Роторный импульсный аппарат

Авторы патента:


 

Роторный импульсный аппарат относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использован для интенсификации процессов диспергирования, эмульгирования, гомогенизации, растворения, экстрагирования и т.п. в различных отраслях промышленности.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности обработки жидкости в аппарате

Указанная техническая задача достигается тем, что в предлагаемой конструкции:

- роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, концентрично установленные в нем ротор с каналами в боковой стенке, выполненный в форме полого диска, статор с каналами в боковой стенке, в полости ротора, на его торцевых стенках с внутренней стороны выполнены торообразные выступы и впадины;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора имеет сужение и расширение проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора имеет два или более последовательных сужений и расширений проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора соответствует профилю трубки Вентури;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора соответствует двум или более последовательным профилям трубки Вентури.

Роторный импульсный аппарат относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использован для интенсификации процессов диспергирования, эмульгирования, гомогенизации, растворения, экстрагирования и т.п. в различных отраслях промышленности.

Известна гидроакустическая сирена, содержащая корпус, установленные внутри корпуса полый ротор с центральным отверстием и окнами на его боковой поверхности и статор с аналогичными окнами, расположенные концентрично, и резонансную камеру озвучивания, образованную корпусом и статором, полость ротора имеет форму, ограниченную поверхностью тела вращения, образованного вращением вокруг оси ротора трапеции, большее основание которой отстоит от оси ротора на расстоянии, равном радиусу его центрального отверстия, а высота полости изменяется обратно пропорционально расстоянию от оси ротора (SU 542570). Недостатком этого аппарата является слабая интенсивность обработки жидкости в полости ротора.

Наиболее близким к заявленному устройству является роторный аппарат для создания акустических колебаний в проточной жидкости, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, крышку, камеру озвучивания, привод, во входном патрубке установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения насадок с осевыми каналами. Осевые каналы в насадке выполнены цилиндрическими или сужающимися-расширяющимися типа трубы Вентури (RU 2397826). Недостатком этого аппарата является сложность конструкции и необходимость установки дополнительных устройств для гидродинамической обработки жидкости.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности обработки жидкости в аппарате

Указанная техническая задача достигается тем, что в предлагаемой конструкции:

- роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, концентрично установленные в нем ротор с каналами в боковой стенке, выполненный в форме полого диска, статор с каналами в боковой стенке, в полости ротора, на его торцевых стенках с внутренней стороны выполнены торообразные выступы и впадины;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора имеет сужение и расширение проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора имеет два или более последовательных сужений и расширений проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора соответствует профилю трубки Вентури;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора соответствует двум или более последовательным профилям трубки Вентури.

Данная конструкция роторного импульсного аппарата обеспечивает интенсивную обработку жидкости в полости ротора, предварительную подготовку обрабатываемой среды перед воздействием на нее в каналах ротора и статора, зазоре между ротором и статором.

На фиг. 1 изображен роторный импульсный аппарат.

Роторный импульсный аппарат содержит корпус 1 с патрубком выхода среды 2, крышку 3 с патрубком входа среды 4, ротор 5, выполненный в форме полого диска, статор 6, каналы 7 в боковой стенке ротора, каналы 8 в боковой стенке статора, камеру 9. В полости ротора 5, выполнены торообразные выступы 10 и впадины 11 на его внутренних дисковых поверхностях. Профиль радиального сечения внутренней поверхности крышки 3 и ротора 5 образует одно или несколько последовательных сужений 12 и расширений 13 проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении. На фиг. 1 кромки выступов 10 выполнены острыми. Для снижения гидравлического сопротивления кромки выступов 10 могут быть сглаженными. Сужения 12 и расширения 13 могут образовывать один или несколько последовательных профилей, соответствующих профилю трубки Вентури (фиг. 2).

Роторный импульсный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкая среда подается под давлением через входной патрубок 4 в полость ротора 5 проходит через торообразные сужения и расширения, образованные цилиндрическими выступами 10 и впадинами 11, проходит через каналы ротора 7 и статора 8, затем попадает в камеру 9 и выводится из аппарата через выходной патрубок 2.

При вращении ротора 5 его каналы 7 периодически совмещаются с каналами 8 статора 6. В период времени, когда каналы ротора перекрыты стенкой статора, в полости ротора давление возрастает, а при совмещении канала ротора с каналом статора давление за короткий промежуток времени сбрасывается и в результате этого в канал статора распространяется импульс давления. При распространении в канале статора импульса избыточного давления, вслед за ним возникает область пониженного давления, так как совмещение каналов ротора и статора завершилось, и подача жидкости в канал статора происходит только за счет транзитного течения из зазора между ротором и статором. Объем жидкости, вошедший в канал статора, стремится к выходу из канала, и инерционные силы создают растягивающие напряжения в жидкости, что вызывает кавитацию. Жидкость подвергается воздействию импульсов давления, способствующих интенсификации физико-химических процессов.

Движение жидкости в роторе от центральной оси до каналов в боковой стенке ротора обеспечивается за счет внешнего давления и центробежных сил. При прохождении жидкости в радиальном направлении через торообразное сужение и расширение давление по ходу потока жидкости в сужении уменьшается в соответствии с законом Бернулли, а в расширении возрастает. Изменение давления и скорости по ходу движения жидкости в полости ротора аналогично изменению скорости и давления в трубе при местном сужении, но этот процесс происходит по радиальному направлению от центральной оси ротора до его внутренней боковой стенки. Пульсации давления и скорости потока в радиальном направлении при движении жидкости в роторе вызывают вихреобразования и кавитацию в полости ротора. Интенсивная гидродинамическая обработка жидкости внутри полости ротора повышает эффективность обработки жидкости в роторном импульсном аппарате.

Вариант исполнения профиля радиального сечения внутренней полости ротора в форме одного или нескольких последовательных профилей трубки Вентури повысит эффективность работы роторного импульсного аппарата как генератора вихрей и кавитации, так как трубка Вентури генерирует срыв вихрей и пульсаций давления. Эффективность развития кавитации при прохождении жидкости с закономерностями изменения давления и скорости потока как это происходит при движении жидкости в трубке Вентури, значительно выше по сравнению с потоком, проходящем через профиль постоянного сечения. Профиль трубки Вентури широко применяется в технике и технологиях для создания кавитации в проходящем потоке жидкости.

1. Роторный, импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, концентрично установленные в нем ротор с каналами в боковой стенке, выполненный в форме полого диска, посаженного на вал и статор с каналами в боковой стенке, отличающийся тем, что в полости ротора, на его торцевых стенках, с внутренней стороны выполнены торообразые выступы и впадины.

2. Роторный импульсный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора имеет сужение и расширение проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении.

3. Роторный импульсный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора имеет два или более последовательных сужений и расширений проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении.

4. Роторный импульсный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора соответствует профилю трубки Вентури.

5. Роторный импульсный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора соответствует двум или более последовательным профилям трубки Вентури.



 

Похожие патенты:
Наверх