Сатуратор

 

Использование: изобретение относится к устройствам для диспергирования и растворения газов в жидкостях. Сущность изобретения: сатура Ьр содержит корпус 1 с 4 12 . установленным внутри него по оси на валу 3 ротором 6, патрубки подвода газа и жидкости , отверстия для выхода газожидкостной смеси. Ротор выполнен в виде диска с зубчатым кольцом 5 на его образующей и нагнетательными лопатками 6 на поверхности диска. Статор 8 выполнен в виде диска (с зубчатым кольцом 9, расположенным коаксиально зубчатому кольцу ротора с зазором между ними. Межзубное пространство статора 8 посредством каналов 11 в теле статора 8 и газовой камеры 10, образованной корпусом сатуратора и торцовой поверхностью статора, соединено с патрубком подвода газа 12, а внутренняя полость ротора связана с патрубком подвода жидкости 13.3 з. п. ф-лы, 2 ил. Ч Ј j 00 со о -Л 00 00 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 F 7/26

ГОСУДАРСТВЕН.ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ1

:, К ПАТЕНТУ

1 !

1 (21) 4933789/26 (22) 27.02.91 (46) 23.08.93. Бюл. N. 31 (71) Инновационное предприятие "Центр

1 Акцент", Лтд (72) 10. В. Бадиков, А. К. Курочкин, А. Б;

1 Маруакин и В. М. Муравьев (73) А. К, Курочкин (56) Авторское свидетельство СССР М 1555304, кл. С 02 FЗ/20, 1990. .Авторское свидетельство.СССР

, ЬЬ 1458326, кл. С 02 F 3/12, 1989.

I (54) CATYPATOP

-, (57) Использование: изобретение относится к устройствам для диспергирования и рас; творения газов в:жидкостях. Сущность изо бретения: сату 1Ыор содержит корпус 1. с. ЫЛ, 1836133 АЗ установленным внутри него по оси на валу

3 ротором 6, патрубки подвода газа и жидкости, отверстия для выхода гаэожидкостной смеси. Ротор выполнен в виде диска с зубчатым кольцом 5 на его образующей и нагнетательными лопатками 6 на поверхно° сти диска. Статор 8 выполнен в виде диска ,с зубчатым кольцом 9, расположенным коаксиально зубчатому кольцу ротора с зазором между ними. Межзубное пространство статора 8 посредством каналов 11 в теле статора 8 и газовой камеры 10, образованной корпусом сатуратора и торцовой поверхностью статора, соединено с патрубком подвода газа 12, а внутренняя полость ротора связана с патрубком подвода жидкости

13. 3 з. и. ф-лы, 2 ил, 1836133

Изобретение относится к устройствам для диспергирования и растворения газов в жидкостях(растворах, эмульсиях, суспензиях) и может использоваться, например, в рудодобывающей промышленности, нефтехимическом синтезе, флотационной и микробиологической очистке сточных вод, их озонировании.

Целью изобретения является интенсификация массообмена путем уменьшения размеров пузырьков газа, диспергируемого в турбулентном потоке жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что сатуратор содержит корпус с установленными внутри него по оси ротором и статором.

Ротор выполнен в виде диска с зубчатым кольцом на его образующей и нагнетательными лопатками на поверхности диска, а статор — в виде диска с-зубчатым кольцом, расположенным коаксиально зубчатому кольцу ротора с зазором между ними. Зубчатое кольцо и нагнетательные лопатки расположены по одну сторону плоскости диска.

Зубчатое кольцо статора расположено между зубчатым кольцом ротора и его нагнетательными лопатками. Межзубное пространство статора посредством каналов в теле статора и газовой камеры, образованной корпусом сатуратора и торцовой поверхностью статора, соединено с патрубком подвода газа. Внутренняя полость ротора связана с патрубком подвода жидкости. Сатуратор выполняется погружным с перфорированным по периметру корпусом и проточным с корпусом в виде улитки, На фиг. 1 изображен сатуратор в .погружном исполнении,.а на фиг. 2 — в проточном, Сатуратор (фиг. 1) состоит из корпуса 1 с перфорацией 2 по периметру. Внутри кор- . пуса 1 по его оси на валу 3 установлен ротор

4 в виде диска с зубчатым кольцом 5 на его образующей и нагнетательными лопатками

6 нэ поверхности диска. Вал герметизирован посредством узла уплотнения 7. Зубчатое кольцо 5 и нагнетательные лопатки 6 расположены по одну сторону плоскости диска ротора 4. Коаксиально зубчатому кольцу

5 ротора 4 с зазором с ним расположен статор 8 в виде диска с зубчатым кольцом 9.

Зубчатое кольцо 9 статора 8 расположено между зубчатым кольцом 5 ротора 4 и его нагнетательными лопатками 6. Корпус сатуратора 1 и торцовая поверхность статора 8 образуют газовую камеру 10. Межэубное пространство зубчатого кольца 9 статора 8 посредством каналов 11 в теле статора 8 и газовой камеры 10 соединено с патрубком подвода газа 12, Внутренняя полость рото5

35 ра 4 соединена с пэтрубком подвода жидкости 13.

Сатуратор работает следующим образом. Сатуратор погружается в жидкость, Газовая камера 10, каналы 11 в теле статора 8, внутренняя полость ротора 4 и патрубок подвода газа 12 заполняются жидкостью, Патрубок подвода газа 12 соединяется с атмосферой или источником газа. Через вал 3 от внешнего привода (на фиг. 1 не показан) во вращение приводится ротор 4, нагнетательные лопатки 6 которого отбрасывают находящуюся между ними жидкость на периферию, Через патрубок подвода жидкости 13 в полость ротора 4 поступает новый объем жидкости, При совмещении части отверстий зубчатого кольца 9 статора 8 жидкость истекает сквозь них и через щели 2 корпуса 1 выбрасывается в объем окружающей сатуратор жидкости. При этом через каналы 11 в теде статора 8 в этот поток эжектируется жидкость, заполняющая кана-. лы 11 в теле статора 8, газовую камеру 10 и патрубок подвода газа 12. По истечению жидкости, изначально заполняющей газовую камеру 10, каналы 11 в теле статора 8, патрубок подвода газа 12, в газовую камеру

10 сатуратора эжектируется газ, который через каналы 11 статора 8 поступает в межзубное пространство зубчатого кольца 9 статора 8 и смешивается в нем с турбулентным потоком проходящей сквозь него жидкости, Газожидкостная смесь прокэчивается через зазор между зубчатым кольцом 9 ротора 4 и зубчатым кольцом статора 8, где подвергается механическому иэмельчению и воздействию пульсирующего давления, возникающего вследствие чередующегося полного совмещения и полного перекрытия межэубных пространств зубчатых колец 5 и 9 ротора 4 и статора 8. Полностью перекрывающиеся и совмещающиеся щели чередуются между собой, что обуславливает непрерывность истечения газожидкостной смеси из сатуратора.

Выбрасываемые с высокой скоростью из прорезей 2 корпуса 1 газожидкостные струи турбулизируют жидкость в радиусе 5-10 диаметров ротора, что дополнительно интенсифицирует массообмен.

При определенных сочетаниях величин зазора между зубчатым кольцом 5 ротора 4 и зубчатым кольцом 9 статора 8, их диаметров, линейных скоростей вращения ротора

4, в зазоре между ними возникает пульсация давления, порождающая кавитэция, являющуюся наиболее эффективным фактором интенсификации тепломассообмена.

1836 3З

Сатуратор в проточном исполнении (фиг. 2) состоит из корпуса 1, выполненного в виде улитки. Внутри корпуса 1 по его оси на валу 3 установлен ротор 4 в виде диска с

;зубчатым кольцом 5 на его образующей и нагнетательными лопатками 6 на поверхности диска. Вал герметизирован посредством узла уплотнения 7. Зубчатое кольцо 5 и ,нагнетательные лопатки 6 расположены по одну сторону плоскости диска ротора 4. Коаксиально зубчатому кольцу 5 ротора 4 с

1зазором с ним расположен статор 8 в виде диска с зубчатым кольцом 9. Зубчатое коль цоо 9 статора 8 расположено между зубчатым

)кольцом 5 ротора 4 и его нагнетательными лопатками 6. Корпус сатуратора 1 и торцо вая поверхность статора 8 образуют газовую камеру 10. Межзубное пространство зубчатого кольца 9 статора 8 посредством каналов 11 в теле статора 8 и газовой камеры 10 соединено с пэтрубком подвода газа ,12. Внутренняя полость ротора 4 соединена с патрубком подвода жидкости 13, Корпус сатуратора 1 и торцовая поверхность стато,ра 8 образуют полость улитки 14, Сатуратор работает следующим обра:,зом.

Через патрубок подвода жидкости 13, полость сатуратора заполняется жидко:стью, после чего задвижка (на фиг, 2 не показана), расположенная на напорном патрубке сатуратора, соединенного с поло стью улитки 14, закрывается. Патрубок под,вода газа 12 перекрыт. Через вал от, внешнего привода (на фиг, 2 не показан) во вращение приводится ротор 4, нагнетатель., ные лопатки 6 которого отбрасывают нахо,дящуюся между ними жидкость на периферию. При совмещении части отвер стий зубчатого кольца 5 ротора 4 с частью ! отверстий зубчатого кольца 9 статора 8 жид, кость истекает сквозь них и накапливаясь в .полости улитки 14 выбрасывается из нее., Открывается патрубок подвода газа 12. При, этом через перекрывающиеся отверстия ,, зубчатого кольца 5 ротора и отверстия зуЦ.,, чатого кольца 9 статора 8, эжектируется

;жидкость, заполняющая каналы 11 в теле статора 8, газовую камеру 10 и патрубок

; подвода газа 12. По ее истечению в газовую камеру 10 сатуратора эжектируется газ, ко,торый через каналы 11 статора 8 поступает ,,в межзубное пространство зубчатого коль,ца 9 статора 8 и смешивается в нем с турбу лентным потоком проходящей сквозь него жидкости. Газожидкостная смесь прокэчи, вается через зазор между зубчатым кольцом

,9 ротора 4 и зубчатым кольцом статора 8, где подвергается механическому измельчению и воздействие пульсирующего давления, тробежного насоса перекачивает газожидкостную смесь в устойчивом режиме при

40 содержании в ней до 8 — 10 j об. газа, что в

260-330 раз больше, чем для центробежного насоса, сбрасывающего при содержании газа вжидкости 0,,04 Д об.

Формула изобретения

1. Сэтуратор, содержащий корпус с устанавленным внутри по его оси на валу ратором, патрубки подвода газа и жидкости, отверстия для выхода газожидкостной смеси, отличающийся тем, что, с целью

50 интенсификации массообмена путем уменьшения размеров пузырьков газа, диспергируемого в турбулентном потоке жидкости, ротор выполнен в виде диска с зубчатым

55 кольцом на его периферии и нагнетательными лопатками на поверхности диска, а статор — в виде диска с зубчатым кольцом, расположенным коаксиально зубчатому кольцу ротора с зазором между ними, причем межзубнае пространство статара повозникающего вследствие чередующегося полного совпадения и полного перекрытия межзубных пространств зубчатых колец 5 и

9 ротора 4 и статора 8.

5 Авторами экспериментально установлено, что сатуратор с диаметром ротора 0,06 м, зазором между ротором и статорам 1 10 м, скоростью вращения ротора 3000 с позволяет получать пузырьки воздуха в воде диа10 метром 5 — 6 10 м, Размер пузырьков

-6 замерялся по времени их всплытия.

Сатуратор имеет следующие преимущества па сравнению с известным: — обеспечивает высокий тепло- и массо15 обмен за счет получения пузырьков диаметром 5-6 10 м, диспергированных в

-6 турбулентном потоке жидкости; — изготавливается на базе серийных погружных и центробежных насосов путем мо20 дернизации центробежного колеса в ротор с дополнительной установкой статора; — ротор и статор сатуратора могут изготавливаться из коррозионноустойчивых неметаллических материалов, например, 25 фторопласта, что расширяет диапазон использования: — сатуратор работает как с самовсосом газа, так и при принудительной его подаче; — сатурэтор мажет быть выполнен в по30 гружном исполнении и в проточном как центробежный насос; — сатуратор на базе центробежного насоса одновременно выполняет функции насоса и химического реактора, что упрощает

35 обслуживание, повышает надежность технологии, снижает затраты нэ ремонт и эксплуатацию; — сатуратор, выполненный на базе цен1836133

Составитель А.Марушкин

Техред М,Моргентал Корректор А.Мотыль

Редактор Л.Письман

Заказ 2993 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, ул.Гагарина, 101 средством каналов в теле статора и газовой камеры, образованной корпусом сатуратора и торцовой поверхностью статора, соединено с патрубком подвода газа,.а внутренняя полость ротора связана с патрубком подвода жидкости.

2, Сатуратор по и. 1, отличающийся тем, что зубчатое кольцо и нагнетательные лопатки расположены по одну сторону плоскости диска ротора.

3. Сатуратор по и. 1, отличающийся тем, что зубчатое кольцо статора расположено. между зубчатым кольцом ротора и его нагнетательными лопатками.

4, Сатураторпоп.1, отличающийся тем, что он выполнен погружным.с перфорированными по периметру корпусом или проточным с корпусом в виде

10 улитки.