Роторный аппарат
Изобретение относится к устройствам для создания акустических колебаний в проточной жидкой среде Цель изобретения - повышение надежности работы аппарата и снижение энергозатрат Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 4 среды ротор 5 и статор 6 с каналами , в камеру озвучивания 7 и средство создания дополнительных пульсаций, кинематически связанное с ротором При этом средство создания дополнительных пульсаций выполнено в виде центробежного насоса с числом лопаток кратным числу каналов ротора а передаточное отношение кинематической связи равно любому целому числу больше единицы Среда подается насосом 8 в ротор 5,проходит каналы и попадает через статор 6 в камеру 7, после чего выводится через патрубок 3 Насос 8 создает дополнительные колебания с оптимальной частотой 2 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 F 7/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4786904/26 (22) 30.01.90 (46) 15,10,92. Бюл. ¹ 38 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) M,А,Промтов, В.M.×åðBÿêoâ и Ю,B.Воробьев (56) Авторское свидетельство СССР
¹716629,,кл,,В 06 В 1/18, 1978, Авторское свидетьльство СССР
N 1033169, кл. В 01 F 7/28, 1981. (54) РОТОРНЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к устройствам для создания акустических колебаний в проточной жидкой среде. Цель изобретения— повышение надежности работы аппарата и. ЙЛ, » 1768269 А1 снижение энергозатрат. Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 4 среды, ротор 5 и статор б с каналами, в камеру озвучивания 7 и средство создания дополнительных пульсаций, кинематически связанное с ротором. При этом средство создания дополнительных пульсаций выполнено в виде центробежного насоса, с числом лопаток, кратным числу каналов ротора, а передаточное отношение кинематической связи равно любому целому числу больше единицы. Среда подается насосом
8 в ротор 5, проходит каналы и попадает через статор б в камеру 7, после чего выводится через патрубок 3. Насос 8 создает дополнительные колебания с оптимальной частотой.
2 ил.
1768269 конечного числа лопастей, периодическому силовому воздействию со стороны среды. вытекающей из межлопаточных каналов.
Колебания, возникающие в результате такого взаимодействия, являются дискретными по своему спектральному составу, Частоты этих дискретных составляющих находятся как: ч=п z . где и — число оборотов вала центробежного насоса в секунду;
z — число лопастей насоса;
k=1,2,3„,.
Интенсивность этих колебаний обычно зависит от расстояния между языком и колесом, а также в некоторой степени от формы самого языка, поэтому частоту f„=n z часто называют языковой частотой, Однако наличиедискретных составляющих не обязательно связано с наличием языка. У свободного лопаточного колеса без спирального корпуса также можно обнаружить дискретную составляющую шума на частоте n z, но менее ярко выраженную, т.е. наличие дискретных составляющих на частоте fH не обязательно связано с наличием языка, а является специфической особенностью вращающегося центробежного колеса и связано с конечностью числа его лопастей, При совпадении частоты колебаний в роторном аппарате fo с одной из дискретных составляющих языковой частоты средства создания дополнительных пульсаций, выполненного в виде центробежного насоса, fH наблюдается явление резонанса. Как известно, при резонансе двух колебательных систем возврастает амплитуда колебаний. Резонансные явления позволяют более полно использовать акустическую энергию для интенсификации различных технологических процессов. Возрастание амплитуды колебаний в роторном аппарате повышает интенсивность кавитации, увеличивает турбулизацию обрабатываемой среды, что ускоряет процессы диспергирования, эмульгирования, тепломассообмена и повышает качество получаемого продукта.
Средство создания дополнительных пульсаций, выполненное в виде центробежного насоса, позволяет совместить подачу обрабатываемой среды в роторный аппарат с введением в нее дополнительных колебаний, что повышает надежность работы, снижает энергоемкость и упрощает конструкцию роторного аппарата. Особенно выгодна такая конструкция в крупнотоннажных производствах.
Соблюдение условия fo = fH гозволяет варьировать режимными и конструктивными параметрами роторного аппарата для достижения оптимального режима проведения технологического процесса, Для подтверждения предлагаемого режима работы и конструктивного оформления роторного аппарата были проведены экспериментальные исследования. К роторному аппарату подсоединяли центробежный насос К 45/30, имеющий 6 лопаток на рабочем колесе, частоту вращения вала — 48 оборотов в секунду.
Ряд дискретных частот языковой частоты центробежного насоса имеет значения:
288 Гц; 576 Гц; 864 Гц; 1152 Гц; „.
Основную частоту колебаний в роторном аппарате изменяли от 120 до 960 Гц.
Как видно из фиг, 2 на частотах 160 Гц, 280 Гц, 440 Гц, 560 Гц и 860 — 880 Гц прослеживаются максимумы по амплитудам пульсаций на 1,2 и 3 гармониках в камере озвучивания роторного аппарата. Амплитуды гармоник фиксировались по величине напряжения, снимаемого с гидрофона.
Частота 164 Гц является субгармоникой основной языковой частоты насоса, а частота 492 Гц — ультратоном основной языковой частоты (3/2 от 288).
Можно заметить, что максимумы по амплитудам гармоник основной частоты колебаний в роторном аппарате удовлетворительно совпадают с дискретным рядом языковой частоты центробежного насоса.
Особенно заметны возрастания амплитуд гармоник на указанных частотах во 2 и 3 гармонике основной частоты колебаний в роторном аппарате.
Волна, генерируемая в роторном аппарате, является немонохроматической волной. Интенсивность немонохроматической волны может быть представлена в виде суммы интенсивностей ее гармоник. Таким образом, интенсивность звуковой волны на частотах, где имеются максимумы амплитуд гармоник, больше по сравнению с другими частотами излучения.
Проведенные эксперименты подтвердили, что при совпадении основной частоты колебаний в роторном аппарате с частотой из дискретного ряда звука, генерируемого центробежным насосом. интенсивность колебаний в роторном аппарате возрастает. а это способствует интенсификации различных химико-технологических процессов.
Формула изобретения
Роторный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, концен1768269
; с, /<
1 / + 0 ЮО Фюо Sea ac pc рд sag os
Составитель M.Ïðoìòîâ
Техред M.Mîðãåíòàë
Корректор Л.Филь
Редактор
Заказ 3604 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгорсл„ул,Гагарина, 101 трично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, привод и средство создания дополнительных пульсаций, имеющее кинематическую связь с ротором, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и снижения энергозатрат, средство создания пугьсаций выполнено в виде центробежного насоса с числом лопаток в нем, кратным числу каналов в роторе, а передаточное отноше5 ние кинематической связи равно любому целому числу больше единицы.
