РОТОРНЫЙ ГИДРОУДАРНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2014 года по МПК B02C13/20 B01F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в других отраслях для диспергирования, смешивания, приготовления суспензий, эмульгирования различных веществ, а также для приготовления водоугольной суспензии (ВУС).

Известно устройство для тонкого диспергирования и эмульгирования, "роторно-пульсационный аппарат" (РПА), включающее корпус, внутри которого по входному центральноосевому патрубку подается подлежащая обработке среда. Ротор и статор в таком устройстве перфорированы и установлены коаксиально с небольшим зазором. Выход подвергающегося обработке продукта осуществляется в радиальном направлении через перфорации в рабочих органах. Процесс обработки осуществляется в узких зазорах между поверхностями ротора и статора. Для повышения эффективности обработки и осуществления подачи среды в зону обработки на валу ротора установлены лопасти. Такой аппарат позволяет осуществлять диспергирование и эмульгирование гетерогенных сред [RU 97112767, B01P 5/06, B01P 7/10, опубликовано 10.03.1999].

К основным недостаткам данного устройства относятся: при воздействии на обрабатываемую среду "сдвиговыми" напряжениями в зазорах между поверхностями ротора и статора создается большое гидравлическое сопротивление системы, что влечет за собой большой расход энергии привода вращения ротора и износ рабочих органов, что приводит к снижению производительности обработки среды. Наличие малых зазоров между элементами ротора и статора в том случае, когда таких элементов несколько, не позволяет реализовать резонансный режим работы по гидроударному воздействию на обрабатываемую среду.

Известно близкое по технической сущности устройство для тонкого диспергирования и эмульгирования. Устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками, внутренний ротор с лопастями центробежного насоса и цилиндрическим кольцом, по периметру которого выполнены щелевидные диффузоры, внешний ротор концентрически охватывает внутренний ротор и имеет конфузоры по периметру его цилиндрического кольца. Количество диффузоров и конфузоров взаимосвязано.

Устройство позволяет повысить эффективность приготовления смеси [RU 2138335, B02C 19/00, опубликовано 27.09.1999].

Основным недостатком данного устройства является малая частота импульсов гидроударных нагрузок.

Задачей изобретения является создание устройства, которое позволяет генерировать импульсы с частотой резонансного разрыва частиц, измельчать материал до необходимой тонины помола.

Поставленная задача достигается тем, что роторный гидроударный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, внутренний ротор с лопастями центробежного насоса и цилиндрическим кольцом, по периметру которого выполнены щелевидные диффузоры, внешний ротор противоточного вращения с конфузорами по периметру его цилиндрического кольца, концентрически охватывающего внутренний ротор, и рабочую камеру, дополнительно снабжен цилиндрическими кольцами на внутреннем роторе и на внешнем роторе, по периметру которых расположены диффузоры и конфузоры соответственно, при условии что конфузоры цилиндрического кольца на внешнем роторе выполнены с меньшим диаметром по сравнению с диффузорами цилиндрического кольца на внутреннем роторе.

Снабжение дополнительными цилиндрическими кольцами, по периметру которых выполнены щелевидные диффузоры и конфузоры, на внутреннем и внешнем роторе позволяет более эффективно измельчать материал за один проход.

Конфузоры цилиндрического кольца на внешнем роторе, выполненные с меньшим диаметром по сравнению с дифффузорами цилиндрического кольца на внутреннем роторе, обеспечивают увеличение энергии воздействия гидравлического удара на частицу, что позволяет измельчать материал до необходимой тонины помола.

Изобретение поясняется графически на чертеже.

Заявляемое устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, внутренний ротор 4 с лопастями центробежного насоса 5 и цилиндрическими кольцами 6, 7, по периметру которых выполнены щелевидные диффузоры 8, 9, внешний ротор 10 противоточного вращения с цилиндрическими кольцами 11, 12, по периметру которых выполнены конфузоры меньшего диаметра 13, 14, и рабочую камеру 15.

Количество диффузоров и конфузоров и их разность (К₁- $${К}_1^1$$ -К₂- $${К}_2^1$$ ) целесообразно выбирать четными для баланса гидроударных нагрузок на оси роторов.

Роторный гидроударный аппарат работает следующим образом.

Предварительно измельченный материал до крупности 12 мм, смешанный в необходимой пропорции с водой и добавками в репульпаторе, подают через входной патрубок 2 в аппарат. Лопастями центробежного насоса 5 суспензия разгоняется в направлении диффузоров 8. В момент перекрывания выходного отверстия диффузоров 8 с входными отверстиями конфузоров 13 скорость движения потока суспензии резко снижается, происходит гидравлический удар, сжимающие усилия через воду передаются на частицы суспезии, деформируя их.

В момент совмещения отверстий диффузоров 8 и конфузоров 13 нагрузка снимается, и частицы восстанавливают свою форму. При выходе из диффузоров 8 в направлении конфузоров 13, частицы получают дополнительное разрушение от воздействия схлапывающихся пузырьков жидкости в кавитациоппых зонах конфузоров, происходит второй гидравлический удар.

Помимо диффузоров 8, частицы проходят через диффузоры 9, попадая в конфузоры 14, но за счет уменьшения диаметра конфузоров 14 и увеличения их количества на внешнем роторе, частицы, проходя через меньший диаметр, подвергаются дополнительному разрушению, при этом энергия воздействия гидравлического удара увеличивается.

Технический результат заключается в дополнительном воздействии гидравлического удара на измельчаемый материал за один проход, а также серии резонансных нагрузок в режиме "сжатие-разряжение", что приводит к быстрому разрушению частиц измельчаемого материала.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в других отраслях для диспергирования, смешивания, приготовления суспензий, эмульгирования различных веществ, а также для приготовления водоугольной суспензии. Роторный гидроударный аппарат содержит корпус (1) с входным (2) и выходным (3) патрубками, рабочую камеру (15), внутренний ротор (4) с лопастями центробежного насоса (5) и цилиндрическим кольцом (6). По периметру цилиндрического кольца (6) выполнены щелевидные диффузоры (8). Внешний ротор (10) противоточного вращения концентрически охватывает внутренний ротор (4). Внешний ротор (10) выполнен с конфузорами (13) по периметру его цилиндрического кольца (11). Роторный гидроударный аппарат дополнительно снабжен цилиндрическими кольцами (7, 12) на внутреннем роторе и на внешнем роторе, по периметру которых расположены диффузоры (9) и конфузоры (14) соответственно. Конфузоры цилиндрического кольца на внешнем роторе выполнены с меньшим диаметром по сравнению с диффузорами цилиндрического кольца на внутреннем роторе. Дополнительное воздействие гидравлического удара на измельчаемый материал за один проход, а также серии резонансных нагрузок в режиме сжатие-разряжение приводят к быстрому разрушению частиц измельчаемого материала. 1 ил.

Роторный гидроударный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, внутренний ротор с лопастями центробежного насоса и цилиндрическим кольцом, по периметру которого выполнены щелевидные диффузоры, внешний ротор противоточного вращения с конфузорами по периметру его цилиндрического кольца, концентрически охватывающего внутренний ротор, и рабочую камеру, отличающийся тем, что устройство дополнительно снабжено цилиндрическими кольцами на внутреннем роторе и на внешнем роторе, по периметру которых расположены диффузоры и конфузоры соответственно, при условии что конфузоры цилиндрического кольца на внешнем роторе выполнены с меньшим диаметром по сравнению с диффузорами цилиндрического кольца на внутреннем роторе.