РОТОРНЫЙ АППАРАТ ГИДРОУДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ "АРГУС" Российский патент 1995 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к помольно-смесительному оборудованию и может быть использовано для диспергирования и эмульгирования рудных и нерудных материалов в различных отраслях промышленности.

Известен роторный аппарат для диспергирования грубодисперсных суспензий, содержащий корпус, внутри которого концентрично установлены с радиальным зазором ротор и статор с окнами в боковых стенках, образованных плоскими поверхностями [1]
В аппарате данной конструкции имеются условия возникновения прямого гидравлического удара и гидродинамической кавитации. Однако гидравлические удары в узких боковых окнах ротора, образованных плоскими поверхностями прямоугольных призм, получаются слабыми. Гидродинамическая кавитация, образующаяся в статоре, незначительна из-за постоянного сечения окон по всей толщине статора.

Наиболее близким к предлагаемому является роторный аппарат гидроударного действия, содержащий корпус, внутри которого концентрично установлены ротор и статор с щелями (каналами) в боковых стенках. Причем каналы (щели) ротора выполнены в виде дозвуковых сопел, сужающихся в сторону статора. Щели (каналы) последнего выполнены расширяющимися в сторону корпуса и имеют вогнутые поверхности [2]
Выполнение каналов ротора в виде дозвуковых сопел обеспечивает значительный первичный гидравлический удар. Однако конфигурация дозвуковых сопел ограничивает возможности аппарата, а именно не позволяет измельчать материалы твердостью более 7 ед. по шкале Мооса, т.е. возникающий импульс давления недостаточен для разрушения измельчаемых твердых частиц.

Цель изобретения расширение сферы деятельности аппарата, повышение эффекта гидродинамической кавитации.

Цель достигается тем, что в роторном аппарате гидроударного действия, включающем корпус, внутри которого концентрично установлены ротор и статор с каналами в боковых стенках, каналы ротора выполнены в виде бумеранга и расположены с шагом, равным (1,40-1,45)R, где R радиус ротора.

Сущность изобретения заключается в усилении амплитуды собственных колебаний частиц измельчаемого материала.

Выполнение каналов ротора в виде бумеранга и расположение их с заявляемым шагом обеспечивает совокупное влияние прямых гидравлических ударов и двойной гидродинамической кавитации, возникающей на входе в каналы ротора и на выходе из статора, на измельчаемый материал, необходимое и достаточное для разрушения твердых частиц данного материала.

Расположение каналов в роторе друг от друга на расстоянии, меньшем 1,40R, не создает высокого эффекта гидродинамической кавитации.

Расстояние между каналами ротора большее, чем 1,45R, недостаточно для образования необходимого значения импульсов давления, так как каналы в этом случае приобретают плавную изогнутую поверхность.

На фиг. 1 изображен роторный аппарат гидроударного действия "АРГУС", разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Роторный аппарат гидроударного действия "АРГУС" содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса коаксиально друг другу установлены ротор 4 и статор 5. Статор имеет отверстия 6, расширяющиеся в сторону корпуса 1 (конфузоры). Ротор снабжен лопастями 7, изогнутыми по ходу вращения ротора. Каждая пара соседних лопастей образует каналы 8 переменного сечения (дозвуковые сопла), сужающиеся в сторону статора и выполненные в виде бумеранга с выходными отверстиями 9. Каналы расположены в роторе с шагом (1,40-1,45)R, где R радиус ротора.

Роторный аппарат "АРГУС" работает следующим образом.

Однородную суспензию (например, из воды и гранита щебеночного в соотношении 2:1) подают по входному патрубку 2 в корпус 1 в каналы 8 и на лопасти 7 ротора 4. При вращении ротора (по стрелке, фиг.2) лопасти 7 сообщают суспензии центробежную и тангенциальную скорости, которые увеличиваются по мере продвижения суспензии по сужающимся каналам (соплам) 8. По мере увеличения скорости гетерогенного потока (суспензии) давление падает. Максимальное значение скорости движения потока и его минимальное значение давления наблюдаются в устье сопла на границе зазора ротор-статор. В зонах А, расположенных в начале каналов (сопел) (фиг.2), имеет место гидродинамическая кавитация, которая образуется за счет бумеранговой конфигурации каналов. Гидродинамическая кавитация дополнительно интенсифицирует диспергирование потока суспензии.

В момент перекрывания выходного отверстия 9 дозвукового сопла стенкой статора происходит повышение давления возникает прямой гидравлический удар устойчивая турбулентность, т. е. сжимающее усилие через воду передается на твердые частицы гранита щебеночного. Затем отверстие 9 ротора и отверстие 6 статора совмещают. Сжимающее усилие с твердых частиц суспензии снимается, и поток суспензии, получивший высокую кинетическую энергию в дозвуковых соплах (каналах 8) ротора, попадает в расширяющиеся отверстия 6 (конфузоры) статора. Здесь скорость суспензии понижается, давление резко возрастает, возникает гидродинамическая кавитация (вторичный гидравлический удар). В конфузорах твердые частицы получают дополнительное разрушение от воздействия захлопывающихся пузырьков воды в кавитационных зонах Б конфузора (фиг.2).

При перекрывании выходных отверстий ротора стенками статора с заданной частотой за счет возникающих прямых гидравлических ударов происходит интенсивное измельчение твердых частиц суспензии. Диспергированная суспензия из статора поступает к выходному патрубку 3 и выводится из аппарата.

Данная конструкция аппарата позволяет увеличить эффект измельчения в 2-3 раза.

Использование: помольно-смесительное оборудование, диспергирование и эмульгирование рудных и нерудных материалов в различных отраслях промышленности. Аппарат включает корпус, внутри которого концентрично установлены ротор и статор с каналами в боковых стенках. Повышение эффекта гидродинамической кавитации достигается тем, что каналы ротора изогнуты в форме бумеранга и расположены с шагом (1,40 1,45)R, где R радиус ротора. 2 ил.

Роторный аппарат гидроударного действия, включающий корпус, внутри которого концентрично установлены ротор и статор с каналами в боковых стенках, отличающийся тем, что каналы в роторе изогнуты в форме бумеранга и расположены с шагом (1,40 1,45)R, где R радиус ротора.