РОТОРНО-ИМПУЛЬСНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2002 года по МПК B06B1/20 

Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, нефтяной, фармацевтической, пищевой, машиностроительной, горно-добывающей и других отраслях промышленности для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов.

Известна динамическая сирена, содержащая входной и выходной патрубки, ротор и статор, выполненные в виде тел вращения и снабженные отверстиями, причем отверстия в статоре расположены по образующей, а в роторе сдвинуты по дуге его внешней поверхности на постоянную величину (а.с. 732026, СССР, МКИ В 06 В 1/20. Динамическая сирена).

Известен роторный аппарат, содержащий роторный и статорный диски с зубчатыми элементами, размещенными по чередующимся концентрическим окружностям, причем зубчатые элементы одного из дисков выполнены со смещением по концентрическим окружностям на угол α = 2π/m•n, где m - число секторов, образуемых элементами на соответствующем диске, n - число концентрических окружностей соответствующего диска (а.с. 921611, СССР, кл. В 01 F 7/26. Роторный аппарат).

Недостатком данных устройств является недостаточная обоснованность величины смещения каналов относительно друг друга.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы аппарата.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в роторно-импульсном аппарате, содержащем корпус, коаксильно установленные в корпусе ротор и статор с двумя цилиндрическими боковыми стенками, в которых выполнены сквозные радиальные каналы, причем каналы во внешней стенке статора соосны вдоль радиальной оси с каналами во внутренней стенке статора, а каналы во внешней стенке ротора выполнены со сдвигом относительно каналов во внутренней стенке ротора, выбираемом из интервала (a/4-3a/4) в окружном направлении в сторону вращения ротора, где a - ширина каналов ротора и статора.

На фиг. 1 показан общий вид аппарата, продольный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 представлен характер зависимости от времени гидравлического сопротивления пары ближайших друг к другу в данный момент времени каналов ротора и статора и отмечены характерные моменты времени. Данная пара каналов называется прерывателем. На оси времени отмечены следующие характерные моменты времени (фиг.3): t₀ - начальный момент времени, соответствующий максимальному значению коэффициента гидравлического сопротивления системы двух каналов, другими словами, стартовый момент, начиная с которого коэффициент гидравлического сопротивления прерывателя начинает уменьшаться; t₁ - момент, соответствующий минимальному (изо всех возможных при данных величинах зазора и ширины каналов) значению коэффициента гидравлического сопротивления; t₂ - момент, соответствующий первой четверти интервала времени, когда коэффициент гидравлического сопротивления увеличивается; t₃ - момент, соответствующий середине интервала времени, в течение которого коэффициент гидравлического сопротивления увеличивается; t₄ - момент, соответствующий трем четвертям интервала времени, в течение которого коэффициент гидравлического сопротивления увеличивается; t₅ - момент, соответствующий окончанию интервала времени, в течение которого коэффициент гидравлического сопротивления увеличивается, в этот момент времени коэффициент гидравлического сопротивления прерывателя снова достигает максимального значения.

Аппарат содержит корпус 1 (фиг.1), рабочую камеру 2, концентрично установленные в корпусе 1 неподвижный полый статор 3 с двумя боковыми стенками 4 и 5 с каналами соответственно 6 и 7, выполненный с возможностью вращения полый ротор 8 с двумя боковыми стенками 9 и 10 с каналами соответственно 11 и 12, вал ротора 13, входной 14 и выходной 15 патрубки, входную полость 16, при этом каналы 11 в боковой стенке 9 ротора 8 выполнены со сдвигом, равным a/2 в направлении вращения ротора относительно каналов 12 в боковой стенке 10 ротора 8, где a - угловая ширина каналов ротора и статора.

Аппарат работает следующим образом. Жидкая смесь подается по входному патрубку 14 во входную полость 16, далее через каналы 12 ротора 8 и каналы 7 статора 3, проходит через канал 11 ротора 8 и канал 6 статора 3 и выводится в рабочую камеру 2. В процессе перемещения обрабатываемой жидкости по каналам ротора и статора при расположении каналов 7 и 12 в боковых стенках ротора 8 напротив друг друга, каналы 11 в боковой стенке 9 ротора 8 и каналы 6 в боковой стенке ротора 4 статора 3 расположатся так, как показано на фиг.2, т. е. правый край канала 6 статора совпадает с серединой канала 11 ротора - это соответствует взаимному расположению каналов ротора и статора на фиг.3 (положение, соответствующее моменту времени t₃). При этом на этапе возрастания гидравлического сопротивления (т.е. в интервале времени от t₁ до t₅) жидкость, протекающая по каналам 6 и 11, получает дополнительное воздействие давления от внешнего источника (насоса), передаваемого через совмещенные каналы 12 ротора 8 и каналы 7 статора 3. Поэтому влияние увеличивающегося гидравлического сопротивления (на этапе от t₁ до t₅ на фиг.3) ослабляется, и при течении обрабатываемой среды через каналы она дополнительно разгоняется, а генерируемые при таком разгонно-тормозном течении импульсы ускорения и давления увеличиваются. Этот эффект максимален при соблюдении условия, при котором каналы во внешней боковой стенке ротора выполнены со сдвигом, равным а/2 в направлении вращения ротора, где а - угловая ширина каналов ротора и статора. Такой сдвиг соответствует взаимному расположению каналов ротора и статора в момент времени t₃ на фиг.3.

При иной величине сдвига, но не выходящей за пределы интервала (а/4-3a/4), что соответствует моментам времени, укладывающимся в интервале времени (t₂, t₄), влияние сдвигового (сдвинутого) расположения каналов несколько снижается, но остается существенным (максимальное значение скорости, достигаемое благодаря "сдвинутому" расположению каналов в стенках ротора и статора уменьшается не более чем на 15-20%).

В результате жидкая смесь подвергается воздействию импульсов давления, способствующих интенсификации физико-химических процессов в обрабатываемой жидкости.

Использование в химической, нефтяной, фармацевтической, пищевой, машиностроительной, горно-добывающей и других отраслях промышленности для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов. Сущность: в роторно-ипульсном аппарате, содержащем корпус, коаксиально установлены в корпусе ротор и статор с двумя цилиндрическими боковыми стенками, в которых выполнены сквозные радиальные каналы. Каналы во внешней стенке статора соосны вдоль радиальной оси с каналами во внутренней стенке статора. Каналы во внешней стенке ротора выполнены со сдвигом относительно каналов во внутренней стенке ротора, выбираемым из интервала (а/4-3а/4) в окружном направлении в сторону вращения ротора, где а - ширина каналов ротора и статора. Технический результат: повышение эффективности работы аппарата. 3 ил.

Роторно-импульсный аппарат, содержащий корпус, коаксиально установленные в корпусе ротор и статор с двумя цилиндрическими боковыми стенками, в которых выполнены сквозные радиальные каналы, отличающийся тем, что каналы во внешней стенке статора соосны вдоль радиальной оси с каналами во внутренней стенке статора, а каналы во внешней стенке ротора выполнены со сдвигом относительно каналов во внутренней стенке ротора, выбираемым из интервала (а/4-3а/4) в окружном направлении в сторону вращения ротора, где а - ширина каналов ротора и статора.