Гидродинамический диспергатор

 

1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДИСПЕРГАТОР , содержащий корпус, рабочее сопло с коническим резонатором и установленный внутри него с возможностью осевого перемещения встречный резонатор, отличающи йс я тем, что, с целью повьппения степени диспергирования твердых частиц и усиления их гидратации в процессе кавитации, резонаторы выполнены с продольными прорезями и имеют переменную толщину стенки по периметру и вдоль образующей. 2. Диспергатор по п. 1, о т л ичающийся тем, что, с целью увеличения спектра резонансных частот , выделяемых в области кавитации, встречный резонатор выполнен из последовательно соединенных резонаторов. /) Ю О) со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I (19) (И) 21 А1 (51) В 01 F 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3868813/23-26 (22) 18.03.85 (46) 15.11.86. Бюл. М 42 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа . (72) Б.И. Навроцкий, В.В. Фридрак, M.È. Мердух, М.Е. Пшебишевский и M.Â. Баранецкий (53) 66.063.622(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 433920, кл. В 01 F 11/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 1000089, кл. В 01 F 11/02, 1981. (54)(57) 1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДИС—

ПЕРГАТОР, содержащий корпус, рабочее сопло с коническим резонатором и установленный внутри него с возможностью осевого перемещения встречный резонатор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени диспергирования твердых частиц и усиления их гидратации в процессе кавитации, резонаторы выполнены с продольными прорезями и имеют переменную толщину стенки по периметру и вдоль образующей.

2. Диспергатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения спектра резонансных частот, выделяемых в области кавитации, встречный резонатор выполнен из последовательно соединенных резонаторов.

1269821

50 и»»

Пми»

У

Пма»с где бм»н мин

Изобретение относится к устройствам для интенсификации физико-механических процессов в растворах и высоко концентрированных суспенэиях и может быть использовано в бурении нефтяных и газовых скважин, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение степени диспергирования твердых частиц и усиление их гидратации в процессе кавитации, а также увеличение спектра резонансных частот, выделяемых в области кавитации.

На фиг. 1 схематически изображен гидродинамический диспергатор, разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — выполнение встречного резонатора из последовательно соединенных резонаторов.

Устройство состоит из корпуса 1 с ручками 2, в котором помещен кони.ческий резонатор 3 с соплом Лаваля 4 с закритически расширяющейся выпускной частью, неподвижной части корпуса

5 с наружной резьбой, внутри которого установлен встречный резонатор 6, опорной плиты 7 с соплами 8, входного 9 и выходного 10 ступенчатых патрубков.

Для обеспечения герметичности патрубка 9 и корпуса 1 установлено уплотнение 11 и нажимная гайка 12.

Контргайка 13 предохраняет от взаимного перемещения составных частей корпусов 1 и 5 в колебательном режиме, а уплотнение 14 обеспечивает герметичность соединения. Взаимное осевое перемещение резонаторов обеспечивается резьбовым соединением частей корпусов 1 и 5. Резонаторы выполнены с продольными прорезями 15 и имеют переменную толщину стенки по периметру и вдоль образующей. Встречный резонатор выполнен иэ последовательно соединенных резонаторов 16.

Устройство работает следуюыдм образом.

Тампонажный раствор поступает под давлением через патрубок 9 и с.опло

Лаваля 4 с закритически расширяющейся вЫпускной частью в конический резонатор 3. В сопле за счет повышения скорости давление падает ниже давления насыщенных паров, поэтому выделяются пузырьки воздуха. Расширение потока, рост давления по длине резонатора приводит к захлопыванию пу5

1О

40 эырьков воздуха, выделяемого в сопле 4, и воэнйкновению кавитации в области Б. Вторично кавитация возникает за встречным резонатором 6 в полости В после прохождения раствора через регулируемый кольцевой зазор.

В дальнейшем явление кавитации при при постоянных свойствах прокачиваемого раствора и его количестве проходит в автоколебательном режиме. В случае изменения свойств прокачиваемого раствора кавитация в области В поддерживается.-изменением площади кольцевого зазора между коническим

3 и встречным 6 резонаторами вращением корпуса 1 эа ручки 2. Нужное положение резонаторов фикеируется и герметиэируется уплотнением 14 и контргайкой 13. Возможные подтекания раствора иэ телескопического соединения корпуса 1 и входного патрубка

9 предотвращается уплотнением 11 и гайкой 12.

Струи, выходя через сопла 8, взаимодействуют между собой в выходном патрубке 10, повышая гомогенность тампонажного раствора.

Подцерживаемый таким образом колебательный процесс усиливается специально выполненными коническими резонаторами. Резонаторы выполнены с щелевыми прорезями, они разделяют каждый резонатор на пластины.Конические поверхности резонаторов, внешняя и внутреняя, имеют разные углы при вершине, поэтому получена переменная толщина стенки по образующей (фиг.1). Оси этих поверхностей смещены одна относительно другой, что дает переменную толщину стенки по периметру (фиг. 2).

Наибольшая эффективность диспергирования будет в том случае, если . амплитуда колебаний будет не меньше характерного размера частиц или агрегатов. Поэтому соотношение между минимальной и максимальной толщинами стенки резонатора выбираем из условия

<мо.»с толщины стенки резонаторов; — характерные размеры частиц или агрегатов (напри1269821

Составитель В. Шепель

Техред И.Верес Корректор Е. Рошко

Редактор Э. Слиган

Заказ 6063/ 4 Тираж 578 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о мер диаметры для частиц сферической формы).

Чем больше толщина пластины, тем меньшей будет амплитуда колебаний, 5 . поэтому выделяют амплитуды для наибольшей эффективности диспергирования, задаваясь минимальной.

Колеблющиеся пластины в силу различной толщины и ширины имеют раз-1О личную собственную частоту колебаний. При этом спектр резонансных частот требуемого диапазона определяется конструкцией резонатора и может быть определен заранее в зависимости от требуемой степени диспергации цементных частиц. Таким образом суспензия, проходя через кавитационный диспергатор, подвергается воздействию кавитации и ультразвуковых колебаний в заданном спектре частот, а также механическому воздействию колеблющихся пластин резонаторов 3 и 6.

Для увеличения спектра частот внутренний резонатор можно выполнять составным из несколько последовательно соединенных конических резонаторов (фиг. 3).

В результате обеспечивается высокая степень диспергирования и гидратации твердых частиц, а также гомогенизация суспензии.