Технічні науки / 3. Галузеве машинобудування

К.т.н. Гордєєв А.І., к.т.н. Урбанюк., інж. Карачун В.Я.

Хмельницький національний університет

ВІБРАЦІЙНИЙ ДЕБАЛАНСНИЙ КАВІТАТОР ДЛЯ ЗМІНИ ВЛАсТИВОСТЕЙ ВОДИ

Запропоноване обладнання відноситься до водопостачання, а саме до малогабаритних мобільних пристроїв, що використовуються при підготовці стічної та промислової води. Дослідження впливу на воду вібраційних коливань, що супроводжувались появою гідрокавітації, показали зниження вмісту у ній кальцію та магнію на 22%, підвищення окислювальної здатності води на 70%, зменшення у 2,2 рази біологічної потреби кисню для бродіння біологічних часток, наявних у стічних та промислових водах [1, 2, 3, 4].

Відомі конструкції кавітаційних змішувачів та реакторів, які виконані у вигляді проточної камери із патрубками підводу і відводу рідини та статичних кавітаторів, що складаються із ємності форми зрізаного конуса та допоміжних кавітаційних елементів - перфорованих дисків. Недоліком таких пристроїв є необхідність у застосуванні потужних гідронасосних станцій із великим витоком води, що не дає можливості обробляти невеликі партії рідини.

В основу даної розробки покладено завдання створення мобільної установки для багатоступеневої очистки із низькими експлуатаційними витратами та відсутністю значних динамічних навантажень.

Конструкція вібраційного кавітатора для зміни властивостей води показана на рис.1. Він складається із контейнера 1 замкненої циліндричної форми та пружної підвіски 2, встановленої на рамі 3, завдяки якій зменшуються динамічні навантаження на вузли обладнання. Між торцевими стінками 4 контейнера вздовж його геометричної осі розміщена центральна вставка 5, що має вигляд труби. Всередині вставки на опорах 6 знаходиться вал 7 дебалансного збудника коливань. На валу розташовані вантажі 8, які мають форму напівдиска і встановлені так, що є можливість їх відносного повороту. В такий спосіб забезпечується регулювання амплітуди коливань контейнера.

Рис .1 – Схема обладнання

Вал 7 пелюстковою муфтою 9 з’єднаний із валом електродвигуна 10 приводу установки, що встановлений на підставці 11 рами 2. Для віброізоляції рама опирається на вібропоглинаючі опори 12. У днище контейнера 1 вмонтовані активні елементи, що мають вигляд дискових еластичних мембран 13, з’єднаних штоком 14 із рамою 3. Контейнер 1 розділений паралельною осі перегородкою 15 з отворами 16, а в осьовому напрямку - секційними перегородками 17. Вхідний 18 та вихідний 19 патрубки розміщені у різних секціях, які з’єднані між собою переливним отвором 20.

Працює устаткування наступним чином: вода самопливом поступає в контейнер 1 і через отвори 16 заливає камери та секції, утворені перегородками 15 і 17. При вмиканні електродвигуна 10 обертальний рух через пелюсткову муфту 9 передається валу 7 із дебалансними вантажами 8. Контейнер 1 починає здійснювати вертикальні коливання на пружній підвісці 2. Завдяки зв’язку дискових еластичних мембран 13 штоками 14 із рамою 3 при ході контейнера вверх рідина через отвори 16 всмоктується у нижні камери, а при ході контейнера вниз викидається через отвори 16 у верхню частину секцій.

За певних умов, що визначаються конструктивними параметрами та режимами роботи обладнання, при проходженні рідини через отвори з гострими крайками виникає явище гідрокавітації, яке енергетично впливає на структуру води.

Вода, що поступила у першу секцію через вхідний патрубок 18, певний період часу піддається обробці і перетікає через отвір 20 у сусідню секцію, чим забезпечується її багатоступенева очистка. Остаточно оброблена вода витікає з вихідного патрубка 19.

Запропонована конструкція вібраційного кавітатора для зміни властивостей води забезпечує можливість обробки невеликих об’ємів води з малими енерговитратами.

Джерела інформації:.

1. Сілін Р.І., Гордєєв А.І., Сорока І.І. Вібраційне обладнання і технологія очищення та знезараження водних потоків // Вісник ХНУ. Технічні науки. – 2006. – №1(78) Т.1. – С. 39–42.

2. Патент України. № 484000 А Сілін Р.І., Гордєєв А.І, Павлик В.І. Пристрій для очистки стічної води. Від 15.08.2002, опубл. в Бюл. №8. 2002.

3. Кавітаційна обробка та її вплив на склад води /Р.І. Сілін, А.І. Гордєєв, В.В. Третько, І.І. Сорока. // Вісник Технологічного університету Поділля. – 2002. – №3. – С. 253–257.

4. Вивчення механізму вібраційної гідрокавітації та її вплив на склад води /А.І. Гордєєв, І.І. Сорока, В.В. Третько, О.О. Нікітін. // Вісник Технологічного університету Поділля. Технічні науки. – 2003. – № 4, Ч.2. – С. 269–273.