Роторный аппарат

 

ОП ИСАНИЕ

И3ОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Социалистическми

Республик

»»789147 е (61) jl,îâîëíèòåëüíîå к авт. свил-ву— (22) Заявлено 27.07.77 (21) 25 13000/23-26 (51) М. Кл.

В 01 F 7/28 с присоелинением заявки .%—

Гооударстивииык коиитвт (23) Приоритет ио аеиаи иаобретеиий и открытий

Опубликовано 23 12.80 Бюллетень .% 47

Дата опубликования описания 26. 12.80 (53) УД К 62 1.929. .9(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Юдаев, П. С. Аксельрод, В. И, Биглер и Е, А. Мандрыка

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт химического машиностроения (7I) Заявитель (54) РОТОРНЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к устройствам для создания акустических колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, нефтяной, геологическОйр машиносгРОительнойр УГОль ной, авиационной, пищевой и ряде цругих промышленностей народного хозяйства для интенсификации различных физико-хи мических, биологических и цругвх прот(вссов. тo

Известны механические роторные излучатели, работающие по принципу роторных аппаратов, содержащие ротор и статор, помещенные в рабочую камеру, с выполненными в их стенках отверстиями, корпус с входными и выходными патрубками, привод, уплотнительные устройства, в которых отверстия ротора с.кошены для того, чтобы ротор вращался от воздействия на него потока жидкости или газа (1) .

Наиболее близким к изобретению . по ,технической сущности и достигаемому результату является устройство, соцержащее корпус с входными и выходными патрубками, концентрично ycI àíoâëåííûå в нем ротор и статор с отверстиями в боковых стенках к правок (2) .

Цель изобретения — интенсификация технологического процесса эа счет увеличения интенсивности акустических колебаний, необхоцимых для получения бога.щего отрицательного импульса давления, который вызвал бы разрыв сплошности среды, т.е. возникновение акустической кевитации, которая значительно интенсифицирует проводимый технологический процесс и таким образом повышает коэффициент полезного действия аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что передние кромки отверстий на внешней поверхности ротора н задние кромки отверстий на внутренней поверхности статора выполнены скругленными, а отверстия статора расположены под острым углом к отверстиям роторе по направлению его вращения, при этом отношение ширины каждого отверстия ротора

780 147 4 .ния ширины отверстии ротора к ширине отверстия статора при значениях критерия гомохронности Н . 1 — 10, 2 - 20, 3 - 5.

Роторный аппарат содержит корпус l крышку 2 с выходным патрубком 3, цилиндрический или конический статор 4 с отверстиями 5 в боковой стенке, имеющей на внутренней рабочей поверхности 6 лабиринтные канавки 7, патрубок Ь ввоlo да обрабатываемой среды, выходной патрубок 9 в корпусе 1, цилиндрический или конический ротор 10 с.отверстиями

11 на боковых стенках и лабиринтными канавками 12 на его внешней рабочей поверхности 13, привод 14, соединенный с ротором при помощи вала 15.

Корпус 1 и статор 4 образуют камеру ообработки .взаимодействующих компонентов 16. Рабочие передние кромки 17 отверстий 11 ротора 10 и задние кромки

18 отверстий 5 статора 4 относительно оси вращения ротора скруглены по всей высоте отверстий. к ширине каждого отверстия статора составляет 1,2 - 10.

С кругленные к ромк и о тверс ти и при их открываниии уменьшают гидравличес кое сопротивление течению жидкости, а также. увеличивают время разгона жидкости в начальный момент открывания отверстий, не изменяя время закрывания их. Кромки отверстий в местах скруглений могут иметь форму параболического цилиндра, т.е. осевым сечением которого является одна ветвь параболы, или кругового. Скругление кромок отверстий и угол между осями отверстий ротора и статора уменьшают гидравлическое сопр тивление с момента начала совпадения о верстий ротора и статора, а в момент закрывания их соответственными против положными острыми кромками отверстий ротора и статора и острый угол между осями отверстий в роторе и статоре уве личивают гидравлическое сопротивление.

Увеличение гидравлического сопротивления при закрывании отверстий необходимо для того, чтобы резко остановить текущую жидкость с большим отрицательным ускорением, т.е. гидравлическое сопротивление потока изменяется так, чтобы в начальной фазе процесса открывания отверстия максимально увеличить положительное ускоре..ние, а в конечной фазе процесса закрывания, отверстия максимально увеличить отрицательное ускорение жидкости.

Соотношением между шириной отверстий ротора и статора определяется временем установления течения жидкости.

Управление кавитационным процессом осуществляется при помощи вентилей или регулировочных кранов во входных и выходных патрубках, При обработке несколь> 40 ких быстрореагирующих компонентов в основной входной патрубок можно подсоединить необходимое число дополнительных патрубков таким образом, чтобы быстрореагирующие компоненты в необходимых

45 количествах не перемешиваясь поступали в полость ротора, где они быстро перемешиваются. На фиг. 1 изображен роторный аппарат, разрез по оси вращения ротора: на фиг. 2-, вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - показаны отверстия ротора и статора в начальный момент их совмещения; на фиг. 5 - то же, в момент пеРекРывания отверстий статора3 на фиг.

6 показана зависимость произведения амплитуды кавитационных импульсов дав ления на среднее время нахождения жид кости в отверстиях статора .от, отношеРабочие задние кромки 19 отверстий

-11 ротора 10 и передние кромки 20 отверстий 5 статора 4 по ходу вращения ротора острые не скругленные. Во входной патрубок 8 можно вставить необходимое число патрубков 2 1, количество которых определяется числом перемешиваемых компонентов. Входные патрубки имеют регулировочные краны 22, а выходные патрубки регулировочные краны 23.

Роторный аппарат работает следующим образом;

Обрабатываемая среда или несколько компонентов поступают через патрубки:

8 и 21 самотеком или посредством насоса в попость ротора 10. В полости ротора поток изменяет направление движения к отверстиям 11. К моменту совпадения отверстий жидкость приходит уже в движение, причем из-эа скругленных кромок 17 и 18 гидравлическое сопротивление поворота потока уменьшает ся, а расход жидкости возрастает е большей скоростью чем в отверстиях без скругленных кромок. Далее.при большем совпадении отверстий ll ротора 10 и отверстий 5 статора 4 гидравлическое сопротивление уменьшается иэ-за наклона оси 24 отверстия 5 в- боковой стенке статора 4 так, что вектор скорости в отверстиях ротора 10 и статора

4 направлен по оси соответствующего отверстия. Уменьшение гидравлического сопротивления приводит к увеличению макРоторный аппарат, содержащий корпус с входными и выходными патрубками, концентрично установленные в нем ротор и cramp с отверстиями в боковых стенках и привод, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации техноло гического процесса за счет увеличения интенсивности акустических колебаний, передние кромки отверстий на внешней поверхности ротора и задние кромки отверстий на внутренней поверхности статоры вьиюлнены скругленными, а отверстия статора расположены под острым углом к отверстиям ротора по направлению его вращения, при этом отношение ширины каждого отверстия ротора к ширине каждого отверстия статора составляет.

l,2-10.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

l4 145В50, кл. 608 Ъ 3/06,-.

0 1.02.62.

2. Патент США 34 3194540, кл. 259-7, опублик. 13.07.65.

5 789 1 симального расхода. Для увеличения времени разгона жидкости отверстия 11 ротора 10 шире отверстий 5 статора 4. . Их отношение зависит от соотношения скорости перекрывания отверстий, которая определяется угловой скоростью вращения ротора и .радиальной скоростью течения жидкости из отверстий ротора в отверстия статора, которая определяется расходом через одно отверстие. С уве- 1о личением этого отношения угол поворота оси отверстия статора относительно оси отверстия ротора возрастает.

Уменьшение ширины, а соответственно, и излучаемой площади отверстия стато- 1S ра, с одной стороны, увеличивает скорость истечения жидкости, а с другой, амплиту: ду переменного давления .:как в отверстиях статора так и в камере 16, При закрывании отверстий статора поток жидкос-щ ти, достигнув максимального значения расхода, резко - перекривается посредст.вом.острых кромок 19 и 20. Расход быстро уменьшается эа время, которое меньше времени разгона жидкости, Ско- 2s рость изменения расхода жидкости при этом отрицательная, что вызывает отрицательный импульс давления сопровождающийся явлением активной акустичесКоО кавитации в жидкости. Для уменьше- у ния транзитного течения через зазор между ротором и статором при перекрытии отверстий в статоре на рабочих (боковых) поверхностях ротора и статора имеются лабиринтные.канавки 7 и 12, которые предназначены для увеличения гидравлического сопротивления течения жидкости через зазор, а это в едет к увеличению коэффициента модуляции потока и коэффициента полезного действия 4й роторного,аппарата.

Предлагаемые конструкции роторного и статорного аппарата позволяют значи. тельно интенсифицировать технологические процессы, проводимые в нем эа счет присутствия сильно развитой акустичес47 d кой KBBHrsRHH и повысить их производительность Например, процесс растворения серы в масле, проводимый в роторном аппарате в режиме акустической кавитации протекает в 2-3 раза быстрее чем при растворении ее в обычной лопао сткой мешалке с подогревом до 160 С.

Полученное в роторном аппарате осерненное масло, Во-первых, лучше по качеству иэ-за уменьшения дегядрирования серы, происходяцего при нагревании, а во-вторых, повышается коэффициент полезного действия аппарата из-за увеличения глглубины модуляции потока. Кроме того, скорость процесса растворения природной соли, проводимый в роторном аппарате в режиме акустической кавитации повышается в 15-30 раэ.

Формула изобретени я