Диспергатор



Диспергатор
Диспергатор
Диспергатор
Диспергатор
Диспергатор

 


Владельцы патента RU 2414284:

ГОУ ВПО "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к устройствам для перемешивания гетерогенных и гомогенных систем и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Диспергатор содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями. Каждое отверстие дисков ротора и статора выполнено в виде сегмента диска, усеченного двумя концентрическими окружностями. Площадь отверстий на дисках ротора и статора и их расположение подчиняются системе уравнений. Технический результат состоит в повышении эффективности перемешивания гетерогенных и гомогенных систем «жидкость-твердые частицы», «жидкость-жидкость». 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для перемешивания гетерогенных и гомогенных систем «жидкость-твердые частицы», «жидкость-жидкость» и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для обработки высоковязких материалов, содержащее выполненный в виде полуцилиндров корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями и параллельные вращающиеся валы с поперечными дисками, установленные на расстоянии, меньшем диаметра дисков в радиальном направлении, валы снабжены продольными лопастями, укрепленными по периферии дисков вблизи внутренней поверхности корпуса, и в дисках выполнены радиальные прорези для прохода продольных лопастей смежного вала. На плоских поверхностях дисков выполнены выступы, а валы выполнены полыми для подвода теплоносителя. [А.с. СССР №458115, кл. B01F 7/10. Устройство для обработки высоковязких материалов / Исао Хайаси, Кенитиро Кондо. Заявлено 26.04.71. Опубликовано 25.01.75.]

Недостатком данного устройства для обработки высоковязких материалов является повышенное потребление энергии на обработку сред ввиду наличия двух валов, а также сложность изготовления дисков.

Известен диспергатор, содержащий цилиндрический корпус с входной камерой, имеющей нагнетатель и распределитель, и с выходной камерой, подвижные и неподвижные диски, поочередно закрепленные соответственно на валу и на внутренней поверхности корпуса, при этом подвижные диски выполнены с ножевыми выступами, а неподвижные - с сегментными отверстиями, подвижные диски выполнены с сегментными отверстиями, расположенными около оси корпуса, неподвижные диски - с сегментными отверстиями на их периферии, а ножевые выступы - с заостренной передней кромкой, при этом все диски установлены с одинаковыми зазорами между ними. [А.с. СССР №1560287, кл. B01F 7/10. Диспергатор / Рассолов О.П., Батуров В.И., Бакшеев И.П., Браверманн П.Ф., Журавский В.Г., Фингер Г.Г. Заявлено 19.03.87. Опубликовано 30.04.90.]

Недостатками данного диспергатора являются сложность конструкции и низкая производительность устройства вследствие малой зоны обработки среды.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототипом) является гомогенизатор, содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями, отверстия на дисках ротора и статора расположены по противоположно направленным спиралям или спиралям Архимеда с шагом 1,1-1,3 диаметра отверстий. [А.с. СССР №1494956, кл. B01F 7/10. Гомогенизатор / Шкарупа В.Ю., Стороженко В.Я., Панин Ю.Г., Парамонов В.И., Лыков В.Н. Заявлено 11.05.87. Опубликовано 23.07.89.]

При работе данного гомогенизатора отсутствуют моменты полного перекрытия каналов движения обрабатываемой среды через аппарат, при которых возникают значительные величины градиентов скорости и давления, интенсифицирующих процессы перемешивания. Также неравномерность открытия отверстий, через которые проходит обрабатываемый материал, приводит к неравномерному распределению смеси между дисками в аппарате. В связи с этим недостатком данного гомогенизатора является относительно невысокая эффективность перемешивания гетерогенных и гомогенных систем «жидкость-твердые частицы», «жидкость-жидкость».

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности перемешивания гетерогенных и гомогенных систем «жидкость-твердые частицы», «жидкость-жидкость».

Указанная задача решается за счет того, что диспергатор содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями и согласно изобретению каждое отверстие дисков ротора и статора выполнено в виде сегмента диска, усеченного двумя концентрическими окружностями, причем площадь отверстий на дисках ротора и статора и их расположение подчиняются системе уравнений:

,

где Sn, Sn+1, Sn+2 … - площади отверстий дисков ротора и статора, м2 (согласно фиг.2);

φ - образующий угол усеченных сегментов отверстий дисков ротора и статора, рад (согласно фиг.2);

Rn, Rn+1, Rn+2 … - образующие радиусы концентрических окружностей усеченных сегментов отверстий дисков ротора и статора, м (согласно фиг.2);

n - положительное целое число (1, 2, 3 …);

k - положительное четное число (2, 4, 6 …);

π=3,14159.

На фиг.1 показан диспергатор.

На фиг.2 показан фрагмент диска ротора и статора.

Диспергатор содержит корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, в котором соосно установлены диски ротора 4 и статора 5 с отверстиями 6, причем каждое отверстие дисков ротора и статора выполнено в виде сегмента диска, усеченного двумя концентрическими окружностями, а площадь отверстий на дисках ротора и статора и их расположение подчиняются системе уравнений:

,

где Sn, Sn+1, Sn+2 … - площади отверстий дисков ротора и статора, м2 (согласно фиг.2);

φ - образующий угол усеченных сегментов отверстий дисков ротора и статора, рад (согласно фиг.2);

Rn, Rn+1, Rn+2 … - образующие радиусы концентрических окружностей усеченных сегментов отверстий дисков ротора и статора, м (согласно фиг.2);

n - положительное целое число (1, 2, 3 …);

k - положительное четное число (2, 4, 6 …);

π=3,14159.

Диспергатор работает следующим образом.

Под действием массовых сил или искусственно создаваемого избыточного давления обрабатываемая гетерогенная и гомогенная среда перемещается от загрузочного патрубка 2 к разгрузочному патрубку 3. При движении через отверстия 6 дисков ротора 4 и статора 5 среда подвергается интенсивному механическому и гидродинамическому воздействию, при этом компоненты среды эффективно перемешиваются и измельчаются.

Отверстия в роторе и статоре, создавая осевой поток, непрерывно ориентируют элементы объема среды перпендикулярно направлению сдвигового воздействия, а также дробят потоки на малые объемы, способствуя значительному увеличению площади поверхности раздела и равномерному распределению элементов объема обрабатываемой смеси в аппарате.

Интенсивность механического и гидродинамического воздействия достигается относительно высокой частотой вращения ротора с возникновением турбулентного движения среды, равномерного открытия отверстий, а также за счет принудительного полного перекрытия каналов движения обрабатываемой среды через аппарат с появлением значительных величин градиентов скорости и давления.

Для того чтобы выполнялось условие, при котором существуют моменты полного перекрытия каналов движения обрабатываемой среды через аппарат и равномерное открытие отверстий, необходимо выполнение условий вышеприведенной системы уравнений.

Достигается это за счет того, что диски ротора и статора делятся на сектора с углом в вершине, равным φ. На диске ротора и статора, как показано на фиг.2, в каждом из двух смежных секторов концентрическими окружностями радиуса Rn, Rn+1, Rn+2 … и углом φ образуются отверстия с площадью Sn, Sn+1, Sn+2 … Площадь каждого отверстия ротора и статора определяется исходя из известной зависимости для расчета площади сектора окружности по радиусу и углу и равна , таким образом, после математических преобразований в системе уравнений записано уравнение для расчета Sn. Т.к. размеры отверстий и их расположение относительно оси вращения одинаковы для дисков ротора и статора, то при таком расположении отверстий будет существовать момент полного их закрытия, т.е. несовпадения отверстий на роторе и статоре. Этот момент возникнет при нахождении одинаковых отверстий ротора и статора в смежных секторах с углом в вершине φ.

Для того чтобы происходило равномерное открытие отверстий ротора и статора, необходимо, чтобы в каждом из двух смежных секторов площадь совпадения отверстий ротора и статора была одинакова. Это значит, что площади отверстий ротора и статора в смежных секторах равны, т.е. S n+S n+2=S n+1+S n+3.

Количество секторов на роторе и статоре, определяемое углом φ, должно быть четным ввиду наличия смежных секторов, т.е. .

Отверстия дисков ротора и статора образуются концентрическими окружностями, радиусы которых увеличиваются от центра к периферии, т.е. Rn+1>Rn.

Основное преимущество предлагаемого диспергатора - повышение эффективности перемешивания гетерогенных и гомогенных систем «жидкость-твердые частицы», «жидкость-жидкость».

Диспергатор, содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями, отличающийся тем, что каждое отверстие дисков ротора и статора выполнено в виде сегмента диска, усеченного двумя концентрическими окружностями, причем площадь отверстий на дисках ротора и статора и их расположение подчиняются системе уравнений:

где Sn, Sn+1, Sn+2 … - площади отверстий дисков ротора и статора, м2 (фиг.2);
φ - образующий угол усеченных сегментов отверстий дисков ротора и статора, рад (фиг.2);
Rn, Rn+1, Rn+2 … - образующие радиусы концентрических окружностей усеченных сегментов отверстий дисков ротора и статора, м (фиг.2);
n - положительное целое число (1, 2, 3 …);
k - положительное четное число (2, 4, 6 …);
π=3,14159.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для создания колебаний в жидкой проточной среде и может быть использовано для проведения различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов в системах «жидкость-жидкость» и «твердое-жидкость».

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к аппаратам для перемешивания жидких неоднородных сред, может быть использовано в химической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к смесительному устройству для смешивания порошкообразного растворимого экстракта, в частности кофе, с горячей водой для приготовления напитка.

Изобретение относится к агрегатам для смешения сыпучих материалов и может быть использовано в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к углеродной промышленности и предназначено для приготовления углерод-углеродных композиций на основе твердого углеродного наполнителя и жидкого углеродного компонента.

Изобретение относится к химической технологии, а точнее к способу, устройству и установке проведения физико-химических процессов между подвижными средами в разных фазовых состояниях, а также получаемому с их помощью конечному продукту, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для периодического приготовления смесей сыпучих материалов и одновременного измельчения компонентов смеси, может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к перемешиванию гетерогенных и гомогенных систем «жидкость-жидкость», «жидкость-твердые частицы» и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности

Изобретение относится к осевым смесителям для измельчения и перемешивания гетерогенных систем «жидкость-твердые частицы» и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам для перемешивания гетерогенных систем «жидкость-жидкость», «жидкость-твердые частицы» и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности

Изобретение относится к измельчению материалов и может быть использовано в процессах диспергирования гетерогенных суспензий, в частности для придания кристаллическим веществам определенной, близкой к округлой, формы, которые в дальнейшем используются в композиционных составах

Изобретение относится к перемешивающим устройствам, используемым в химической промышленности

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов, содержащих конгломераты, и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности. Центробежный смеситель содержит вертикальный цилиндрический корпус с коническим основанием, сужающимся книзу, перфорированные направляющие, крышку, на которой имеется загрузочный патрубок и подшипниковый узел, в котором закреплен вал. На валу смесителя крепится ротор в виде конуса, на внутренней поверхности которого в хаотичном порядке установлены углообразные турбулизаторы, угол и длина которых разнообразна, а на внешней - установлен рассеивающий диск. Технический результат состоит в повышении эффективности процесса смешивания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности. Ускоритель содержит устройство загрузки материала, ускорительную насадку с приводом вращательного движения, состоящую из двух коаксиально расположенных полых, внешнего и внутреннего усеченных конусов, установленных большим основанием вниз, внутренний из которых связан с устройством загрузки материала. В нижней части насадки расположены радиальные соосно установленные сопловые трубки, внутренние из которых подсоединены к внутреннему полому усеченному конусу, а внешние - к внешнему. При этом над насадкой размещена кольцевая пневмокамера, к которой подсоединены вертикальные патрубки, расположенные в кольцевой полости между полыми усеченными конусами, причем на внутренней поверхности внешнего конуса установлены лопасти для направления воздуха во внешние радиальные сопловые трубки, внешние концы которых имеют коническую форму. Изобретение обеспечивает высокую эффективность разгона частиц при упрощении конструкции и снижение энергозатрат. 2 ил.

Изобретение относится к центробежному турбонасосу для нагнетания двух различных текучих сред и может использоваться для получения смеси двух различных сред, для отделения дисперсных частиц от газов после их смешивания с жидкостью с последующим отделением ее от последних и т.п. Турбонасос включает корпус (4) с рабочей камерой (9), вал (7) с внешним приводом, рабочее колесо, установленное соосно на валу (7) внутри камеры (9). Колесо включает первый и второй диски (1, 2), расположенные соосно с осевым зазором между ними и имеющие входные отверстия (6) в центральной области. Колесо имеет вход первой текучей среды (5) для осевой подачи в осевой зазор между первым и вторым дисками (1, 2) через входное отверстие первого диска (1), вход второй текучей среды для осевой подачи в осевой зазор между первым и вторым дисками (1, 2) через входное отверстие (6) второго диска (2), выход для отвода первой и второй сред из периферийной области рабочей камеры (9). Колесо дополнительно содержит промежуточный диск (3), выполненный сплошным и расположенный соосно дискам (1, 2) с осевым зазором между ним и дисками (1, 2). Внешний диаметр промежуточного диска (3) выполнен меньше внешнего диаметра дисков (1, 2) и больше диаметра внешней окружности входных отверстий (6) дисков (1, 2). Турбонасос имеет простую конструкцию, что позволяет снизить его стоимость, энергопотребление и эксплуатационные расходы, а также повысить надежность. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх