Роторный аппарат

 

Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, нефтяной, машиностроительной, пищевой и других отраслях народного хозяйства для проведения и интенсификации различных физико-химических, химических, биологических и тепломассообменных процессов в системах жидкость-жидкость и твердоежидкость . Изобретение позволяет интенсифицировать процессы диспергирования и тепломассообмена за счет увеличения интенсивности акустических колебаний. Это достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус с крышкой и патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках и камеру озвучивания , каналы в статоре выполнены в виде чередующихся друг с другом глухих и сквозных каналов, глухие каналы снабжены дополнительными каналами, соединяющими их с патрубком входа среды и расположенными в крышке аппарата, при этом zp snzc.n 1,2,5... (нечетный ряд чисел), при zp zc и Zc n Zp, n 1, 2, 3, 4 ... (простой ряд чисел), при Zc Zp, где zp - число каналов в роторе, a zc - число каналов в статоре. 3 ил.;1 табл.

СОГОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 01 F 7/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

CIO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770235/26 (22) 18.12.89 (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) В.M. Червяков, Е.С. Шитиков, IO.Â. Воробьев, М.А. Промтов и В.А. Колдин (53) 621.929.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1187858, кл. В 01 F 7/28, 1985. (54) РОТОРНЫИ АППАРАТ (57) Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, нефтяной, машиностроительной, пищевой и других отраслях народного хозяйства для проведения и интенсификации различных физико-химических, химических, биологических и тепломассообменных процессов в сиИзобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, нефтяной, машиностроительной, пищевой и других отраслях народного хозяйства для проведения и интенсификации различных физико-химических, химических, биологических и тепломассобменных процессов в системах жидкость-жидкость и твердоежидкость.

Известен роторный аппарат, в котором отверстия статора расположены под острым углом к отверстиям ротора по направлению его вращения. Интенсификация технологических процессов в этом аппарате достигается за счет увеличения интенсивности акустических колебаний, вызывающих ин„,5U,, 1719045 А1 стемах жидкость-жидкость и твердое- жидкость. Изобретение позволяет интенсифицировать процессы диспергирования и тепломассообмена за счет увеличения интенсивности акустических колебаний, Это достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус с крышкой и патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках и камеру озвучивания, каналы в статоре выполнены в виде чередующихся друг с другом глухих и сквозных каналов, глухие каналы снабжены дополнительными каналами, соединяющими их с патрубком входа среды и расположенными в крышке аппарата, при этом zp =

«nzc, и = 1, 2, 5... (нечетный ряд чисел), при zp > z<

uzi= nzp, и =1,2,3,4 ... (простой ряд чисел), при zc> zp, где гР— число каналов в роторе, а zc — число каналов в статоре. 3 ил. 1 табл. тенсивную кавитацию. Увеличение интенсивности акустических колебаний определяется тем, что передние кромки отверстия . на внешней поверхности ротора и задние кромки на внутренней поверхности стагора выполнены скругленными.

Недостатком этой конструкции является малое время пребывания обрабатываемой.среды в аппарате, Известен роторный аппарат„содержащий корпус со штуцерами ввода и вывода компонентов, коаксиально установленными в нем ротор и статор в виде цилиндров с отверстиями и дополнительным перфорированным диском, установленным на валу ротора, отверстия в котором совпадают с отверстиями в донной части статора.

1719045

Основной недостаток этого аппарата— это большие энергозатраты при функционировании.

Наиболее близким к изобретению является роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках камеры озвучивания и привод, причем каналы стэтора имеют

10 криволинейную форму, и через него можно провести хотя бы одну прямую, не касающуюся его боковых стенок, при этом отрезок прямой, ограниченный входными и выходным отверстиями канала, равен шиность каналов и возникающий в аппарате автоколебэтельный (резонансный) режим работы позволя;от повысить экономичность и интенсифицировать технологический процесс.

Однако время пребывания обрабатываемой среды в этом аппарате недостаточно..

Общим недостатком известных роторных аппаратов является наличие "холостого хода", т,е, времени работы, когда каналы статора перекрыты промежутками между каналами ротора. В этот момент возникают транзитные течения через радиальный зазор между ротором и статором, уменьшаю30 щие коэффициент модуляции потока и, в конечном счете, уменьшающие интенсивность акустических колебаний.

Цель изобретения — интенсификация процессов диспергировэния и тепломассообмена зэ счет увеличения интенсивности акустических колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус с крышкой и патрубками входа и выхода-среды, концентрично установленные в нем ротор,, и статор., с каналами в боковых стенках и камеру озвучивания, каналы в статоре выполнены в виде чередующихся друг с другом глухих и сквозных каналов, глухие каналы снабжены дополнительными каналами, соединяющими их с патрубком входа среды и расположенными в крышке аппарата, при этом р=nzc, и - 1, 3, 5,... (нечетный ряд чисел), при zp>zc и zc= nzp, n =1,2,3, 4... (простой ряд чисел), при лс> zp, где zp. — 50 число каналов s рpоoтTоoрpеe, zc — число каналов в статоре.

На фиг. 1 изображен роторный аппарат, продольный разрез, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг,2.

Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубком выхода 2, крышку 3 с коаксиально расположенным патрубком входа 4, скрепленную с корпусом 1, статор 5 с глухими каналами 6 в боковой стенке, соединенрине камеры озвучивания. Криволиней-.15 ными дополнительными каналами 7, расположенными в крышке 3, с патрубком входа

4, и сквозными каналами 8, ротор 9 с каналами 10 в боковых стенках, камеру озвучиванин 11, образованную корпусом 1, крышкой 3 и статором 5.

Аппарат работает следующим образом.

Обрабатываемая среда поступает через патрубок 4 самотеком в полость ротора 9.

Затем возможны два случая следования среды, В первом случае, когда каналы ротора 10 совпадают со сквозными каналами стэтора 8, среда под действием статического напора и центробежных сил проходит через каналы 10 и 8 а камеру озвучивания 11 и выводится из аппарата через патрубок 2, Во втором случае, когда каналы ротора 10 совпадают с глухими каналами статора 6 среда через каналы 10, 6, 7 поступает в патрубок входа 4. Глухие каналы 6 расположены равном рно между сквозными кана лами 8, поэтому при вращении ротора 9 происходит поочередная реализация двух случаев движения обрабатываемой среды..

Известно, что автоколебательные и резонансные режимы работы позволяют более полно использовать энергию колебаний. С целью повышения интенсивности акустических колебаний за счет возникновения автоколебательного резонансного режима работы, предложено предварительно модулировать поступающий поток обрабатываемой среды с частотой, равной частоте, генерируемой аппаратом. Это достигается тем, что в период "холостого хода" аппарата, т.е. при перекрытии сквозных каналов статора промежутками между отверстиями ротора, среда через глухие и дополнительные каналы подается нэ вход аппарата. Таким образом, предварительно промодулированная среда поступает в полость ротора и при открытии сквозных отверстий статора выходит в камеру озвучивания, подвергаясь вторичной модуляции. При этом происходит возрастание амплитуды акустических колебаний. Необходимым условием усиления амплитуды колебаний является равенство частот, генерируемых первичным и вторичным модуляторами. В роторных аппаратах частота акустических колебаний зависит от угловой частоты вращения ротора и числа каналов, следовательно, в предлагаемой конструкции необходимо соблюдение равенства числа глухих и сквозных каналов статора. Кроме того, необходимо поочередное открытие глухих zc и сквозных zc отверстий статора, так как при одновременном их .открытии только часть среды модулируется в глухих каналах и поступает на вход аппа1719045 рата. Другая, большая часть(за счет разных гидравлических сопротивлений сквозных и глухих каналов) проходит в камеру озвучивания, подвергаясь только однократной модуляции, Для выполнения изложенных условий и условия синфазного открытия каналов методом графического моделирования получены следующие соотношения между числом отверстий ротора zp и статора

zc. В случае zp > zc, zp = Ilzc, и = 1, 3, 5..., (нечетный ряд чисел); в случае zp < zc гс= пгр, n = 1, 2, 3, 4... (простой ряд чисел).

Для каждого технологического процесса существует вполне определенная оптимальная частота налагаемых акустических колебаний, при которой он протекает наиболее быстро и качественно, т.е. в существующих конструкциях невозможно сократить время "холостого хода" простым увеличением числа каналов (изменится частота колебаний), 8 предлагаемой конструкции при неизменной частоте колебаний значител ьно уменьшается время "холостого хода" за счет наличия глухих и дополнительных каналов в статоре и, следовательно, уменьшается транзитное течение, за счет чего также растет интенсивность акустических колебаний. Таким образом, в предлагаемом аппарате более полно используется рабочее время, т.е, повышается его КПД.

К преимуществам предлагаемой конструкции также следует отнести увеличение времени пребывания обрабатываемой среды в аппарате за счет ее прохождения через глухие и дополнительные каналы в период

"холостого хода". Это способствует интенсификации технологического процесса.

Была проведена экспериментальная проверка предложенной конструкции. В качестве типового технологического процесса массообмена взят процесс растворения природной соликамской соли хлористого натрия, Эффективность процесса растворения характеризуется временем, необходимым для получения концентрации

5 насыщения, т.е. той концентрацией соли в растворителе, выше которой невозможно получить раствор.

Некоторые результаты сравнения эффективности предлагаемого. и аппарата10 прототипа приведены в таблице. Время получения концентрации насыщения характеризует скорость проведения процесса, чем выше скорость (меньше время), тем интенсивнее протекает массообмен, Испыта15 ния проводились при различных режимах работы, регламентируемых давлением в камере озвучивания аппарата.

В результате испытаний установлено, 20 что время до получения концентрации насыщения снизилось на 30-40 .

Формула изобретения

Роторный аппарат, содержащий корпус

25 с крышкой и патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках и камеру озвучивания, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью интенсификации

30 процессов диспергирования и тепломассообмена за счет увеличения интенсивности акустических колебаний, каналы в статоре выполнены в виде чередующихся друг с другом глухих и сквозных каналов, глухие кана35 лы снабжены дополнительными каналами, соединяющими их с патрубком входа среды и расположенными в крышке аппарата, при этом zp = nzc, и = 1, 3, 5,... (нечетный ряд чисел), при zp> zc и г = flzp, и = 1, 2, 3, 4,...

40 (простой ряд чисел), при zc> p, где гр — число каналов в роторе; гс — число каналов в статоре, 1719045

@us. f

Редактор М.Товтин

Заказ 722 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель В,Зенков

Техред М.Моргентал

ФагЗ

Корректор А,Осауленко