Диспергатор
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к оборудованию для проведения диспергирования, эмульгирования, смешения и тому подобных процессов. Устройство включает корпус 1 с торообразной рабочей камерой 2, ротор 5 и статор 6. Корпус имеет входные 7 и выходные 10 патрубки. Ротор 5 снабжен лопастями 19, 20, 21 и разделительным диском 16, образующими нагнетательные каналы 18. Статор 6 выполнен S - образной формы, соединен с входными патрубками 10 и установлен с возможностью перемещения вдоль оси 23 ротора для образования проточной полости 17. Среда по патрубку 7 поступает в каналы 18 ротора 5 и выбрасывается из них в торообразную камеру 2. Затем среда поступает в полость 17 и, вытекая из нее, воздействует на среду, поступающую из каналов 18, в результате чего происходит интенсивная обработка среды. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК! 3 1Г . li (, L " й. с .;., t . ;ЛТ =3Т :..;.-, . Б; .
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ДИСПЕРГАТОР
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 4350078/23-26 (22) 17, 11, 87 (46) 15.07.89. Бкцч. Р 26 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений (72) Г.А.Сергеев и Г.A,Êoâðèæíèêîâ (53) 66.063 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1044341, кл, В 06 В 1/18, 1980..Л0„„149 298 А1 (51)4 .В 01 F 7/28, В 06 В 1 18 (57) Изобретение относится к оборудованию для проведения диспергирования, эмульгирования, смешения и тому подобных процессов. Устройство включает корпус t с торообразной рабочей камерой 2, ротор 5 и статор
6. Корпус имеет входные 7 и выходные
10 патрубки. Ротор 5 снабжен лопастяA ми 19-21 и разделительным диском 16
1493298 образующими нагнетательные каналы 18.
Статор 6 выполнен S-образной формы, соединен с входными патрубками 10 и установлен с возможностью перемеще5 ния вдоль оси 23 ротора для образования проточной полости 17. Среда по патрубку 7 поступает в каналы 18 роИзобретение относится к сельскохозяйственному и тракторному машим"строению, в частности к оборудованию по производству и использованию пестицидов и минеральных удобрений при проведении процессов диспергирования, эмульгирования, смешения, растворения, гомогенизации и тому подобных физико-химических тепло-массообмен- 2Q ных процессов.
Изобретение может применяться в химической, фармацевтической, лакокрасочной, пищевой и других отраслях промышленности по своему основному 25 назначению. Изобретение может применяться в указанных областях техники по новому назначению, а именно в качестве центробежного насоса, гидравлического классификатора газового компрессора, гидродинамического излучателя звука и энергетического разделителя воздуха на горячий и холодный в потоки.
Цель изобретения — повышение долговечности и расширение области при35 менения диспергатора.
На фиг. 1 схематически изображен диспергатор, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; Hà 40 фиг.3 — начало цикла, рабочая жидкость нагнетается лопатками ротора и поступает в торообразную камеру и под статор в проточную полость; на фиг. 4 — середина цикла, рабочая 45 среда заполнила торообразную камеру и расклассифицировалась по тонкости дисперсного состава, тонкая гомоген ная фракция отводится из торообразной камеры по выходному патрубку, крупнодисперсная фракция отбрасывается центробежными силами на повторное диспергирование; на фиг. 5 — середина цикла, гидравлический удар, движение жидкости в роторе остановилось, движение жидкости в закрученном потоке происходит с разрывом сплошности, а выходной патрубок выбрасывает импульс давления; на фиг,6— тора 5 и выбрасывается из них в торообразную камеру 2, Затем среда поступает в полость 17 и, вытекая иэ нее, воздействует на среду, поступающую иэ каналов 18, в результате чего происходит интенсивная обработка среды, 1 э.п. ф-лы, Ь ил, конец цикла, движение жидкости в закрученном потоке прекратилось, гидравлическое эапирание нагнетательных каналов ротора закончилось, диспергатор готов для нового цикла, Диспергатор состоит из разъемного корпуса 1 с торообразной камерой 2, коллектора 3, приводного вала 4 со смонтированным на нем лопаточным ротором 5 и статора 6. Корпус 1 снабжен входным патрубком 7, воэдуховодом
8 и уплотнением 9 приводного вала 4.
Коллектор 3 своими выходными патрубками 1О закреплен в муфтах 11, На выходных патрубках 10 смонтирован статор 6. Коллектор 3 вместе с патрубками 10 и статором 6 может герметично перемещаться и жестко фиксироваться относительно корпуса
1 известным способом, например с помощью уплотнительных колец 12 и накидных гаек 13, навинчиваемых на муфты 11.
Статор 6 выполнен S-образным в поперечном сечении и имеет козырек
4, отражающий поток рабочей жидкости на выход иэ ротора 5, и снабжен радиальными лопатками 15, тормозящими вращение закрученного в торообразной камере 2 потока, Статор 6 монтируется перед разделительным диском 16 ротора 5 с образованием между ними проточной полости 17 и направлен козырьком 14 в сторону выхода потока из нагнетательных каналов 18. Нагнетательные каналы 18 образованы основными 19 и дополнительными 20 и 21 лопастями ротора 5.
На входе в ротор 5 установлено эжекторное устройство 22, работающее на утечках рабочей среды иэ торообразной камеры 2 в зону уплотнения 9, Проточная полость регулируется перемещением статора 6 вдоль оси 23 ротора 5.
Коллектор 3 может соединяться одним или несколькими отводящими штуцерами с потребителями. Диспергатор
5 14 имеет многофункциональное использование, т.е. помимо основного назначения — диспергирования, он может работать в различных других режимах, Работа торового диспергатора по основному назначению, т.е. в режиме диспергирования, эмульгирования, суспеидирования, смешения, гомогениэации, растворения гетерогенных сред.
Рабочая среда, например, суспензия, состоящая из жидкости и порошкообраэных твердых тел, подлежащих .тонкому диспергированию, поступает по входному патрубку 7 на вход в ротор (фиг,3 и 6).
При вращении ротора 5 его основные 19 и дополнительные лопасти 20 и 2! нагнетают суспензию в каналы 18.
Площадь выходных сечений каналов
18 выполнена меньше площади проходных сечений ротора 5, поэтому суспензия находится в нем под постоянным избыточным давлением и вытекает из каналов 18 в торообраэную камеру
2 с высокой скоростью и кавитационным распыпом струи. При этом твердые частицы суспензии частично разрываются внутренним избыточным давлением. Соприкасаясь со стенками торообразной камеры 2, частички твердой фазы снова разрушаются за счет удара о стенки. Далее они закручиваются с вытекающими струями суспензии в торообразный вихрь и поступают в проточную полость 17, а из нее одна часть — на динамический запор проходных сечений каналов 18; а другая часть поступает по выходным патрубкам 10 в коллектор 3 и из него к потребителю.
В торообразном вихревом потоке осуществляется центробежное разделение суспенэии на крупнодисперсную фракцию, отбрасываемую к периферии и на разделительный диск 16 ротора
5, и мелкодисперсную фракцию, отбираемую из-под статора 6 на выходные патрубки 10 и далее в коллектор 3.
Попадающая на разделительный диск
16 крупнодисперсная фракция вторично разрушается за счет больших сдвиговых напряжений, возникающих из-за разности окружных скоростей торообразного вихря и вращающегося ротора.
Радиальные лопасти 15 статора 6 поддерживают разницу окружных скоростей вихря и ротора 5 постоянной, что га93 298 6 рантирует постоянное качество диспергирования.
Нагнетательные каналы 18 создают струю со множеством центров разрыва сплошностей, т.е. со множеством кавитационных пузырьков. Пузырьки быстро растут, сливаются с другими пузырьками, скапливаются в центре торо10 образной камеры 2 и отводятся через воэдуховод 8.
Вытекающие .с высокой скоростью из нагнетательных каналов 18 кавитационные струи закручиваются стенками
15 торообразной камеры 2 в торообразный вихрь и движутся: частично над статором 6, а частично под ним, по проточ-ной полости 17. Движущийся по проточной полости 17 поток отражается ко20 зырьком 14 статора 6 на выход из каналов 18, запирает их за счет динамического напора и создает в зоне выхода струй из каналов 18 гидравлический удар. Возникающее при гидрав25 лическом ударе высокое давление осуществляет принудительное охлопывание кавитационных пузырьков в локальной жидкостной зоне на выходе из ротора
5, т.е ° осуществляет основной про30 цесс разрушения твердых компонентов без разрушения стенок рабочих органов и создает импульсный выброс рабочей жидкости в выходной патрубок t0.
Поток, движущийся над статором 6, срывается с козырька 14 и осуществляет дополнительный запор струй, истекающих иэ каналов 18, и создает дополнительный разрушающий эффект за счет соударения струй. При запертых
4О каналах 18 вращающийся в торообраэной камере 2 поток постепенно теряет свою кинетическую энергию. Это происходит из-за постоянного вытеснения массы готового продукта в выходные
45 патрубки 10 и снижения скорости потока из-эа гидравлических потерь.
При этом наступает момент, когда энергии вращающегося потока становится недостаточно для запора каналов яп 18 и иэ них вновь выбрасываются струи жидкости в освобожденную торообраэную камеру 2. Рабочий цикл повторяется.
Настройку торового диспергатора на оптимальный или новый режим работы осуществляют путем осевого перемещения выходных патрубков 10 коллекторов 3 в муфтах 11. Для этого накидные гайки 13 ослабляются и положение козырька 14 относительно распыпиваюl 493298 щих насадок 18 выбирается таким, чтобы обеспечить максимальную производительность, тонкость диспергирования, стойкость эмульсии и гомогенность готового продукта.
В настроенном положении торовый диспергатор фиксируется путем ".àêðóчивания накидных гаек 13 до отказа, При этом уплотнительные кольца 12 сжимаются и жестко фиксируют выходные патрубки 10 от перемещения.
Диспергатор может работать в качестве центробежного насоса и компрессора. Для этого статор 6 отводится от диска 1б ротора 5 влево до упора в стенки торообразной камеры
2. При этом основные 19 и дополнительные 20 и 21 лопасти ротора 5 нагнетают рабочую среду, которая истекает через каналы 18 в торообразную камеру 2, заполняет ее и удаляется через выходные патрубки 10 в коллектор 3 и далее к потребителю.
Работа торового диспергатора в качестве классификатора, Торовый диспергатор может работать в качестве гидравлического классификатора. Длй этого статор 6 отводится от диска 16 ротора 5 влево от центра торообразной камеры 2 и фиксируется.
Воздуховод 8 выводится до внутренних стенок торообразной камеры 2 и также фиксируется. Среда подается на вход в ротор 5, нагнетается основными 19 и дополнительными 20 и 1 лопастями, выбрасывается через каналы 18 в торообразную камеру 2, закручивается ее стенками в торообразный вихрь и классифицируется в центробежном поле, Крупная фракция отбрасывается к пери40 ферии и отбирается через воздуховод
8 к потребителю, а мелкодисперсная фракция скапливается в центре и выводится по выходным патрубкам 10 и коллектору 3 к своему потребителю.
Работа торового диспергатора в качестве акустической сирены.
Торовый диспергатор может работать в качестве гидродинамического излучателя звука (акустической сирены).
Для этого его настраивают на работу в качестве воздушного компрессора, а затем, перемещая статор 6 относительно ротора 5, добиваются звукового воздействия газовых струй с отражающим козырьком 14.
Работа торового диспергатора в качестве вихревого энергоразделителя.
Торовый диспергатор может работать в качестве энергетического разделителя воздуха на горячий и холодный потоки, Для этого он настраивается в режим воздушного компрессора или гидродинамического излучателя звука °
При этом выходящие иэ каналов 18 воздушные струи расширяются и закручиваются в торообразной камере 2 в торообразный вихрь. В торообразном вихре происходит энергетическое разделение воздуха на горячие периферийные слои, которые отводятся по патрубкам 10 к потребителю и холодные центральные слои, которые отводятся по воздуховоду 8 к своему потребителю, например, во входной патрубок
7 с.aMoro диспергатора, эжектируя поток на вход в ротор 5, охлаждая его и тем самым повышая напор и про- изводительность диспергатора.
Использование изобретения обеспечивает повышение долговечности и расширение области применения диспергатора. формула изобретения
1. Диспергатор, включающий корпус с торообразной рабочей камерой, имеющей входные и выходные патрубки, статор и соосный с ним ротор в виде диска с закрепленными на нем основаниями лопастями, образующиьг., нагнетательные каналы, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения долговечности и расширения области применения диспергатора, ротор снабжен разделительным диском, закрепленным на противоположных основаниям сторонах лопастей, а статор выполнен в поперечном сечении S-образной формы, соединен с выходными патрубками и установлен с возможностью перемещения вдоль оси ротора для образования с последним проточной полости.
2. Диспергатор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что ротор снабжен дополнительными лопастями, установленными между основными по периферии диска ротора.
I 493298 юг. 3
1 493298
Фиа 5
Составитель Н.Федорова
Редактор Н, Горват Техред М.Дидык Корректор Э.Лончакова
Заказ 3917/10 Тираж 547 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101