ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ РОТОРНОГО ТИПА Российский патент 2005 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к пульсационным аппаратам роторного типа и может найти применение в производствах химической технологии и нефтепереработки, в пищевой промышленности, в целлюлозно-бумажной промышленности и т.п.

Известно устройство - роторный аппарат (см. А.С. СССР №1479088, МКИ⁴ B 01 F 7/28, 7/00), содержащее корпус с входным и выходным патрубками, цилиндрический статор с прорезями и перемычками и ротор с радиальными каналами, образованными лопастями. Недостатком данного устройства является то, что оно имеет сравнительно малую эффективность, обусловленную малым временем пребывания обрабатываемой среды в аппарате, за счет реализации обработки в одну ступень.

Известно устройство - роторно-пульсационный аппарат (см. А.С. СССР №1346221, МКИ⁴ B 01 F 7/12), содержащее корпус с патрубками ввода и вывода, в котором размещены концентрично установленные цилиндры ротора и статора, по периметру которых размещены прорези и дополнительные отверстия по периметрам статора и входного патрубка для увеличения времени пребывания обрабатываемой среды в аппарате за счет дополнительной циркуляции. К недостаткам данного устройства следует отнести его относительно низкую эффективность, обусловленную тем, что в аппарате не создаются условия для реализации одного из самых значительных процессов, определяющих качество обрабатываемого продукта-кавитации.

Задачей изобретения является обеспечение глубокой и эффективной обработки среды в аппарате с одновременным воздействием радиальных и тангенциальных пульсаций, устойчивой кавитации и акустической эмиссии.

Задача решается тем, что в роторе и статоре устройства, равномерно в окружном направлении, выполнены радиальные каналы, боковые поверхности которых образованы телами вращения с прямыми линейчатыми образующими, с возможностью пересечения с цилиндрическими поверхностями кольцевых элементов ротора и статора вне пределов толщины дисков, входящих в конструкцию ротора и статора, а оси симметрии указанных каналов выполнены в плоскости симметрии диска ротора, перпендикулярной оси его вращения.

Кроме того, в каждом радиальном канале ротора установлены осцилляторы, выполненные в виде полых радиальных спиц с чередующимися дисками, перпендикулярными к оси радиальных спиц, причем каждый диск расположен внутри кольцевого пространства, образованного внешним и внутренним диаметрами каждого кольцевого цилиндрического элемента ротора, а диаметры дисков выполнены равными диаметрам соответствующих сечений радиальных каналов в направлении перпендикулярном их оси.

Кроме того, диск ротора оснащен съемным ободом, в котором выполнены равномерно расположенные по окружности радиальные отверстия, количество которых равно количеству осцилляторов.

Кроме того, в каналах полых радиальных спиц осцилляторов смонтированы, с возможностью создания напряженного состояния, шпильки, одни из резьбовых концов которых, оснащенные тугой резьбой, ввернуты в ступичную часть ротора, а вторые резьбовые концы шпилек, проходящие через радиальные отверстия в съемном ободе ротора, оснащены гайками с соответствующими контровочными элементами.

Кроме того, радиальные спицы осцилляторов выполнены сплошными, а на концах радиальных спиц выполнена, с возможностью создания напряженного состояния, тугая резьба, посредством которой одни из указанных концов радиальных спиц ввернуты в ступицу ротора, а вторые установлены в отверстиях обода ротора и оснащены гайками с соответствующими контровочными элементами.

Технический эффект от выполнения в роторе и статоре устройства равномерно расположенных каналов, с указанными выше конструктивными особенностями, заключается в том, что боковые поверхности каналов при пересечении с кольцевыми цилиндрическими элементами ротора и статора, вне поверхностей дисков, входящих в конструкцию последних образуют турбулизирующие элементы. На кольцевых цилиндрических элементах статора в виде сегментарных выемок на указанных поверхностях, а на кольцевых цилиндрических элементах ротора соответственно отверстия с сегментарными выемками со стороны диска ротора симметрично. Подобное выполнение турбулизирующих элементов значительно снижает трудоемкость изготовления особенно, если радиальные каналы в роторе и статорах изготавливать одновременно. Кроме того, такое выполнение ротора и статоров обеспечивает необходимый транзитный расход обрабатываемого продукта.

Технический эффект от выполнения в радиальных каналах осцилляторов с указанными конструктивными элементами в виде дисков, перпендикулярных оси радиальных спиц, заключается в том, что каждый радиальный канал разделяется на ряд объемов в соответствии с числом рабочих ступеней в устройстве. В каждом из указанных объемов реализуется процесс кавитации за счет сочетания падающих на диски и отражающихся от них волновых импульсов обрабатываемой в аппарате среды.

Технический эффект от выполнения на диске ротора съемного обода заключается в том, что он обеспечивает условия фиксации осцилляторов в радиальных каналах и способствует созданию предварительного напряжения в шпильках, обеспечивающих крепление осцилляторов в радиальных каналах ротора.

Технический эффект от постановки в радиальных каналах ротора шпилек и их предварительного напряжения при сборке заключается в том, что они являются источником дополнительной акустической эмиссии при работе пульсационного аппарата.

Технический эффект от радиальных спиц осцилляторов, выполненных сплошными с тугой резьбой в зоне ступицы, позволяющей создавать напряженное состояние при монтаже радиальных спиц, заключается в том, что это дает возможность регулировать в достаточно широком диапазоне акустическую эмиссию от дисков осцилляторов при работе аппарата.

Все перечисленные выше факторы создают суммарный технический эффект, позволяющий рационально проводить обработку сред в аппарате с большим временем пребывания в условиях интенсивных импульсных воздействий.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен продольный разрез пульсационного аппарата роторного типа, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1 (по ротору устройства).

Представленный на фиг.1 пульсационный аппарат роторного типа содержит: корпус 1, патрубок входа 2, патрубок выхода 3, двухсторонний ротор 4, приводной вал 5, диск ротора 6, ступицу 7 ротора, обод 8 ротора, кольцевые цилиндрические элементы 9 ротора, двухсторонний статор 10, диски 11 статора, кольцевые цилиндрические элементы 12 статора, радиальные каналы 13 (см. фиг.2), осцилляторы 14, диски 15 осцилляторов (см. фиг.2), шпильки 16, гайки 17, контровочные элементы 18, осевые каналы 19 ступицы ротора (см. фиг.2).

Устройство работает следующим образом.

При возникновении крутящего момента на приводном валу 5 ротор 4 приходит во вращение, через входной патрубок 2 в аппарат поступает обрабатываемая среда, которая посредством каналов 19 ступицы 7 делится на два потока и за счет действия центробежных сил, сквозь радиальные и осевые зазоры между ротором 4 и статорами 10, последовательно попадает в камеры, образованные боковыми поверхностями радиальных каналов 13 и дисков 15 осцилляторов 14, где рабочая среда подвергается воздействию пульсационного давления и кавитации. После прохода первой ступени камер по радиальным и осевым зазорам между цилиндрическими кольцевыми элементами 9 ротора 4 и элементами 12 статора 10 обрабатываемая среда проходит в следующую ступень устройства, затем последовательно до выходного патрубка 3, через который указанная среда выводится из аппарата. Шпильки 16, установленные в радиальных каналах 13 ротора 4 с предварительным напряжением, которое обеспечивается тарированной затяжкой при сборке ротора 4 изделия, в процессе работы являются дополнительным источником акустической эмиссии и способствуют более глубокой обработке среды.

Пульсационное давление обеспечивается периодическим перекрытием сегментарных участков в кольцевых цилиндрических элементах 9 и 12 ротора 4 и статоров 10.

Таким образом, данное изобретение обеспечивает необходимый транзитный расход обрабатываемого продукта, реализует процесс кавитации за счет сочетания падающих на диски и отражающихся от них волновых импульсов обрабатываемой в аппарате среды, обеспечивает условия фиксации осцилляторов в радиальных каналах и способствует созданию предварительного напряжения в шпильках, обеспечивающих крепление осцилляторов в радиальных каналах ротора, что является источником дополнительной акустической эмиссии, дает возможность регулировать в достаточно широком диапазоне акустическую эмиссию от дисков осцилляторов при работе пульсационного аппарата.

Изобретение относится к пульсационным аппаратам роторного типа и может найти применение в производствах химической технологии и нефтепереработки, в пищевой промышленности, в целлюлозно-бумажной промышленности и т.п. Аппарат содержит корпус, внутри которого смонтированы двухсторонний ротор и двухсторонний симметричный ротору статор. В роторе и статоре устройства выполнены равномерно расположенные по окружности радиальные каналы, боковые поверхности которых образованы телами вращения с линейчатыми образующими, с возможностью пересечения с кольцевыми цилиндрическими элементами, выполненными на смежных поверхностях ротора и статора, вне пределов толщины дисков, входящих в конструкцию ротора и статора. В радиальных каналах ротора на шпильках закреплены осцилляторы, выполненные в виде полых спиц с поперечными оси спиц дисками. Радиальные спицы осцилляторов могут быть выполнены сплошными. Устройство позволяет наряду с импульсной обработкой динамическим давлением воздействовать на обрабатываемую среду кавитацией и акустической эмиссией, что обеспечивает более глубокую и эффективную обработку среды в аппарате. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пульсационный аппарат роторного типа, содержащий корпус с патрубками входа и выхода обрабатываемого продукта, внутри которого смонтированы двухсторонний ротор, установленный на приводном валу, выполненный в виде диска с ободом и содержащей осевые каналы ступицы, на боковых поверхностях которого концентрично между собой и осью вращения ротора выполнены кольцевые цилиндрические элементы, и двухсторонний симметричный ротору статор, выполненный в виде дисков с аналогичными ротору кольцевыми цилиндрическими элементами на смежных с ротором сторонах, с возможностью размещения указанных элементов статоров в межкольцевых пространствах аналогичных элементов ротора с определенными радиальными и осевыми зазорами относительно друг друга, отличающийся тем, что в роторе и статоре устройства равномерно в окружном направлении выполнены радиальные каналы, боковые поверхности которых образованы телами вращения с прямыми линейчатыми образующими с возможностью пересечения с цилиндрическими поверхностями кольцевых элементов ротора и статора вне пределов толщины дисков, входящих в их конструкцию, а оси симметрии указанных каналов выполнены в плоскости симметрии диска ротора, перпендикулярной оси его вращения.2. Пульсационный аппарат роторного типа по п.1, отличающийся тем, что в каждом радиальном канале ротора установлены осцилляторы, выполненные в виде полых или сплошных радиальных спиц с чередующимися дисками, перпендикулярными оси радиальных спиц, причем каждый диск расположен внутри кольцевого пространства, образованного внешним и внутренним диаметрами каждого кольцевого цилиндрического элемента ротора, а диаметры дисков выполнены равными диаметрам соответствующих сечений радиальных каналов в направлении, перпендикулярном их оси.3. Пульсационный аппарат роторного типа по п.1, отличающийся тем, что диск ротора оснащен съемным ободом, в котором выполнены равномерно расположенные по окружности радиальные отверстия, количество которых равно количеству осцилляторов.4. Пульсационный аппарат роторного типа по п.2, отличающийся тем, что в каналах полых радиальных спиц осцилляторов смонтированы с возможностью создания напряженного состояния шпильки, одни из резьбовых концов которых, оснащенные тугой резьбой, ввернуты в ступичную часть ротора, а вторые резьбовые концы шпилек, проходящих через радиальные отверстия в съемном ободе ротора, оснащены гайками с соответствующими контровочными элементами.5. Пульсационный аппарат роторного типа по п.2, отличающийся тем, что на концах сплошных радиальных спиц осцилляторов выполнена с возможностью создания напряженного состояния тугая резьба, посредством которой одни из указанных концов радиальных спиц ввернуты в ступицу ротора, а вторые установлены в отверстиях обода ротора и оснащены гайками с соответствующими контровочными элементами.