RU2143405C1

RU2143405C1 - Apparatus for treatment of fluid medium in pulsation cavitation field

Info

Publication number: RU2143405C1
Application number: RU97109238A
Authority: RU
Inventors: Н.Ф. Резник; В.Ф. Боев
Original assignee: Резник Николай Федорович
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 1999-12-27

Abstract

FIELD: sewage water treatment in oil refining, machine building, heat power and other industries; applicable in separation of oil products from oil slimes, contaminated soils and oil- containing sewage waters, and also of detergents, fats and others from aqueous solution of various production processes. SUBSTANCE: apparatus has tight body with pulsation and resonance chambers, main and additional branch pipes of intake and discharge of treated medium, and oscillator connected with wave guide and branch pipes of equalizing system. Resonance chambers are made in form of diffusers installed coaxially with pulsation chamber. Wave guide is made in form of disk with rod. Main additional branch pipes supplying treated medium are located on pulsation chamber on both sides of wave guide disk. Main and additional branch pipes for discharge of treated medium are located on lower side of outlet part of diffusers. Oscillator is made in form of crankshaft located in case. EFFECT: efficient purification of fluid media from oil and other components of fluid media including solid ones. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки сточных вод и нефтеперерабатывающей, машиностроительной, теплоэнергетической и других отраслях промышленности и может быть использовано для выделения нефтепродуктов из нефтешламов, загрязненных почв и нефтесодержащих сточных вод, а также моющих веществ, жиров и т.п. из водных растворов различных производств. The invention relates to the field of wastewater treatment and oil refining, engineering, heat power and other industries and can be used to separate oil products from oil sludge, contaminated soils and oil-containing wastewater, as well as detergents, fats, etc. from aqueous solutions of various industries.

Целью изобретения является обеспечение физико-химического отделения загрязняющих веществ, таких как нефть, нефтепродукты, жиры и т.п., от жидких и твердых составляющих текучих сред. The aim of the invention is the provision of physico-chemical separation of pollutants, such as oil, petroleum products, fats, etc., from liquid and solid components of fluids.

Поставленная цель наиболее эффективно реализуется в том случае, когда интенсификация процесса отделения указанных выше загрязнений достигается при наложении на текучую среду пульсационных полей. В результате этого за счет повышения интенсивности межфазных процессов ускоряется коалесценция диспергированных в растворе загрязнений, а также обеспечивается эффективное отделение загрязнений от твердых поверхностей (частиц). The goal is most effectively realized in the case when the intensification of the separation process of the above contaminants is achieved when pulsating fields are applied to the fluid. As a result of this, by increasing the intensity of interfacial processes, the coalescence of the contaminants dispersed in the solution is accelerated, and the effective separation of contaminants from solid surfaces (particles) is also ensured.

Известны устройства, в которых процесс обработки текучих сред осуществляется в пульсационных полях. Known devices in which the process of processing fluids is carried out in pulsating fields.

Например, известно устройство, содержащее герметичный корпус с патрубками подвода и отвода обрабатываемой среды и с размещенным внутри него штока с волноводами в виде стержней и сообщенного с генератором колебаний /1/ (А. с. СССР 1011554, кл. C 02 F 1/78, 1983). For example, a device is known that contains a sealed housing with nozzles for supplying and discharging the medium to be processed and with a rod placed inside it with waveguides in the form of rods and in communication with an oscillation generator / 1 / (A. S. USSR 1011554, class C 02 F 1/78 , 1983).

Недостатком этого устройства является то, что зоны, в которых образуются пульсационные кавитационные поля создаются в непосредственной близости от волноводов, выполненных в виде стержней при их возвратно-поступательном движении, при этом условия создания кавитационных течений зависят от степени загромождения волноводами проходного сечения устройства. Поскольку эффективность такого устройства достигается при минимальном свободном сечении, то в этом устройстве не удается проводить обработку текучих сред типа нефтешламов, растворов, содержащих загрязненные почвы и т.п. The disadvantage of this device is that the zones in which pulsation cavitation fields are formed are created in the immediate vicinity of the waveguides made in the form of rods during their reciprocating motion, while the conditions for creating cavitation flows depend on the degree of blockage of the device’s passage through the waveguides. Since the efficiency of such a device is achieved with a minimum free section, in this device it is not possible to process fluids such as oil sludge, solutions containing contaminated soils, etc.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является аппарат для обработки текучих сред, содержащий герметичный корпус с пульсационной и резонансными камерами, патрубками подвода и отвода обрабатываемой среды и генератор колебаний, сообщенный с волноводом /2/ (пат. РФ 2013114, кл. B 01 F 11/00, 1994). Closest to the proposed technical solution is a device for processing fluids containing a sealed enclosure with pulsation and resonance chambers, nozzles for supplying and discharging the medium to be processed, and an oscillator connected to the waveguide / 2 / (US Pat. RF 2013114, class B 01 F 11 / 00, 1994).

В этом аппарате пульсационные поля создаются во всем рабочем объеме аппарата не загроможденном устройствами для создания пульсаций. Однако пульсации к протекающей через аппарат среде передаются от волновода, выполненного в виде эластичного сильфона через воздушную подушку. Поскольку воздух является средой сжимаемой, то при атмосферном давлении он, обладая малой "жесткостью", будут частично гасить пульсации, создаваемые пульсационной камерой, снижая тем самым эффективность работы аппарата. Для повышения "жесткости" воздуха в "подушке" необходимо значительно повысить его давление в ней. Это влечет за собой необходимость применения специального дополнительного оборудования для поддержания требуемого давления и выполнение элементов аппарата повышенной прочности. Кроме того, требуется еще дополнительное оборудование для создания повышенного давления на входе и выходе из аппарата. Все это усложняет конструкцию аппарата и затрудняет обеспечение условий, при которых создаются стабильные пульсационные кавитационные поля. In this apparatus, pulsation fields are created in the entire working volume of the apparatus not cluttered with devices for creating pulsations. However, the pulsations to the medium flowing through the apparatus are transmitted from the waveguide, made in the form of an elastic bellows through an air cushion. Since air is a compressible medium, at atmospheric pressure it, having low "stiffness", will partially dampen the pulsations created by the pulsation chamber, thereby reducing the efficiency of the apparatus. To increase the "stiffness" of the air in the "pillow", it is necessary to significantly increase its pressure in it. This entails the need to use special additional equipment to maintain the required pressure and the implementation of the elements of the apparatus of increased strength. In addition, additional equipment is still needed to create increased pressure at the inlet and outlet of the apparatus. All this complicates the design of the apparatus and makes it difficult to ensure the conditions under which stable pulsation cavitation fields are created.

Указанные недостатки устраняются в аппарате для обработки текучей среды в пульсационном кавитационном поле, содержащем герметичный корпус с пульсационной и резонансными камерами, основные и дополнительные патрубки подвода и отвода обрабатываемой среды и генератор колебаний, сообщенный с волноводом и патрубки уравновешивающей системы, при этом резонансные камеры выполнены в виде диффузоров, установленных соосно с пульсационной камерой, а волновод выполнен в виде диска со штоком и установленным с зазором в середине пульсационной камеры соосно ей и разделяющего ее на два отсека одинакового объема. Основной и дополнительный патрубки подвода обрабатываемой среды расположены на пульсационной камере с обеих сторон диска волновода, а основной и дополнительный патрубки для отвода обрабатываемой среды расположены на нижней стороне выходной части диффузоров, на верхней стороне которых размещены патрубки уравновешивающей системы. Генератор колебаний выполнен в виде размещенного в картере коленчатого вала, приводной конец которого снабжен набором шкивов разного диаметра, сообщающихся через ременную передачу с электродвигателем, причем количество корпусов должно быть четным. These disadvantages are eliminated in the apparatus for processing fluid in a pulsating cavitation field, containing a sealed housing with pulsation and resonance chambers, the main and additional nozzles for supplying and discharging the medium to be processed, and an oscillator connected to the waveguide and nozzles of the balancing system, while the resonant chambers are made in in the form of diffusers mounted coaxially with the pulsation chamber, and the waveguide is made in the form of a disk with a rod and installed with a gap in the middle of the pulsation chamber ry to it and dividing it into two compartments of the same volume. The main and additional nozzles for supplying the medium to be processed are located on the pulsation chamber on both sides of the waveguide disk, and the main and additional nozzles for removing the medium to be processed are located on the lower side of the outlet part of the diffusers, on the upper side of which there are pipes of the balancing system. The oscillation generator is made in the form of a crankshaft located in the crankcase, the drive end of which is equipped with a set of pulleys of different diameters communicating through a belt drive with an electric motor, and the number of cases must be even.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Аппарат содержит герметичный корпус 1 с пульсационной 2 и резонансными 3 камерами, выполненными в виде диффузоров, основными 4 и 5 и дополнительными 6 и 7 патрубками соответственно подвода и отвода обрабатываемой среды, генератор 8 колебаний, сообщенный со штоком 9 волновода, выполненного в виде диска 10. Диск 10 волновода установлен с зазором 11 в середине пульсационной камеры 2. Корпус 1 аппарата расположен горизонтально. Основной 4 и дополнительный 6 патрубки подвода обрабатываемой среды расположены на верхней части пульсационной камеры 2 с обеих сторон диска 10 волновода в непосредственной близости от него таким образом, чтобы при возвратно-поступательном движении диска 10 он не перекрывал проходные сечения патрубком 4 и 6. Основной 5 и дополнительный 7 патрубки отвода обрабатываемой среды расположены на нижней стороне выходной части диффузоров резонансных камер 3. На верхней стороне выходной части диффузоров размещены патрубки 12 уравновешивающей системы. Генератор 8 колебаний выполнен в виде коленчатого вала 13, размещенного в картере 14. На приводном конце коленчатого вала 13 установлен набор шкивов 15, который через ременную передачу 16 сообщается с электродвигателем 17. На чертеже приведен аппарат, состоящий из двух корпусов 1. Количество корпусов 1 может быть большим, но обязательно четным. The apparatus contains a sealed enclosure 1 with a pulsation 2 and resonance 3 chambers made in the form of diffusers, the main 4 and 5 and additional 6 and 7 nozzles, respectively, for supplying and discharging the medium to be processed, an oscillation generator 8 in communication with the rod 9 of the waveguide made in the form of a disk 10 The waveguide disk 10 is installed with a gap 11 in the middle of the pulsation chamber 2. The apparatus body 1 is located horizontally. The main 4 and additional 6 nozzles for supplying the medium to be processed are located on the upper part of the pulsation chamber 2 on both sides of the waveguide disk 10 in the immediate vicinity of it so that, when the disk 10 is reciprocating, it does not overlap the passage sections with pipe 4 and 6. Basic 5 and an additional 7 branch pipes of the outlet of the medium to be processed are located on the lower side of the output part of the diffusers of the resonance chambers 3. On the upper side of the output part of the diffusers there are pipes 12 of the balancing system. The oscillation generator 8 is made in the form of a crankshaft 13 located in the crankcase 14. A set of pulleys 15 is installed on the drive end of the crankshaft 13, which communicates with the electric motor 17 through a belt drive 16. The drawing shows an apparatus consisting of two cases 1. Number of cases 1 may be large, but necessarily even.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Через патрубки 4 и 6 заполняют отсеки корпуса 1 обрабатываемой средой. Включают в работу генератор 8 колебаний. При помощи регулирующих вентилей 18 устанавливают требуемый расход обрабатываемой среды через аппарат. При движении диска 10 волновода в обрабатываемой среде возбуждаются периодические волны динамического давления. Частоту колебаний, возбуждаемых во время возвратно-поступательного движения диска 10 подбирают такой, чтобы она совпадала частотой колебаний, возбуждаемых в резонансных камерах 3. В результате обеспечивается максимальная амплитуда колебаний, в несколько раз превышающая амплитуду колебаний, создаваемых генератором 8. Это приводит к созданию более глубокого разряжения в зонах пониженного давления образующихся стоячих волн, что способствует более скорому установлению режима пульсационного кавитационного поля. Повышение эффективности в предполагаемом аппарате достигается также и за счет того, что волновод непосредственно находится в контакте с обрабатываемой средой. Это позволяет создать в обрабатываемой среде упругую систему, обеспечивающую быстрый и надежный вывод ее на режим резонансных колебаний. В упругой системе при возвратно-поступательном движении диска 10 волновода, установленного с определенным зазором создается дополнительное "разрежение" в обрабатываемой среде, что также интенсифицирует процесс установления пульсационно-кавитационного поля. Through the nozzles 4 and 6 fill the compartments of the housing 1 with the processed medium. Turn on the generator 8 oscillations. Using the control valves 18 set the desired flow rate of the processed medium through the apparatus. When the disk 10 of the waveguide moves in the medium being processed, periodic waves of dynamic pressure are excited. The frequency of the vibrations excited during the reciprocating movement of the disk 10 is selected so that it coincides with the frequency of the vibrations excited in the resonant chambers 3. As a result, the maximum amplitude of the vibrations is several times greater than the amplitude of the vibrations generated by the generator 8. This leads to more deep rarefaction in the zones of low pressure generated by standing waves, which contributes to a more rapid establishment of the pulsation cavitation field. The increase in efficiency in the proposed apparatus is also achieved due to the fact that the waveguide is directly in contact with the medium being treated. This allows you to create an elastic system in the medium to be processed, which provides its quick and reliable conclusion to the mode of resonant vibrations. In the elastic system, with the reciprocating movement of the disk 10 of the waveguide installed with a certain gap, an additional "vacuum" is created in the medium being processed, which also intensifies the process of establishing a pulsation-cavitation field.

Выполнение резонансных камер 3 в виде диффузора позволяет использовать эффект преобразования динамического давления в статическое, который усиливает кавитационное воздействие схлопывающихся пузырей на обрабатываемую среду. Кроме того, диффузорное выполнение резонансных камер позволяет производить разделение тяжелых и легких фракций в обрабатываемой среде и обеспечивать их самотечное движение вдоль корпуса аппарата и отвод тяжелых фракций через патрубок 5 отвода обрабатываемой среды, а легких фракций - через патрубки 12 уравновешивающей системы. The implementation of the resonant chambers 3 in the form of a diffuser allows you to use the effect of converting dynamic pressure into static, which enhances the cavitation effect of collapsing bubbles on the medium being processed. In addition, the diffuser design of the resonance chambers allows the separation of heavy and light fractions in the medium to be processed and to ensure their gravity flow along the apparatus body and the removal of heavy fractions through the pipe 5 of the discharge of the processed medium, and light fractions through the pipes 12 of the balancing system.

Повышение эффективности работы аппарата достигается также в результате дополнительного подсоса воздуха через патрубки уравновешивающей системы. Воздух, попадающий в обрабатываемую среду, мгновенно вступает в контакт с ней и начинает совершать объемные пульсации, ускоряя выход аппарата на резонансный режим и установления интенсивного пульсационного кавитационного поля. Это позволяет достигнуть поставленной цели - отделение загрязняющих веществ от твердых составляющих текучих сред. Improving the efficiency of the apparatus is also achieved as a result of additional air intake through the nozzles of the balancing system. The air that enters the medium being processed immediately comes into contact with it and begins to make volume pulsations, accelerating the device's output to the resonance mode and the establishment of an intense pulsation cavitation field. This allows you to achieve your goal - the separation of pollutants from solid components of the fluid.

Использование предлагаемого аппарата позволит обеспечить эффективную обработку загрязненных текучих сред и производить очистку от нефти, нефтепродуктов, жиров и т. п. нефтешламов, почв, различных загрязненных поверхностей. Using the proposed apparatus will allow for efficient processing of contaminated fluids and purification from oil, oil products, fats, etc. oil sludge, soils, various contaminated surfaces.

Источник информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 1011554, C 02 F 1/78, 1983.Sourse of information:
1. USSR author's certificate N 1011554, C 02 F 1/78, 1983.

2. Патент РФ N 2013114, B 01 F 11/00, 1994. 2. RF patent N 2013114, B 01 F 11/00, 1994.

Claims

Apparatus for processing fluid in a pulsating cavitation field, comprising a sealed housing with pulsation and resonance chambers, nozzles for supplying and discharging the medium to be processed and an oscillator in communication with the waveguide, characterized in that it is equipped with additional nozzles for supplying and discharging the medium to be treated and nozzles of a balancing system the resonant chambers are made in the form of diffusers mounted coaxially with the pulsation chamber, the waveguide is made in the form of a disk with a rod installed with a gap of s in the middle of the pulsation chamber coaxially with it and dividing it into two compartments of the same volume, the main and additional nozzles for supplying the medium to be processed are located on the pulsating chamber on both sides of the waveguide disk, the main and additional nozzles for removing the medium to be processed are located on the lower side of the outlet part of the diffusers, on the upper side of which the pipes of the balancing system are placed, and the oscillation generator is made in the form of a crankshaft located in the crankcase, the drive end of which is sn It is loaded with a set of pulleys of different diameters, communicating through a belt drive with an electric motor, and the number of apparatus bodies must be even.