Гидродинамический кавитационный диспергатор

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно энергетического и химического, и предназначено для получения тонкодисперсных стойких эмульсий, в том числе водотопливных. Гидродинамический кавитационный диспергатор содержит статор с конической крышкой, конусообразный ротор, выполненный в виде набора зубчатых дисков, и установленную на выходе крыльчатку. Конусообразный ротор снабжен промежуточными шайбами, установленными между зубчатыми дисками, а в конической крышке статора выполнены круговые прямоугольные углубления, в которые на высоту зуба входят зубчатые диски, при этом на круговых прямоугольных углублениях выполнены кольцевые канавки. На прямоугольных углублениях выполнены вогнутые участки. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы гидродинамического кавитационного диспергатора и повышение качества получаемой эмульсии. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно энергетического и химического, и предназначено для получения тонкодисперсных стойких эмульсий, в том числе водотопливных.

Известны гидродинамические кавитационные диспергаторы, предназначенные для этой цели, содержащие крыльчатку, ротор и статор конической формы, причем ротор выполнен в виде набора дисков [1, 2].

Недостатком известного устройства [1] является низкая эффективность диспергирования, вызванная перетеканием эмульсии через зазор между корпусом и ротором.

Недостатком известного устройства [2] является низкая эффективность приготовления эмульсии (диспергирования), вызванная не только перетеканием эмульсии через зазор между корпусом и ротором, но и более значительным перетеканием через винтовые каналы ротора.

Как в устройстве [1], так и в устройстве [2] требуется многократная обработка одного и того же объема жидкости для того, чтобы добиться более менее однородной эмульсии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту из известных устройств является смеситель-диспергатор, который содержит крыльчатку, конусообразные статор и ротор, выполненный в виде набора зубчатых дисков, между которыми установлены промежуточные диски [3].

К недостаткам этого устройства следует отнести перетекание необработанной эмульсии через зазор между корпусом и ротором (что понижает производительность, так как необходима повторная циркуляция по замкнутому контуру); особенно это важно в случае установки диспергатора в штатную систему топливоподготовки двигателей, где топливо подается под давлением и продавливается в зазор между корпусом и ротором диспергатора.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение эффективности работы гидродинамического кавитационного диспергатора и повышение качества получаемой эмульсии.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном гидродинамическом кавитационном диспергаторе, содержащем статор с конической крышкой, конусообразный ротор, выполненный в виде набора зубчатых дисков, и установленную на выходе крыльчатку, конусообразный ротор снабжен промежуточными дисками, установленными между зубчатыми дисками, а в конической крышке статора выполнены круговые прямоугольные углубления, в которые на высоту зуба входят зубчатые диски, при этом на круговых прямоугольных углублениях выполнены кольцевые канавки. Прямоугольные углубления выполнены таким образом, что образуют цилиндрическую поверхность на периферии зубчатого диска и плоскость со стороны зубчатого диска. Кроме того, на плоскости прямоугольных углублений выполнены вогнутые участки.

Когда зубчатые диски прилегают друг к другу плотно, часть рабочей поверхности зуба не полностью работает в области кавитации. Когда между зубчатыми дисками стоят промежуточные диски, рабочая поверхность зуба используется полностью.

Авторам не известны технические решения, имеющие признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого решения.

На фиг. 1 изображен гидродинамический кавитационный диспергатор в разрезе, общий вид; на фиг. 2 показан пример I прямоугольных углублений, на фиг. 3 показан пример II цилиндрической поверхности углубления с вогнутым участком, на фиг. 4 показан пример III цилиндрической поверхности и плоскости прямоугольных углублений, на которых выполнены кольцевые канавки, на фиг. 5 показан в разобранном виде гидродинамический кавитационный диспергатор, на конической крышке которого выполнены прямоугольные углубления с кольцевыми канавками.

Гидродинамический кавитационный диспергатор состоит из статора 1 с конической крышкой 2, набора дисков с зубьями 3, входящими в прямоугольные углубления 10, и установленных между ними промежуточных дисков 4 и крыльчатки 5. Набор дисков 3 и 4 и крыльчатка 5 установлены на валу 6 ротора. Входная часть статора содержит приемный штуцер 7, а выходная - выходной патрубок 8. Вал 6 ротора вращается в подшипниках 9. Прямоугольные углубления 10 могут быть выполнены либо как показаны на фиг. 2 (пример 1), либо с вогнутым участком 11 на плоскости со стороны зубчатого диска прямоугольных углублений (фиг. 3, пример II), либо с кольцевыми канавками 12 на поверхностях прямоугольных углублений (фиг. 4).

Устройство работает следующим образом.

Через штуцер 7 в гидродинамический кавитационный диспергатор поступает смесь топлива с водой. Проходя через диспергатор среды перемешиваются, крупные включения разбиваются в мелкие, а затем, по мере продвижения к выходу измельчаются до микронных размеров. Проходя в зазоре между крышкой статора 2 и валом 6 ротора, эмульсия проходит через прямоугольные углубления 10. Кроме того, что чередующиеся углубления не только не позволяют эмульсии проскакивать между корпусом статора 1 и валом 6 ротора, но и, проходя через углубления с вогнутым участком 11, происходит сжатие эмульсии с последующим преобразованием потока в вихревой (по аналогии с течением Прандтля-Майера), что еще больше способствует измельчению эмульсии.

Кольцевые канавки 12 не влияют на общие затраты мощности, но способствуют дополнительной турбулизации потока в локальных пристенных зонах, что приводит к значительному измельчению обрабатываемой среды.

Характеристики предлагаемого объекта определялись на заводском испытательном стенде. В качестве базового объекта использовался выпускаемый фирмой CORVUS Company SIA смеситель-диспергатор DRS10 (производительность Q=10 куб.м. в час, мощность электродвигателя N=5,5 кВт). Для определения качества водотопливной эмульсии использовался мазут 40 с 10% воды. После перемешивания мазута с водой в смесителе водотопливная эмульсия под давлением Р=5 бар подавалась в базовый объект и таким же образом в предлагаемый объект, у которого менялись конические крышки статора. После однократного прохождения водотопливной эмульсии через испытываемые диспергаторы образцы водотопливной эмульсии исследовались под микроскопом МБИ-1. Результаты испытаний представлены в таблице 1. Площадь, занимаемая глобулами эмульсии, представленными в таблице, составляет не менее 80%.

Как видно из таблицы 1, несмотря на незначительное повышение мощности, предлагаемый объект при однократной обработке эмульсии позволяет получить более качественную эмульсию и, таким образом, является более эффективным и экономичным, так как исключается многократная циркуляция эмульсии.

Источники информации

1. Патент США №3420506, кл. 259-7, 1969.

2. RU 2016644, кл. B01F 7/00, 1994.

3. SU 860847, кл. B01F 7/26, 1981/.

1. Гидродинамический кавитационный диспергатор, содержащий статор с конической крышкой, конусообразный ротор, выполненный в виде набора зубчатых дисков, и установленную на выходе крыльчатку, отличающийся тем, что конусообразный ротор снабжен промежуточными дисками, установленными между зубчатыми дисками, а в конической крышке статора выполнены круговые прямоугольные углубления, в которые на высоту зуба входят зубчатые диски, при этом на круговых прямоугольных углублениях выполнены кольцевые канавки.

2. Гидродинамический кавитационный диспергатор, содержащий статор с конической крышкой, конусообразный ротор, выполненный в виде набора зубчатых дисков, и установленную на выходе крыльчатку, отличающийся тем, что конусообразный ротор снабжен промежуточными дисками, установленными между зубчатыми дисками, а в конической крышке статора выполнены круговые прямоугольные углубления, в которые на высоту зуба входят зубчатые диски, причем углубления выполнены таким образом, что образуют цилиндрическую поверхность на периферии диска и вогнутый участок со стороны зубчатого диска.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для использования в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу и устройству, которое может быть частью системы предварительной обработки на заводе для производства топлив, например, биоэтанола, получаемого из растительной биомассы, например, первичных зерновых культур, таких как зерно, сахарный тростник и кукуруза, или вторичных зерновых культур, таких как лигноцеллюлозная биомасса.

Изобретение относится к области топливно-энергетического комплекса, а именно к способу получения водотопливной эмульсии, используемой в качестве жидкого топлива. .

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно энергетического и химического, и предназначено для получения стойких тонкодисперсных эмульсий. .

Изобретение относится к технологии производства композиционного топлива на основе углеводородной жидкости и воды и непосредственно касается способа, устройства и установки для приготовления такого топлива, используемого на разнообразных энергетических объектах.

Изобретение относится к устройствам для создания искусственной кавитации с целью использования возникающих кавитационных эффектов для интенсификации физико-химических процессов в различных отраслях промышленности: химической, пищевой, биохимической и др.

Активатор // 2151636
Изобретение относится к оборудованию, применяемому в промышленности строительных материалов и предназначено для получения высококачественных суспензий, преимущественно из неорганических вяжущих и добавок.

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для проведения процессов смешивания, эмульгирования, суспендирования, гомогенизации и других физико-химических процессов в системах жидкость-жидкость и жидкость-твердое тело.

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для проведения процессов смешения, диспергирования, гомогенизации и массообмена в гомогенных и гетерогенных системах.

Изобретение относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использовано в энергетике, в химической, строительной, пищевой и других отраслях промышленности для диспергирования, эмульгирования, получения однородных смесей и т.д. Генератор кавитации можно использовать для активизирующего воздействия на рудно-минеральное сырье. Генератор кавитации включает корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и закрепленный на валу активатор в виде диска с цилиндрами-кавитаторами, установленными вдоль радиусов диска по нормали к его поверхностям, а на торцевых стенках рабочей камеры установлены подобные неподвижные кавитаторы, и имеет защитное покрытие. Диск-активатор имеет сквозные щели шириной 0,5-2 значения толщины диска и длиной 0,3-0,7 радиуса диска и/или отверстия диаметром порядка 0,5-2 значения толщины диска, сквозные отверстия и щели распределены по площади диска друг от друга, от внешних границ диска и от цилиндров-кавитаторов диска-активатора на расстояниях порядка 2-5 значений толщины диска. Изобретение обеспечивает эффективный генератор кавитации с защитным покрытием для увеличения срока его службы, в том числе и при работе в атмосфере с высокой кислотностью. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к переработке стоков и отходов агропромышленного комплекса. Роторный аппарат включает электродвигатель 1 и смесительную камеру 2, снабженную подводящим патрубком 3 и отводящим патрубком 4 и соосно установленными дисками ротора 5 и статора 6 с элементами для генерирования процесса кавитации в обрабатываемом жидком продукте, который заполняет смесительную камеру 2. Элементы для генерирования процесса кавитации размещены на рабочих поверхностях упомянутых дисков друг против друга по чередующимся концентрическим окружностям. Каждый элемент для генерирования процесса кавитации выполнен в виде сопла Лаваля или насадки, подобной соплу Лаваля, тангенциально установленных на рабочих поверхностях диска ротора 5 на расстоянии (Ai) и диска статора 6 на расстоянии (A'i) от оси соответствующего диска, при этом величины (Ai) и (A'i) определяются следующими зависимостями:0,1D1≤Ai<0,55 D1,0,1D2≤A'i<0,45 D2,где Ai - расстояние от оси диска до i-го сопла Лаваля или насадки, подобной соплу Лаваля, установленных на рабочей поверхности диска ротора 5, мм; A'i - расстояние от оси диска до i-го сопла Лаваля или насадки, подобной соплу Лаваля, установленных на рабочей поверхности диска статора 6, мм; D1 - диаметр рабочей поверхности диска ротора 5, мм; D2 - диаметр рабочей поверхности диска статора 6, мм. Технический результат изобретения - обеспечение высокой степени диспергирования и обеззараживания жидкого продукта, подаваемого в роторный аппарат за счет повышения эффективности кавитационного воздействия на жидкий продукт. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использовано в энергетике, в химической, строительной, пищевой и других отраслях промышленности для диспергирования, эмульгирования, получения однородных смесей и т.д. Генератор кавитации включает корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и закрепленный на валу активатор в виде диска с кавитаторами определенной формы, установленными вдоль радиусов диска по нормали к его поверхностям, а на торцевых стенках рабочей камеры установлены подобные неподвижные кавитаторы. Кавитаторы выполнены в форме усеченных конусов, своим основанием жестко закрепленных на подвижных дисках и на неподвижных стенках камеры, причем на подвижных дисках усеченные конусы установлены, по крайней мере, с одной стороны диска вдоль радиусов диска по нормали к его поверхности. Изобретение обеспечивает мелкодисперсное измельчение руд и их механохимическую активацию при малых затратах энергии для широкого круга материалов, различающихся прочностными, вязкостными и другими характеристиками. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно энергетического и химического, и предназначено для получения тонкодисперсных стойких эмульсий, в том числе водотопливных. Гидродинамический кавитационный диспергатор содержит статор с конической крышкой, конусообразный ротор, выполненный в виде набора зубчатых дисков, и установленную на выходе крыльчатку. Конусообразный ротор снабжен промежуточными шайбами, установленными между зубчатыми дисками, а в конической крышке статора выполнены круговые прямоугольные углубления, в которые на высоту зуба входят зубчатые диски, при этом на круговых прямоугольных углублениях выполнены кольцевые канавки. На прямоугольных углублениях выполнены вогнутые участки. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы гидродинамического кавитационного диспергатора и повышение качества получаемой эмульсии. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Наверх