Устройство для обработки жидкости
Изобретение относится к области металлургии. Устройство для обработки жидкости содержит ротор (9) и предназначено для технологической обработки расплавленного металла в реакторе (20) или аналогичном устройстве. Газ и/или твердые частицы подаются в металл преимущественно через вал (8) ротора и через выполненные в роторе отверстия (18) из полости (16) ротора. Вал (8) проходит вверх через основание реактора (20) с возможностью вращения внутри трубы (3) статора, которая проходит вверх от основания реактора. Вал ротора и труба (3) статора проходят через отверстие (21) в нижней части ротора (9) в полость (16) ротора. Вал (8) соединен ротором (9) с помощью крепежного устройства (13) внутри полости (16). Труба (3) статора заканчивается в полости (16). Технический результат - повышение срока службы вала ротора, удешевление устройства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к устройству для обработки жидкости, содержащему ротор и предназначенному для технологической обработки жидкости, такой как расплавленный металл.
Большинство систем, предназначенных для обработки, например, расплавленного металла путем насыщения его газом, основаны на принципе, заключающемся в подаче газа и его распределении в расплавленном металле, используя для этого ротор. Примером этого является ротор, представленный и описанный в европейском патенте №0151434, владельцами которого являются авторы настоящего изобретения, в котором газ подают через высверленное отверстие в валу ротора, причем ротор содержит полый цилиндрический вращающийся корпус, а газ подают и распределяют в жидкости (в расплавленном металле) через отверстия, выполненные во вращающемся корпусе.
Один из недостатков этой и других конструкций ротора состоит в том, что ротор вместе с валом проходит вниз в жидкость сверху через отверстия в своде реакционной камеры. Электродвигатель, который приводит ротор во вращение, либо закреплен на верхней части реактора, либо на колонне, связанной с реактором, или на отдельной подъемной системе.
В отношении обработки жидкости недостаток состоит в том, что вал проходит вниз в жидкость сверху, а вокруг вала при его вращении образуется вихревая зона. Включения и шлак, которые отделяются от металла, всплывают на поверхность, но они могут легко проводиться обратно в металл через этот вихрь. Кроме этого происходит интенсивный износ вала в зоне между воздухом и металлом, т.е. в вихревой зоне.
В настоящем изобретении предлагается решение, относящееся к ротору, в котором исключены представленные выше недостатки. Настоящее изобретение отличается тем, что вал ротора проходит вверх через основание реактора, причем он выполнен с возможностью вращения внутри трубы статора, которая крепится к основанию реактора и проходит вверх от него. Вал ротора и труба статора проходят через отверстие в нижней части ротора, проходя в полость в роторе. Вал ротора соединен с ротором посредством крепежного устройства, расположенного внутри полости ротора, а труба статора заканчивается в полости. Преимущества настоящего изобретения подробно представлены в зависимых п.п.2-4 приложенной формулы изобретения.
Настоящее изобретение далее будет подробно описано на примере со ссылками на приложенный чертеж, где представлен реактор или емкость для технологической обработки или контейнер 20, предназначенный для обработки расплавленной массы, используя при этом ротор 9. Рубашка 19 реактора может быть изготовлена из соответствующей стали. Стальная рубашка 19 изнутри футерована огнеупорным материалом 1.
Формованный кирпич 2 укладывается в футеровку 1 основания реактора. Труба 3 статора с уплотнением 4, которое обеспечивает уплотнение между формованным кирпичом 2 и трубой 3 статора, вставлена через дно реактора. Труба 3 статора изготовлена из огнеупорного изоляционного материала, который выдерживает воздействие расплавленной массы и который имеет заданную теплопроводность. Труба статора направляется по вертикали и горизонтали обоймой 5, изготовленной из изоляционного материала.
Обойма размещена на стальном фланце 6, который крепится болтами к донной части рубашки реактора. Это создает предварительные напряжения, действующие на уплотнение 4, расположенное между трубой 3 статора и формованным кирпичом 2. Такие предварительные напряжения важны для абсорбирования разницы между тепловым расширением и сжатием различных материалом. Несущая опора 7 вала 8 ротора примыкает к стальному фланцу 6. Опоры охлаждают, обдувая их сжатым холодным воздухом. Вал 8 привода ротора 9 вставлен сверху вниз в трубу статора, заканчиваясь быстроразъемной муфтой 10 в несущей опоре. Шкив 11 ременной передачи, приводимый электродвигателем 12, расположен над быстроразъемной муфтой.
Ротор 9 того же типа, который представлен и описан европейским патентом №0151434, выполнен полым и имеет отверстие 21 в донной части, а также отверстия 18 в боковых частях. Ротор закреплен на верхней части приводного вала с помощью, например, резьбового соединения или держателя в виде чеки или болтов. Труба 3 статора проходит от основания реактора через отверстие в донной части ротора 9 и размещена в полости ротора с определенным зазором относительно внутренней верхней поверхности 14 ротора.
Во время обработки расплавленной массы или ее заливки в реактор образуется воздушный или газовый карман верхней части полости 16 в роторе, благодаря чему расплавленная масса не может проходить вниз в кольцевой зазор между валом 8 и трубой статора 3. Ротор действует таким же образом, как было описано в европейском патенте, когда расплавленная масса протягивается вверх через отверстие 21 в основании ротора благодаря вращению ротора 9, затем масса выдавливается через отверстия 18 в боковых частях под действием центробежной силы.
Газ и/или материал в виде твердых частиц, предназначенные для обработки жидкости, можно подавать через отверстие, просверленное в валу ротора (не показано на чертеже) или через кольцевой зазор между валом и трубой статора. Газ также можно вводить через сверление в валу, а избыток газа можно возвращать через кольцевой зазор между валом и трубой статора. Реактор может быть также снабжен крышкой (которая не показана), при этом расплавленную массу можно обрабатывать в замкнутой системе, например, в инертной атмосфере. Следует отметить, что данное изобретение, существо которого определено в его формуле, не ограничивается представленным на чертеже и описанным вариантом. Так роторное устройство можно использовать для обработки не только расплавленного металла, оно пригодно для обработки суспензий, например, сточных вод или других видов загрязненной воды.
Описанное устройство, как было установлено выше, исключает образование вихревой зоны и износ вала ротора, поскольку он не находится в непосредственном контакте с расплавленной массой.
Другое существенное преимущество состоит в том, что, поскольку нет такого контакта, можно использовать металлические материалы для изготовления вала, причем они значительно прочнее и более дешевые, а также имеют больший срок службы по сравнению с материалами, которые используют в настоящее время. Другое существенное преимущество, связанное с использованием трубы статора, которая заканчивается в воздушной полости внутри ротора, состоит в том, что исключается необходимость использования дорогих уплотнений, которые необходимы, если бы вал проходил сквозь донную часть без трубы статора.
1. Устройство для обработки жидкости, содержащее ротор (9), предназначенное для обработки жидкости, такой, как расплавленный металл, в реакторе (20) или в аналогичном устройстве путем подачи газа и/или твердых частиц в жидкость преимущественно через вал (8) ротора и через выполненные в роторе отверстия (18) из полости (16) ротора, отличающееся тем, что вал (8) ротора проходит вверх через основание реактора (20) с возможностью вращения внутри трубы статора (3), которая проходит вверх от основания реактора, при этом вал ротора и труба статора проходят через отверстие (21) в нижней части ротора (9) в полость (16) ротора, а вал (8) соединен с ротором (9) с помощью крепежного устройства (13) внутри полости (16) ротора, причем труба (3) статора заканчивается в полости (16).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вал (8) непосредственно соединен с ротором (9) с помощью резьбового соединения, чеки или болтового соединения.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газ и/или твердые частицы подаются в полость (6) в роторе через отверстие, просверленное в валу (8), или через кольцевой зазор между валом (8) и трубой статора (3).
4. Устройство по п.1 или 3, отличающееся тем, что возврат избыточного газа осуществляется через кольцевой зазор между валом (8) и трубой статора (3).
