовнішніх впливів.

З вищевикладеного слід, що заявлений ультразвукової проточний реактор дозволяє формувати області кавітації з регульованою кавітаційної активністю в будь-якій частині робочого об'єму робочої камери, а також задавати розташування кавітаційних областей у просторі вздовж осі робочої камери, що забезпечує рівномірну і активну кавитационную обробку всього об'єму рідини з підвищеним звуковим тиском по всій площі поперечного перерізу робочої камери і дозволяє збільшити продуктивність обробки і ступінь впливу на текучі технологічні середовища в режимі безперервного потоку без збільшення розмірів ділянки ультразвукового впливу.

Таким чином, пропонований ультразвукової реактор при здійсненні забезпечує досягнення технічного результату, при обробці текучих середовищ в режимі безперервного потоку, який полягає у можливості формування областей кавітації з регульованою кавітаційної активністю в будь-якій частині робочого об'єму камери реактора і в�сті використання енергії ультразвукових коливань, у підвищенні інтенсивності ультразвукового впливу в робочому об'ємі камери реактора і в збільшенні продуктивності обробки і ступеня впливу на текучі технологічні середовища в режимі безперервного потоку без збільшення розмірів ділянки ультразвукового впливу.

На фіг.1 зображено заявлений ультразвукової проточний реактор (перебільшено); на фіг.2 наведена розгортка робочої камери реактора зі схемою довільного підключення перетворювачів на серединних лініях стінок робочої камери; на фіг.3 схематично зображено розподіл амплітуд звукового тиску, який формується кожною парою противофазно підключених ультразвукових перетворювачів в перетинах по лініях периметрів з першого фіг.3а по четвертий фіг.3г при довільному підключення перетворювачів на серединних лініях стінок робочої камери; на фіг.4 наведена розгортка робочої камери реактора зі схемою протифазного підключення перетворювачів на серединних лініях стінок робочої камери; на фіг.5 схематично зображено розподіл амплітуд звукового тиску, який формується кожною парою противофазно підключених ультразвукових перетворювачів в перетинах по лініях периметрів з першого фіг.5а и; на фіг.6 наведена розгортка робочої камери реактора зі схемою підключення перетворювачів на серединних лініях стінок робочої камери, при якій просторове положення зон максимальних позитивного і негативного звукового тиску послідовно, за годинниковою стрілкою переміщується всередині робочого об'єму камери реактора на 90°; на фіг.7 схематично зображено розподіл амплітуд звукового тиску, який формується кожною парою противофазно підключених ультразвукових перетворювачів, в перетинах по лініях периметрів з першого фіг.7а по четвертий фіг.7г при послідовному зміну в робочому об'ємі камери реактора просторового положення зон звукового тиску на 90°.

Пристрій містить робочу камеру 1 у вигляді труби (на фіг.1 зображено фрагмент робочої камери). Труба має в перерізі квадрат, довжина сторони якого дорівнює λ, де λ - довжина хвилі ультразвукових коливань в оброблюваній рідкому середовищі. На зовнішній поверхні робочої камери 1 по периметру і вздовж поздовжньої осі закріплені і акустично пов'язані з нею ультразвукові перетворювачі 2mk, де m - позиційний номер лінії периметра робочої камери, k - позиційний номер серединної лінії стінки рабочb> ідентичні, згруповані по чотири і закріплені на перетинах ліній периметра 3, 4, 5, 6 робочої камери з паралельними її поздовжньої осі середині лініями 7, 8, 9, 10 стінок. Перетворювачі, закріплені на протилежних стінках камери 1, мають загальну осьову і завжди підключені противофазно, а на серединних лініях 7, 8, 9, 10 стінок камери 1 по відношенню один до одного перетворювачі 2mkпідключені в заданому порядку.

На фіг.1, фіг.3, фіг.5 в гуртках вказана полярність фази підключення перетворювачів. Серединні лінії 7, 9 і 8, 10 ставляться до протилежних стінок робочої камери.

Пристрій працює наступним чином. Заздалегідь визначають порядок підключення фаз живлення ультразвукових перетворювачів на серединних лініях стінок камери по відношенню один до одного, враховуючи, що перетворювачі, закріплені на протилежних стінках камери, завжди повинні бути підключені противофазно.

У робочу камеру 1 під тиском подають оброблювану текучу технологічну середу (на фіг.1 не показано).

Після підключення живлення ультразвукові перетворювачі 2mkвипромінюють в оброблювану середу звукові хвилі. В кожній групі з чотирьох перетворювачів 2mk, расположенн�ові хвилі, які поширюються назустріч один одному за загальною осьової. Це призводить до утворення стоячих звукових хвиль усередині оброблюваної рідкої середовища. Оскільки перетворювачі, закріплені на протилежних стінках камери, підключені противофазно (наприклад, фіг.2, перетворювачі 237і 239; 238і 2310), то формуються ними звукові хвилі складаються з відбитою хвилею від протилежної стінки, на якій закріплений противофазно підключений перетворювач, що, завдяки ідентичного виконання перетворювачів, фактично подвоює амплітуду результуючого стоячої хвилі.

Крім того, максимальна амплітуда стоячої хвилі забезпечується конструктивно, так як робоча камера 1 має в перерізі квадрат, довжина сторони якого дорівнює λ, де λ - довжина хвилі ультразвукових коливань в оброблюваній рідкому середовищі («Ультразвукова технологія» під ред. докт. техн. наук проф. Ст. А. Аграната, М.: «Металургія», 1974, с. 37).

В заявленому реакторі звуковий тиск, створюване стоячими хвилями від кожної пари перетворювачів, відповідно має нульові значення поблизу стінок камери і на відстані λ/2 від стінок камери; максимальне позитивне і мінімальне отр�олни.

В кожній групі з чотирьох перетворювачів, розташованих у площині n-го периметра робочої камери, перетворювачі, закріплені на протилежних стінках камери, підключені противофазно (наприклад, фіг.2, перетворювачі 237і 239; 238і 2310; 257і 259; 258і 2510). В результаті перетворювачі з однаковою фазою підключення виявляються закріпленими на сусідніх стінках камери. Це призводить до того, що кожна пара противофазно підключених перетворювачів формує значення максимального позитивного і максимального негативного звукового тиску в загальній для них зоні робочого об'єму камери. В результаті в площині n-го периметра робочої камери формується чотири зони сумарного звукового тиску: зона максимального звукового тиску і зона розрідження як результати інтерференції відповідно позитивних і негативних значень звукового тиску двох пар перетворювачів і утворені між ними дві зони нульового звукового тиску (фіг.2, фіг.4, фіг.6 - показано умовно). Оскільки звуковий тиск підсумовується, то в результаті в робочому об'ємі камери формуються локальні зони підвищеного звукового тиску,�ваються зони звукового тиску формуються вздовж осі робочої камери, так як ультразвукові перетворювачі закріплені на перетинах n ліній периметра робочої камери з паралельними її поздовжньої осі середині лініями стінок камери.

Задаючи заздалегідь порядок чергування фази підключення перетворювачів на серединних лініях, формують усередині робочого об'єму камери вздовж її осі просторово перемежовуються області максимального, мінімального та нульового звукового тиску і таким чином управляють їх формуванням.

Для пояснення роботи пристрою розглянемо три варіанти підключення живлення ультразвукових перетворювачів на серединних лініях стінок робочої камери: довільне підключення (фіг.2); противофазное підключення (фіг.4); підключення, при якому просторове положення зон максимальних позитивного і негативного звукового тиску послідовно, за годинниковою стрілкою переміщується всередині робочого об'єму камери реактора на 90° (фіг.6).

Роботу пристрою при довільному підключення перетворювачів на серединних лініях стінок робочої камери, пояснюють фіг.2 і фіг.3 (фіг.3а, фіг.3б, фіг.3в, фіг.3г). Процес утворення локальних зон звукового тиску показано умовно. З фігур 3а-3г видно, що при заданому порядку п�мінімального та нульового звукового тиску формуються у площині n-го перерізу по периметру камери в наступній послідовності:

по периметру 3 - максимальний звуковий тиск у правому верхньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження в нижньому лівому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску у лівому верхньому і нижньому правому квадрантах робочого об'єму камери;

по периметру 4 - максимальний звуковий тиск в лівому верхньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження в нижньому правому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску в правому верхньому і нижньому лівому квадрантах робочого об'єму камери;

по периметру 5 - максимальний звуковий тиск у правому верхньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження в нижньому лівому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску у лівому верхньому і нижньому правому квадрантах робочого об'єму камери;

по периметру 6 - максимальний звуковий тиск у правому нижньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження у верхньому правому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску в правому верхньому і нижньому лівому квадрантах робочого об'єму камери.

Роботу пристрою при противофазном підключення перетворювачів на серединних лініях стенрядке підключення фаз перетворювачів на серединних лініях стінок робочої камери локальні області максимального, мінімального та нульового звукового тиску формуються у площині n-го перерізу по периметру камери в наступній послідовності:

по периметру 3 - максимальний звуковий тиск у правому верхньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження в нижньому лівому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску у лівому верхньому і нижньому правому квадрантах робочого об'єму камери;

по периметру 4 - максимальний звуковий тиск в лівому нижньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження у верхньому правому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску у лівому верхньому і нижньому правому квадрантах робочого об'єму камери;

по периметру 5 - максимальний звуковий тиск у правому верхньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження в нижньому лівому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску у лівому верхньому і нижньому правому квадрантах робочого об'єму камери;

по периметру 6 - максимальний звуковий тиск в лівому нижньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження у верхньому правому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску у лівому верхньому і нижньому правна серединних лініях формуються всередині робочого об'єму камери вздовж її осі локальні зони звукового тиску змінюють своє просторове положення на 180°. При цьому зони нульового тиску зберігають своє просторове положення.

Роботу пристрою при підключенні перетворювачів на серединних лініях, при якому просторове положення зон максимальних позитивного і негативного звукового тиску послідовно, за годинниковою стрілкою переміщується всередині робочого об'єму камери реактора на 90°, пояснюють фіг.6 і фіг.7 (фіг.7а, фіг.7б, фіг.7в, фіг.7г).

З фігур 7а-7г видно, що при заданому порядку підключення фаз перетворювачів на серединних лініях стінок робочої камери локальні області максимального, мінімального та нульового звукового тиску формуються у площині n-го перерізу по периметру камери в наступній послідовності:

по периметру 3 - максимальний звуковий тиск у правому верхньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження в нижньому лівому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску у лівому верхньому і нижньому правому квадрантах робочого об'єму камери;

по периметру 4 - максимальний звуковий тиск у правому нижньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження у верхньому лівому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску в нижньому ле�лівому нижньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження у верхньому правому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску у лівому верхньому і нижньому правому квадрантах робочого об'єму камери;

по периметру 6 - максимальний звуковий тиск в лівому верхньому квадранті робочого об'єму камери; область розрідження в нижньому правому квадранті робочого об'єму камери; області нульового звукового тиску в правому верхньому і нижньому лівому квадрантах робочого об'єму камери.

Таким чином, при заданому порядку підключення перетворювачів на серединних лініях формуються всередині робочого об'єму камери вздовж її осі локальні зони звукового тиску послідовно за годинниковою стрілкою змінюють своє просторове положення на 90°.

Вище наведені приклади виконання заявленого ультразвукового проточного реактора показують, що пропоноване виконання заявленого реактора дозволяє всередині робочого об'єму камери вздовж осьової формувати і управляти формуванням просторово перемежованих областей максимального, мінімального та нульового звукового тиску, що забезпечує не тільки виконання умов виникнення кавітації, але і обумовлює виникнення області кавітації у коа λ, де λ - довжина хвилі ультразвукових коливань в оброблюваній рідкому середовищі, кавітаційний процес формується з урахуванням властивостей конкретної оброблюваної рідкого середовища, що підвищує ефективність використання енергії ультразвукових коливань.

Крім того, з вищевикладеного випливає, що в заявленому реакторі звуковий тиск формуються в локальних областях підвищеного звукового тиску практично в чотири рази вище початкового, формованого одним ультразвуковим перетворювачем. Відомо, що при збільшенні звукового тиску в 2 рази збільшується інтенсивність звукових коливань в 4 рази:I=pa2/2ρc, деpa2- амплітуда акустичного тиску («Ультразвукова технологія» під ред. докт. техн. наук проф. Ст. А. Аграната, М.: «Металургія», 1974, с. 23), що відповідно дозволяє збільшити кавитационную активність формуються в зонах кавітації при тих же енергетичних параметрів перетворювачів.

При цьому наявність у заявленому реакторі ч�положення областей кавітації. Крім того, можливість завдання фаз підключення ультразвукових перетворювачів, закріплених за серединним лініях стінок камери, дозволяє управляти картиною розташування зон звукового тиску в просторі робочого об'єму камери реактора, а отже, керувати розташуванням зон кавітації. Це дозволяє задавати режим обробки рідкого середовища при її проходженні через камеру реактора, зокрема задавати тривалість знаходження в зонах кавітації, в зонах розрідження та в зонах нульового тиску.

Рідка середовище, проходячи через робочий об'єм камери реактора, послідовно піддається впливу різко відрізняються один від одного режимів механічного впливу. У зоні максимального акустичного тиску, де кавітація найбільш активна, відбувається інтенсивне розбивання оброблюваної рідини на мікрочастинки. В зоні розрідження механічні зв'язку між частинками рідкої середовища слабшають і відбувається їх перерозподіл. Оскільки оброблювана рідина подається в камеру реактора під тиском, то потрапляючи в зону нульового тиску, її частинки здійснюють хаотичні рухи, що сприяє активному перемішуванню оброблюваної рідкої середовища. Так як , �про вище викладений режим обробки рідкої середовища повторюється до отримання необхідного результату.

В результаті забезпечується рівномірна і активна кавітаційна обробка всього об'єму рідини по всій площі поперечного перерізу робочої камери, що збільшує продуктивність обробки і ступінь впливу на текучі технологічні середовища в режимі безперервного потоку без збільшення розмірів ділянки ультразвукового впливу. При цьому не вимагається повторного повернення у камеру оброблюваної текучого середовища.

Ультразвуковий проточний реактор, що містить робочу камеру у вигляді труби, на зовнішній поверхні якої по периметру і вздовж поздовжньої осі труби закріплені і акустично пов'язані з нею ультразвукові перетворювачі, відрізняється тим, що труба має в перерізі квадрат, довжина сторони якого дорівнює λ, де λ - довжина хвилі ультразвукових коливань в оброблюваній рідкому середовищі, крім того, ультразвукові перетворювачі ідентичні, згруповані по чотири і закріплені на перетинах n ліній периметра робочої камери з паралельними її поздовжньої осі середині лініями стінок, де n дорівнює 1, 2, 3,..., при цьому перетворювачі, закріплені на протилежних з�азователи підключені в заданому порядку.



 

Схожі патенти:

Спосіб ультразвукової кавітаційної обробки рідких середовищ і розташованих в середовищі об'єктів

Винахід відноситься до області кавітаційної обробки рідких середовищ, а також предметів, що знаходяться в оброблюваної рідкому середовищі. Спосіб полягає в розміщенні рідких середовищ і розташованих в середовищі предметів всередині механічної коливальної системи-каналу, що має нелінійну залежність частоти резонансних коливань від амплітуди, в якій здійснюють максимальне суміщення резонансних кривих збудника ультразвукових коливань нелінійної резонансної кривої самої системи-каналу шляхом визначення нелінійної резонансної кривої системи-каналу як залежності амплітуди механічних коливань від частоти, визначення різниці між частотою збудника і резонансною частотою системи-каналу при необхідною амплітудою коливань і зміни виходячи з цієї різниці резонансної частоти системи-каналу шляхом зміни геометричних розмірів сторін, при цьому, якщо різниця в частотах перевищує ~1,5-2,0 ширини резонансної характеристики збудника, застосовують збудження коливань на двох або більше різних частотах. Винахід забезпечує підвищення ефективності кавітаційного впливу на оброблювану рідку середу і розташовані в середовищі предмети. 12 іл., 1 табл.

Індукована високоінтенсивним фокусированним ультразвуком кавітація з зменшеним порогом потужності

Група винаходів відноситься до галузі медицини, а саме до молекулярної діагностики. Пристрій для подвергания рідкої проби дії акустичної енергії шляхом створення кавітації в рідкій пробі містить джерело високоінтенсивних ультразвукових хвиль і картридж, який містить рідку пробу і кордон розділу рідина-повітря. При цьому пристрій виконано з можливістю фокусувати високоінтенсивні ультразвукові хвилі так, що з допомогою картриджа, вмещенного в пристрій, утворюється фонтан рідини над межею поділу рідина-повітря всередині картриджа, а крапля фонтану, возвращающаяся назад з фонтану в рідку пробу, є елементом зародкоутворення. Група винаходів відноситься також до системи і способу подвергания рідкої проби дії акустичної енергії, а також до машиночитаемому носієві інформації з комп'ютерною програмою для здійснення зазначеного способу. Група винаходів забезпечує обробку проби сфокусоване акустичної енергією для створення в пробі неоднорідною кавітації при зменшенні необхідної енергії та потужності. 4 н. і 5 з.п. ф-ли, 9 іл.

Спосіб ультразвукової кавітаційної обробки рідких середовищ і розташованих в середовищі об'єктів

Винахід відноситься до галузі ультразвукової кавітаційної обробки рідких середовищ і розташованих в середовищі об'єктів. Спосіб полягає в розміщенні рідких середовищ і розташованих в середовищі об'єктів всередині механічної коливальної системи-каналу, має власну частоту коливань, в якій здійснюють збудження параметричних резонансів або параметричне збудження автоколивань, задають в якості критерію ефективності кавітаційної обробки максимальну амплітуду коливань системи-каналу, визначають оптимальну частоту або частоти коливань силових збудників попередніми експериментальним визначенням власних і параметричних частот коливань. Винахід забезпечує зниження часу обробки, збільшення потужності акустичної хвилі і підвищення ефективності кавітаційної обробки рідких середовищ і розташованих в середовищі об'єктів. 12 іл.

Ультразвуковий змішувач масла рослинного і мінерального палива

Винахід може бути використаний у двигунах внутрішнього згорання. Запропоновано ультразвукової змішувач масла рослинного і мінерального палива, що містить ультразвуковий випромінювач (1), електронний блок управління (3). Ультразвуковий випромінювач (1) розміщений в порожнині корпуса (7) змішувача, який має вхідні канали (8 і 9). Напруга бортової мережі автотракторної техніки (+12 В) подається на електронний блок керування (3), який формує та подає високочастотні сигнали на ультразвуковий випромінювач. Рослинна олія і мінеральне паливо через вхідні канали (8 і 9) надходять у змішувач і під впливом ультразвукових коливань змішуються. Технічний результат: обробка рослинного та мінерального компонентів сумішевого палива ультразвуком призводить до якісного змішування і отримання однорідної дрібнодисперсного емульсії. 2 з.п. ф-ли, 2 іл.

Спосіб тепломассоэнергообмена і пристрій для його здійснення

Група винаходів відноситься до хімічним, фізичним, хіміко-фізичних процесів, а саме до процесів, в яких для їх здійснення використовуються аудіо-та ультразвукові коливання. Спосіб тепломассоэнергообмена полягає у формуванні вихрекольцевих потоків середовищ, напрямку їх паралельно одне до одного із забезпеченням часткового дотику зустрічно спрямованих в радіальному і тангенціальному напрямках поверхнево-зовнішніх шарів на глибину, що забезпечує їх акустичне збудження за рахунок деформаційно-зсувного взаємодії, і наступне об'єднання порушених потоків, при цьому один з вихрекольцевих потоків додатково направляють зустрічно іншим уздовж їх осей. Пристрій для тепломассоэнергообмена, що містить повідомлені між собою частковим перетином по твірним дві труби з тангенціальними вводами і акустичну камеру, причому тангенціальні введення і вихід однієї з труб розташовані по відношенню до тангенціальним входами і виходами інших труб протилежно. Винахід забезпечує додаткове збудження потоків у зоні їх зіткнення і підвищення інтенсивності тепломассоэнергообмена. 2 н. п. ф-ли, 6 іл.

Бурштиновий лак

Винахід відноситься до складів для захисту різних поверхонь від мікроорганізмів і біокорозії, зокрема до складів, що включає бурштин в якості одного з компонентів. Бурштиновий лак включає подрібнений бурштин, лляне масло, при необхідності, уайт-спірит та/або скипидар. Після розчинення в гарячому лляному маслі подрібненого до 6 мкм бурштину і термічній обробці при 120-160°С протягом 40-80 хв, процеживании, і, при необхідності, розведенні уайт-спіритом і/або скипидаром, проводять ультразвукову обробку утворилася суспензії з щільністю потужності 0,1-10 Вт/см3 і частотою 22-35 кГц, що забезпечує прискорення розчинення бурштину і збільшує його вміст у готовому продукті. 1 іл., 3 табл., 10 пр.

Тонкодисперсні органічна суспензія метал/вуглецевого нанокомопозита і спосіб її виготовлення

Винахід відноситься до отримання тонкодисперсних органічних суспензій, що включають метал/вуглецевий нанокомпозит, і може використовуватися для створення функціональних полімерних матеріалів. Механічно подрібнений порошок метал/вуглецевого нанокомпозиту, що представляє собою наночастинки 3d металу, такого як мідь, або нікель, або залізо, стабілізовані у вуглецевих нанопленочних структурах, механічно перетирають спільно з порційно вводиться органічним з'єднанням у співвідношенні 3:1. Отриману суміш диспергируют з допомогою ультразвуку протягом часу, відповідного максимального співвідношення пікових інтенсивностей на ІЧ-спектрі при однакових хвильових числах отриманої суспензії і органічної сполуки. В якості органічних середовищ використані етиловий спирт, толуол, ацетон, изометилтетрагидрофталевий ангідрид, суміші органічних речовин. Технічний результат полягає в отриманні суспензії на основі органічного з'єднання і метал/вуглецевого нанокомпозиту з регульованою активністю, контрольованої методом ІЧ-спектроскопії. 2 н. і 6 з.п. ф-ли, 17 табл.

Вібраційний змішувач

Винахід відноситься до пристроїв для перемішування бетонної суміші і може бути використане в промисловості будівельних матеріалів для виробництва багатокомпонентних сумішей. Вібраційний змішувач містить камеру змішування з вікнами завантаження і вивантаження матеріалів, ротор з приводом обертання, виконаний з лопатями. У нижній і верхній частинах камери змішування по центру жорстко закріплені два: нижній і верхній вібратори, виконані в корпусах з збудженням коливань за допомогою нижнього і верхнього кривошипно-шатунних механізмів, відповідно, і з функцією створення ефекту накладання вібраційних полів в центрі камери змішування від нижнього і верхнього вібраторів. Корпусу вібраторів виконані у вигляді однакових металевих гофрованих оболонок, що представляють собою гофровані тонкостінні тіла обертання і виконаних з можливістю створення двох однакових по амплітуді і різних за частотою вібраційних полів, кожне з яких відповідає за формою гофрованому контуру даних тіл обертання, з різноспрямованими коливаннями. Всередині кожної з оболонок по центру в горизонтальній площині жорстко закріплені диски з напрямними стійками, функцією яких�його і верхнього вібраторів виконані з циліндричними виступами, функцією яких є можливість вставки і закріплення по внутрішньому діаметру пружин, встановлених з функцією вільного стиснення/розтискання в склянках, до центрів внутрішніх частин яких жорстко закріплені штоки, до центру зовнішніх частин - штовхачі, жорстко закріплені іншим кінцем до внутрішніх частин, що утворюють найменші з гофр металевих гофрованих оболонок, і виконані з функцією збудження коливань від найменших з гофр корпусів вібраторів. При цьому по зовнішніх циліндричних частин склянок симетрично закріплені за чотири виступи, функцією яких є передача зворотно-поступальних рухів на диски, виконаних з можливістю однорідного розподілу вібраційних полів від найменших з гофр металевих гофрованих оболонок до місць закріплення корпусів допомогою створення однорідних амплітудних значень переміщень кожної точки зовнішніх утворюють металевих гофрованих оболонок в момент стиснення пружин до упору в гумові прокладки, виконані з функцією пом'якшення зіткнення виступів з дисками. Технічним результатом є розширення арсеналу технічних засобів, підвищення інтенсивності процесу перемішування до

Вібраційний змішувач

Винахід відноситься до пристроїв для перемішування бетонної суміші і може бути використане в промисловості будівельних матеріалів для виробництва багатокомпонентних сумішей. Вібраційний змішувач містить камеру змішування з вікнами завантаження і вивантаження матеріалів, ротор з приводом обертання, виконаний з лопатями. У нижній і верхній частинах камери змішування по центру жорстко закріплені два: нижній і верхній вібратори, виконані в корпусах з збудженням коливань за допомогою нижнього і верхнього кривошипно-шатунних механізмів і з функцією створення ефекту накладання вібраційних полів в центрі камери змішування від нижнього і верхнього вібраторів. Корпусу вібраторів виконані у вигляді однакових металевих гофрованих оболонок, що представляють собою гофровані тонкостінні тіла обертання і виконаних з можливістю створення двох однакових по амплітуді і різних за частотою вібраційних полів, кожне з яких відповідає за формою гофрованому контуру даних тіл обертання, з різноспрямованими коливаннями. Всередині кожної з оболонок по центру в горизонтальній площині жорстко закріплені диски з напрямними стійками, функцією яких є созданвибраторов виконані з циліндричними виступами, функцією яких є можливість вставки і закріплення по внутрішньому діаметру пружин, встановлених з функцією вільного стиснення/розтискання в склянках. До центрів внутрішніх частин склянок жорстко закріплені штоки, до центру зовнішніх частин - штовхачі, жорстко закріплені іншим кінцем до внутрішніх частин, що утворюють найменші з гофр металевих гофрованих оболонок, і виконані з функцією збудження коливань від найменших з гофр корпусів вібраторів. За зовнішнім циліндричним частинах склянок симетрично закріплені за чотири виступи, функцією яких є передача зворотно-поступальних рухів на диски, виконаних з можливістю однорідного розподілу вібраційних полів від найменших з гофр металевих гофрованих оболонок до місць закріплення корпусів допомогою створення однорідних амплітудних значень переміщень кожної точки зовнішніх утворюють металевих гофрованих оболонок в момент стиснення пружин до упору в гумові прокладки, виконані з функцією пом'якшення зіткнення виступів з дисками. Між корпусами нижнього і верхнього вібраторів по діаметрам западин, утворених з найменшими гофр металевих гофрованих обол�е сукупного двочастотного вібраційного поля, відповідного спірально-гвинтових формі пружини. Технічним результатом є розширення арсеналу технічних засобів, підвищення інтенсивності процесу перемішування компонентів сумішей, а також підвищення продуктивності вібраційного змішувача. 4 іл.

Вібраційний змішувач

Винахід відноситься до пристроїв для перемішування бетонної суміші і може бути використане в промисловості будівельних матеріалів для виробництва багатокомпонентних сумішей. Вібраційний змішувач містить камеру змішування з вікнами завантаження і вивантаження матеріалів, ротор з приводом обертання, виконаний з лопатями. У нижній і верхній частинах камери змішування по центру жорстко закріплені два: нижній і верхній вібратори, виконані в корпусах з збудженням коливань за допомогою нижнього, середнього і верхнього кривошипно-шатунних механізмів і з функцією створення ефекту накладання вібраційних полів в центрі камери змішування від нижнього і верхнього вібраторів. Корпуси вібраторів виконані у вигляді металевих гофрованих оболонок, що представляють собою гофровані тонкостінні тіла обертання і виконаних з можливістю створення трьох однакових по амплітуді і різних за частотою вібраційних полів, два з яких відповідають сукупності, а третє - окремо, за формою гофрованому контуру даних тіл обертання з різноспрямованими коливаннями. Всередині металевої гофрованої оболонки нижнього вібратора, виконаного з функцією збудження двох одинакних механізмів, по центру в горизонтальній площині жорстко закріплений диск з циліндричним виступом, виконаним з можливістю вставки і закріплення по внутрішньому діаметру пружини, встановленої з функцією вільного стиснення/розтискання в склянці. До центру верхньої внутрішньої частини склянки жорстко закріплений шатун з приводом від середнього кривошипно-шатунного механізму, а до центру верхній зовнішній частині - штовхач, жорстко закріплений другим кінцем до внутрішньої верхній частині металевої гофрованої оболонки корпусу нижнього вібратора і виконаний з функцією збудження коливань від верхньої частини корпусу нижнього вібратора через шатун допомогою середнього кривошипно-шатунного механізму. Диск нижнього вібратора виконаний з можливістю збудження коливань центральній частині корпусу нижнього вібратора з допомогою чотирьох штовхачів, верхньою частиною симетрично закріплених до нижньої частини диску, а нижньою частиною сполучених вузол рухомого шарніра шатуна нижнього кривошипно-шатунного механізму. Всередині металевої гофрованої оболонки верхнього вібратора по центру в горизонтальній площині жорстко закріплений диск з направляючої стійкою. До центру внутрішньої частини склянки жорстко закріплений Ѱименьшую з гофр металевої гофрованої оболонки верхнього вібратора, і виконаний з функцією збудження коливань від найменшою з гофр корпусу верхнього вібратора. З зовнішньої циліндричної частини склянки симетрично закріплені чотири виступи, функцією яких є передача зворотно-поступального руху на диск верхнього вібратора, виконаних з можливістю однорідного розподілу вібраційного поля від найменшою з гофр верхній металевої гофрованої оболонки до місця закріплення корпусу верхнього вібратора допомогою створення однорідних амплітудних значень переміщень кожної точки зовнішньої утворює верхній металевої гофрованої оболонки в момент стиснення пружини до упору в гумові прокладки. Між корпусами нижнього і верхнього вібраторів по діаметрам западин, утворених з найменшими гофр металевих гофрованих оболонок нижнього і верхнього корпусів вібраторів, по центру закріплена пружина, функцією якої є створення сукупного трехчастотного вібраційного поля, відповідного спірально-гвинтових формі пружини. Технічним результатом є розширення арсеналу технічних засобів, підвищення інтенсивності процесу перемішування компонентів сумішей, а також підвищення продуктивності з фтором
Up!