Роторно-пульсационный аппарат

Роторно-пульсационный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области1 смесительной техники. Цель изобретения - интенсификация процесса обработки жидкотекучей среды. В устройстве , содержащем корпус 1, статор и ро:тор , лопатки 8 ротора выполнены на всю его ширину, установлены в окнах 9 диска 5 и соединены с ним посредством перемычек. При этом прорези в коаксиальных цилиндрах статора; рас . положенных с разных сторон (торцев) диска ротора, смещены одна относительно другой на полшага. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sg)s В 01 Р 7/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) Изобретение относится к области смесительной техники. Цель изобретения - интенсификация процесса обработки жидкотекучей среды. В устройстве, содержащем корпус 1, статор и ро-.;тор, лопатки 8 ротора выполнены на всю его ширину, установлены в окнах

9 диска 5 и соединены с ним посредством перемычек. При этом прорези в коаксиальных цилиндрах статора, рас, положенных с разных сторон (торцев) диска ротора, смещены одна относительно другой на полшага. 6 ил.

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4740235/26 (22) 25 ° 09.89 (46) 07.05.93. Бюл, Р 17 (71) Казанский научно-исследовательский технологический и проектный ин ститут химико-фотографической промышленности (72) В.М.Фомин, Г.С.Клетнев, P.Ø.Àþпов, A.Ä.Ôåäoðîâ и В.А.Куницын (56) Авторское свидетельство СССР .М 1335316, кл. В 01 F 7/28, 1985.

I (54) РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к области смсительной техники и может быть ис пользовано в химической, фармацевти ческой, пищевой отраслях промышленности для проведения процессов смешения, диспергирования, измельчения, : гомогенизации s жидкотекущих средах и, в частности, при производстве кинофотоматериалов.

Цель изобретения - интенсификация процесса обработки жидкотекучей среды.

На фиг.1 представлен поперечный разрез предлагаемого устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел I на фиг.2 в увеличенном масштабе; на фиг,4 — сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.3; на фиг.6 представлен вариант выполнения аппарата.

Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками.

В.корпусе 1 установлен на валу 4 ро„„59„„1813543 А1 и» тор в виде диска 5, на торцах которого размещены коаксиальные цилиндры

6 с прорезями 7. Кроме того, на роторе 5 установлены лопатки 8, размещенные в окнах 9. Лопатки 8 соединены с диском ротора перемычками 10. Лопатки 8 имеют ширину, равную ширине ро- Q) тора. С двух торцов диска 5 в корпу- ь се установлен статор, состоящий из () двух частей 11 и 12 соответственно. (Л

На торцах двух частей статора уста- р новлены коаксиальные цилиндры 13 с прорезями 14. Кроме того на частях

11 и 12 статора устаноерены коаксиальные цилиндры 15 и 16 с прорезями 17 и 18 соответственно с разных сторон ротора 5. При этом прорези 17 выполнены в коаксиальных цилиндрах 15 части статора 11 и смещеНы на половину шага относительно прорезей 18, выполненных в коаксиальных цилиндрах 16 части статора 12.

1813543

Расположение лопаток ротора в окнах диска и соединение с ним посредством перемычек приводит к уменьшению жесткости лопаток, что в свою очередь приводит к увеличению амплитуды колебания последних. Это является одним из факторов„ интенсифицирующих процесс диспергирования, перемешивания.

Выполнение лопаток ротора по ширине, равной ширине ротора, приводит к тому, что одна и та же лопатка находится с двух, различных сторон диска ротора. Это приводит к тому, что на нее оказывают воздействие на стационарные во времени процессы с двух различных сторон диска ротора.

Снабжение коаксиальных цилиндров статора, расположенных с разных сторон диска ротора, прорезями, смещенными одна относительно другой на половину шага, приводит к тому, что на движущуюся в непосредственной близи от этих цилиндров лопатку ротора (каждую), установленную в окнах диска ротора, оказывает воздействие результирующая гидродинамическая сила со стороны как одной, так и другой половин статора. За промежуток времени, когда лопатка проходит путь, рав" ный одному шагу расположения прорезей в коаксиальном цилиндре статора с од-. ной из сторон ротора, когда на нее оказывается воздействие переменной сипой продолжительностью в один период (т ° е., например, от максимального до максимального значения этой результирующей силы), возникающей со стороны этой половины статора, то в" это же самое время, благодаря смещению на половину шага прорезей в коаксиальных цилиндрах, находяцихся от диска ротора с другой стороны, на эту же самую лопатку действует переменная результирующая гидродинамическая сила, но же меняющая свое значение в противофазе, т.е. от мини- . мального до минимального значения. В первом случае эта сила между максимальными приобретает и минимальное значение, а во втором случае аналогичная сила, но действующая на ту же самую лопатку с другой половины статора, между минимальными приобретает и максимальное значение. Таким образом, частота воздействия вынуждающей силы на одну и ту же лопатку, совершающую колебательное движение по окружности вместе с ротором, увеличивается вдвое. Увеличение частоты колебательного процесса в устройствах, подобных роторно-пульсационным аппаратам, положительно сказывается на процессе диспергирования, измель- . чения, гомогенизации, перемешивания, т.е. на процессе обработки жидкотекучих систем, находящихся в аппарате.

Частота колебательных процессов, происходяцих в жидкотекучих многокомпо- . нентных системах, оказывает существенное влияние на процессы дисперги-, рования, измельчения, гомогенизации,;! перемешивания. В большинстве случаев! получение дисперсий с .малыми размера" ми частиц фазы придает им совершенно новые, отличные от известных, свойства.

Сущест вует. за в и с и мост ь

r = б /

Ф

1 где r — радиус газовых пузырьков, у которых наступит резонанс, 6 - межфазное поверхностное натяжение;

А - Функция, зависящая от теп-:. лоты парообразования, плот- ..

ЗО ности, теплопроводности и температуры жидкости;

f - частота колебаний.

Большое значение для дисперсныхсистем имеет степень гомогенности

35 (однородности), Гомогенность дости" гается за счет того, что вся обрабатываемая жидкость подвергается обра-: ботке с совершенно одинаковой интен-:. сивностью, одинаковой степенью. Од-:: ним из наиболее эффективных в этом направлении приемов является обработка н<идкотекучей среды во всем ее объеме. Для этой цели наиболее удоб- . ным средством является кавитация;

45 протекающая во всем объеме жидкости, Известно, что все жидкости, в том числе и многокомпонентные жидкотекучие системы, содержат в себе мельчайшие пузырьки газа, равномерно распределенные во всем объеме. Размеры этих микропузырьков газа достигают порядка 0,3 мкм (более мелкие пузырьки обнаружить не удавалось из-за ограничения в разрешающей способности оптических систем). Эти пузырьки об- . ладают достаточной устойчивостью и достаточно равномерно распоеделены во всем объеме жидкости. Более крупные пузырьки размером 2 мкм и более

813543

35

5 1 обладают уже меньшей устойчивостью.

Из приведенной выше зависимости следует, что с увеличением частоты вибраций f. радиус пузырьков газа, попадающих в резонанс, уменьшается, следовательно увеличение частоты приводит к эффекту кавитации (схлопывания, разрушения микрогазовых пузырь-, ков), который происходит во всем объеме жидкости. Сама кавитация является наиболее эффективным инструментом разрушения (диспергирования, измельчения), гомогенизации дисперсных фаз в жидкотекучих системах.

Устройство работает следующим образом.

В корпус 1 через входной патрубок

2 поступает жидкотекучая обрабатываемая многокомпонентная среда. Под дейг ствием центробежных сил, возникающих за счет вращения ротора 5, установленного на валу 4, соединенного с приводом (не показан), жидкость движется в аппарате в радиальном направлении. За счет воздействия на нее тел, образованных коаксиальными цилиндрами 6 и прорезями 7 ротора 5, а также тел, образованных коаксиальными цилиндрами 13 и прорезями 14 двух частей статора 11 и 12, многокомпонентная жидкотекучая среда flop вергается гидромеханической, акустической и подобной обработке. В результате этого в ней происходят процессы перемешивания, диспергирования, измельчения, гомогенизации. Поскольку лопатки 8 имеют ширину, равную ширине ротора 5, то они одновременно находятся в разных частях аппарата, образованных с одной стороны торцом ротора 5 с установленными на нем элементами конструкции и статором с элементами его конструкции, а также коаксиальными цилиндрами 15 с прорезями 17, а с другой стороны другим торцом ротора 5 с его элементами конст " рукции и статором с коаксиальными цилиндрами 16 и прорезями 18. Поскольку прорези 17 и 18 смещены одна относительно другой на половину шага, то на лопатки 8 действуют возмущающая результирующая сила с частотой f =.

= Я и со стороны части статора 11 и

:с такой же частотой со стороны части статора 12. Это приводит к сложению вибрации, в результате чего на лопатки 8 оказывает воздействие вынуждающая сила с суммарной частотой

f<=f+f =2f =2Я и.

Эта вынуждающая сила вызывает вибрацию лопаток 8 относительно ротора

5, установленных в окнах 9 посредством перемычек 10, Вибрирующие лопатки 8 генерируют в многокомпонентной жидкости акустические волны частотой

При этом за счет увеличения этой частоты вдвое по сравнению с частотой, генерируемой в известных устройствах, уменьшается размер микропузырьков газа, попадающих в резонанс, тем самым большее число этих пузырь-:

° ков разрушается, приводя к разрушению частиц многокомпонентной фазы в обрабатываемой жидкости. Обработанная многокомпонентная жидкотекучая среда покидает аппарат через выходной патрубок. Таким образом, в предлагаемом аппарате за счет введения перечисленных существенных отличий достигается техническое преимущество по сравнению с известными устройствами, заключающееся в интенсификации процессов диспергирования, измельчения, гомогенизации, т.е. происходит повышение производительности предлагаемого аппарата.

Формула изобретения

Роторно-пульсационный аппарат, содержащий ротор, выполненный в виде диска с установленными на его торцах коаксиальными цилиндрами с прорезями и радиальными лопатками шириной, равной ширине ротора, и статор, в котором прорези в коаксиальных цилиндрах, расположенных по разные стороны от диска ротора, смещены одна относи,тельно другой, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса обработки жидкотекучей среды, диск ротора выполнены с окнами, s которых расположены радиальные лопатки, соединенные с диском посредством перемычек, при этом прорези .цилиндров статора, расположенные с разных сторон диска ротора, смещены одна относительно другой на половину

55 шага.

1813543

11

Фиг,1

1813543

1813543

Составитель Н.Федорова

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор 3.Хорина

Заказ 1800 . Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул. Гагарина, 101