Гидродинамический излучатель

 

Изобретение относится к гидродинамическим излучателям и позволяет повысить эффективность процессов диспергирования и перемешивания. Гидродинамический излучатель содержит равное количество кон2 центрично расположенных с одинаковым зазором чередующихся цилиндров, ротора 2 и статора 3 с равным количеством одинаковых прорезей, объединенных в равное количество групп прорезей, выполненных с наклоном под углом а at°rg 2nb+(2n-1)d В- РЗЗНЫе СТОР°НЫ с одинаковым количеством прорезей в группах и частотой генерации низкочастотных колебаний f DZ/ZI, где а - ширина прорезей в цилиндрах; b - толщина стенки цилиндров; азазор между цилиндрами; п - число цилиндров ротора или статора; ш - скорость вращения ротора, об/с; z - число прорезей в роторе или статоре; zi - число прорезей в группе. 3 ил. -w Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (И) (si)s В 01 F 7/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4747638/26

{22) 11,10.89 (46) 30.03.92, Бюл. М 12 (71) Производственное объединение "Минский тракторный завод им. В.И. Ленина" (72) С.Ф. Кукин и А,Ф. Кукин (53) 66.063{088.8) (56} Патент ФРГ М 2600783, кл. В 01 F 3/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 12191-25, кл. В 01 F 7/28, 1984. (54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

{57) Изобретение относится к гидродинамическим излучателям и позволяет повысить эффективность процессов диспергирования и перемешивания, Гидродинамический излучатель содержит равное количество концентрично расположенных с одинаковым зазором чередующихся цилиндров ротора 2 и стэтора 3 с равным количеством одинаковых прорезей, объединенных в равное количество групп прорезей, выполненных с наклоном под углом а = э

= атсго . s разные стороны, с одинаковым количеством прорезей в группах и частотой генерации низкочастотных колебаний f< = соz/z>, где а — ширина прорезей в цилиндрах, Ь вЂ” толщина стенки цилиндров; а- зазор между цилиндрами; n— число цилиндров ротора или статора; м— скорость вращения ротора, об/с; z — число прорезей в роторе или статоре; z> — число прорезей в группе. 3 ил.

1722563

25

35 ао

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, гомогенизации и диспергирования суспензий, виброперемешивания при завалке стальных изделий и может быть использовано в машиностроительной, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен роторно-пульсационный аппарат для перемешивания, содержащий статор с пазами, наклоненными подотрицательным углом к оси аппарата, и ротор с пазами, наклоненными под положительным углом или наоборот.

Наиболее близким к предлагаемому является гидродинамический излучатель, содержа щий ра вное количество концентрично расположенных с одинаковым зазором чередующихся цилиндров ротора и статора с равным количеством одинаковых прорезей, выполненных в поперечном сечении с наклоном в противоположные стороа ны под углом а = atcrg образованным пересечением плоскости сим .трии прорези с радиальной плоскостью на середине расстояния между наружным и внутренним цилиндрами, где а— ширина прорезей в цилиндрах; Ь вЂ” толщина стенки цилиндров; d — зазор между цилиндрами; n — число цилиндров в роторе или статоре.

Однако данным излучателем нельзя качественно диспергировать и перемешивать различные жидкие и вязкие вещества в большом объеме, так как радиальное направление колеблющихся {вибрирующих) потоков не обеспечивает циркуляцию веществ из различных застойных зон обрабатываемого объема в зону обработки излучателя.

Кроме того, при использовании данного излучателя для создания вибрирующих масляных потоков для интенсификации охлаждения при закалке стальных изделий улучшение качества закалки наблюдается в изделиях, расположенных в ближних зонах от прорезей статора, так как колебания генерируемого излучения (порядка 3 — 6 кГц) затухают в масле уже на расстоянии 200300 мм и распространяются только в радиальном направлении от излучателя.

Использование излучателя с низкой частотой для этих целей {порядка 150-160 Гц) не обеспечивает высокодисперсного измельчения, что также снижает интенсивность охлаждения и, как следствие, качество закалки.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет одновременном генерации высокочастотных и низкочастотных колебаний под углами а к радиальным направлениям.

Повышение эффективности процессов при использовании предлагаемого излучателя достигается за счет создания вибрирующих с низкой частотой заданного количества потоков, распространяющихся под заданным углом к радиальному направлению, что создает в обрабатываемом объеме непрерывно меняющиеся во всех направлениях вибрирующие потоки, распространяющиеся на большие расстояния.

Зтим исключается образование застойных зон, что интенсифицирует перемешивание, гомогенизацию и диспергирование суспенэий, а также процессы теплоотвода при закалке стальных изделий за счет равномерного и более интенсивного теплоотвода со всех поверхностей изделий, На фиг. 1 изображен гидродинамический излучатель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг, 1 при совмещении прорезей, обеспечивающих генерацию высокочастотных колебаний; на фиг. 3 — то же, при совмещении прорезей, обеспечивающих генерацию низкочастотных вибрирующих и взаимно перекрывающихся потоков, Гидродинамический излучатель содержит корпус 1, концентрично расположенные с одинаковым зазором чередующиеся цилиндры ротора 2 и статора 3 с равным количеством одинаковых прорезей 4 и 5.

При этом прорези ротора и статора объединены в группы, где прорези наклонены под углом а вв рраазэнныые е ссттоорроонныы, Цилиндры 2 ротора закреплены на валу 6 гидродинамического излучателя. Вал 6 получает вращение от вала 7 привода 8, с которым он соединен с помощью муфты 9. Внутри ротора на валу

6 установлены лопасти 10, Гидродинамический излучатель работает следующим образом, Крутящий момент от вала 7 привода 8 передается через муфту 9 на вал 6 гидродинамического излучателя. Вращением ротора обрабатываемые вещества засасываются внутрь излучателя и под воздействием центробежных сил и напора, создаваемого лопастями 10 ротора, проходят через прорези ротора 4 и статора 5, где подвергаются мощному акустическому и механическому воздействию, что обеспечивает диспергирование и дробление компонентов обрабатывамых веществ.

При вращении ротора происходит чередование совмещения групп прорезей ротора с прорезями статора, Когда прорези

1722563 ротора и статора при совмещении наклонены в противоположные стороны, происходит генерация высокочастотных колебаний потока и, как правило, производится высокодисперсная обработка веществ с выбросом их из рабочей зоны излучателя с формированием высокочастотных вибрирующих потоков шириной а/и в радиальных направлениях. Совмещение групп прорезей ротора и статора, когда прорези наклонены под углом а в одну сторону, обеспечивает генерацию высокочастотных потоков шириной а из каждой прорези под углом йк радиальным направлениям, Поэтому здесь дисперсность обработки (т.е, максимальные размеры) смешиваемых веществ не превышает ширину прорези. Одновременно в данном случае формируются и низкочастотные вибрирующие потоки под углом а к радиальным направлениям из зоны групп прорезей с наклонном в одну сторону и с частотой, определяемой по формуле f< =

= вг/z<. Каждый такой поток в период максимума амплитуды его колебаний состоит из z< потоков шириной а и сам вибрирующий низкочастотный поток распространяется в виде расходящегося пучка иэ каждой группы прорезей, Зависимость частоты низкочастотных колебаний fH потока от общего числа прорезей z, числа прорезей в группе z> и скорости вращения ротора w получена иэ условия, что частота высокочастотных колебаний в гидродинамическом излучателе определяется формулой

f =wz.

Для низкочастотных вибрирующих потоков число групп прорезей, определяющих их частоту колебаний, равно в = z/z>, Поэтому соответственно частота низкочастотных колебаний и определяется формулой f< = М2/23.

Таким образом, в предлагаемом излучателе за один цикл происходит генерация трех типов вибрирующих потоков: шириной а/п в радиальном направлении и частотой (uz; шириной а под углом а к радиальному направлению и частотой cu z;.расходящийся пучок, состоящий из z> потоков, распространяющихся под углом а к радиальному направлению с частотой колебаний пучка

Nz/z1.

Это обеспечивает предварительную обработку исходного вещества с частотой й) z и размерами конечного продукта, не превышающими а, окончательную обработку с частотой в z и размерами частиц конечного продукта, не превышающими а/и, а также интенсивное перемешивание всего обраба5 тываемого объема исходного вещества вибрирующимися потоками с частотой а z/г1.

Кроме того, при генерации радиальных потоков с частотой wz за счет неравномерных по ширине проходов путь пульсирую10 щих потоков через пазы ротора и статора сопровождается развитой кавитацией на выступах и углублениях щелей при совмещении пазов ротора и статора.

Все это вместе в значительной степени

15 интенсифицирует процесс обработки и повышает качество конечного продукта.

В табл, 1 приведены данные сравнительных испытаний по использованию предлагаемого излучателя для приготовле20 ния СОЖ, а в табл. 2 — по интенсификации охлаждения в масле молотовых штампов при их закалке, Формула изобретения

Гидродинамический излучатель, содер25.жащий равное количество концентрично расположенных с одинаковым зазором чередующихся цилиндров ротора и статора с равным количеством одинаковых прорезей выполнен в поперечном сече30 нии с наклоном в противоположные стороны под углом а= atcrg а

2п Ь + (2п - 1) d образованным пересечением плоскости симметрии прорези с радиальной плоско35 стью на середине расстояния между наружным и внутренним цилиндрами, где а— ширина прорезей в цилиндрах; Ь вЂ” толщина стенки цилиндров; d — зазор между цилиндрами; и — число цилиндров ротора и статора, 40 отличающийся тем,что,сцелью повышения эффективности процесса за счет одновременной генерации высокочаcToTMblx и низкочастотных колебаний под углами а к радиальным направлениям, про45 рези на каждом цилиндре ротора и статора выполнены под углом а в разные стороны и . расположены в. равном количестве групп, причем число прорезей в группах с наклоном в одну сторону равно числу прорезей в

50 группах с наклоном в другую сторону, а число групп прорезей, определяющих частоту низкочастотных колебаний, равно m-=z/z>, где z — общее число прорезей в цилиндре ротора или статора; z1 — число про55 резей в группе.

1722563

Таблица 1

Таблица 2

Аппарат

Известный

41

Предлагаемый

Тип закалива- Максималь- Минимальная емого изделия, ная глубина глубина закамарка стали закаленного ленного слоя, слоя, мм мм

Заготовка штампа 5ХНМ

Заготовка штампа 5ХНМ

Максимал ьная твердость материала в закаленном слое, НРС

Минимальная твердость материала в закаленном слое, НРС

1722563

Составитель С.Кукин

Техред М.Моргентал

Корректор M,Шароши

Редактор Т.Лазоренко

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

Заказ 1014 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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