Роторно-пульсационный аппарат Советский патент 1983 года по МПК B01F7/28 

Изобретение относится к смесительной технике и может быть использовано в процессах эмульгирования, диспергирования и массообмена в металлургической, химической и других отраслях промышленности. Известен аппарат, состоящий из корпуса со всасывающим и нагнетательным патрубками, внутри которого расположено перемещивающее устройство в виде статора и ротора. Прорези в стенках статора и ротора выполнены в один ряд. Для повышения эффективности воздействия на обрабатываемую среду введен источник дополнительных осевых пульсаций жидкости. Статор снабжен специальным приводом, сообщающим ему возвратно-поступательное движение 1. Наличие дополнительного привода значительно усложняет конструкцию (увеличивается количество сопряженных деталей, количество уплотнений и т. д.). Кроме того, в этом аппарате нельзя изменять амплитуду колебаний стержней. Известен также роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус с нагнетательным патрубком и камерой ввода, в которой размещен всасывающий патрубок, установленные в корпусе ротор и статор в виде концентричных цилиндров с прорезями и средство создания дополнительных пульсаций в виде упругой кольцевой пластины. Пластина установлена в статоре, а прорези на роторе и статоре размещены по обе ее стороны, причем в статоре расположены в щахматном порядке, а в роторе - Прут против друга 2. Обрабатываемая среда непрерывно проходит через полностью залитый работающий аппарат. Быстро вращающийся ротор с отверстиями поочередно то в первой, то во -второй камерах перемещивающего устройства перекрывает прорези в стенках статора. В результате этого, кроме радиальных пульсаций давления, возникают осевые пульсации в замкнутом объеме. Последние заставляют колебаться упругую кольцевую пластину, которая вынуждает пульсировать ереду в осевом направлении. Указанная конструкция аппарата позволяет установить в его корпусе только один статор и один ротор, что резко снижает количество радиальных пульсаций и эффективность обработки. Кроме того, при работе на агрессивных и абразивных средах пластина быстро изнашивается. Амплитуду осевых колебаний в таком аппарате регулировать невозможно. Цель изобретения - повыщение эффективности и надежности работы аппарата. Указанная цель достигается тем, что в роторно-пульсационном аппарате, содержащем корпус с нагнетательным патрубком и камерой ввода, в которой размещен всасывающий патрубок, установленные в корпусе ротор и статор в виде концентричных цилиндров с прорезями и средство создания дополнительных пульсаций, средство для создания дополнительных пульсаций соединено трубопроводом с камерой ввода и выполнено в виде соосных дисков с прорезями, один из дисков кинематически связан с ротором и число прорезей в нем кратно числу прорезей в цилиндрах, при этом всасывающий патрубок снабжен обратным клапаном. Кинематическая связь выполнена в виде зубчатой передачи с передаточным отношением, равным единице. Кроме того, количество прорезей в цилиндрах равно количеству прорезей в диске. На чертеже изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез. Аппарат имеет корпус 1 с камерой 2 ввода среды, всасывающим 3 и нагнетательным 4 патрубками. Статор 5 укреплен к корпусу аппарата 1. Ротор 6 установлен на валу 7. Во всасывающем патрубке 3 установлен обратный клапан 8. Средство для создания дополнительных пульсаций 9 имеет золотник, состоящий из неподвижного диска 10 с одной прорезью 11, кинематически связанного с ротором диска 12 с прорезями, установленного на валу 13. Вал ротора 7 и вал диска 13 соединены между собой зубчатой передачей14. Трубопровод 15 соединяет средство 9 с камерой ввода 2. Сборка аппарата производится таким образом, чтобы при совмещении прорезей ротора 6 и статора 5 прорези диска 10 и диска 12 не совпадали, и наоборот, чтобы при несовмещении прорезей ротора и статора прорези в диске 10 и диске 12 совпадали. Положение вращающегося диска дополнительного устройства должно быть в каждый момент времени в строгом соответствии с положением статора и ротора: при отсутствии такого соответстия (либо при постоянной подаче газа, т. е. без дополнительного устройства) при совпадении отверстий статора и ротора газ, поскольку он находится под более высоким давлением, прорывается на выход устройства, задерживая выход гидросмеси. В предлагаемом техническом решении количество прорезей в цилиндрах равно количеству прорезей во вращающемся диске. Кроме предлагаемого варианта возможны еще два. Первый вариант. Количество отверстий в диске в п раз меньше количества прорезей в цилиндре. В этом случае для соединения газовой магистрали с рабочей камерой аппарата в момент несовпадения прорезей статора и ротора, диск должен иметь угловую скорость вращения в п раз больШую, что к увеличению затрат мощности на привод диска в п раз: отношение мощностей в таких случаях пропорционально

пятой степени отношения диаметров дисков и кубу отношения числа оборотов.

Второй вариант. Количество отверстий в диске в п раз больше количества прорезей в цилиндре. В этом случае диск должен иметь угловую -.скорость враш,ения в п раз меньшую, но в п раз увеличивается диаметр диска.

Увеличение же диаметра диска приводит к увеличению размеров конструкции и. увеличению затрат мощности на привод диска в п раз: затраты мощности уменьшаются в п раз за счет уменьшения числа оборотов, по в п раз увеличиваются за счет увеличения диаметра диска.

Поскольку же число отверстий в диске зависит от числа отверстий в цилиндрах, то оптимальным .является предлагаемый вариант: равенство количества прорезей в диске и цилиндре, и, как следствие, передаточное отношение зубчатой передачи равное 1.

Аппарат работает следующим образом.

При совмещении прорезей статора 5 и ротора б обрабатываемая среда через всасывающий патрубок 3 поступает через открытый обратный клапан 8 в корпус аппарата. В этот момент прорезь 11 в диске 10 закрыта вращающимся диском 12, и сжатый газ не поступает в корпус аппарата. Затем при вращении ротора происходит несовмещение прорезей статора 5 и ротора б, а прорезь 11 в диске 10 совпадает с одним из отверстий врац1ающегося диска 12. Сжатый газ поступает через трубопровод 15 в корпус 1 и передает импульс давления на среду, находящуюся в корпусе, при этом обратный клапан 8 закрывается. Изменяя давление сжатого газа можно регулировать

амплитуду пульсации, создаваемых в аппарате.

При этом увеличивается диффузия жидкой фазы в поры частиц твердой фазы; уменьшается толщина пограничного диффузионного сло вокруг частиц твердой фазы; усиливается кавитация (максимальное давление в рабочей зоне устройства за счет подачи импульса давления газа увеличивается, а минимальное давление отверстия остается прежним, так как при совпадении отверстий статора и ротора, что соответствует минимуму давления, отсутствует импульс давления газа, увеличившаяся разность максимального и минимального давлений в рабочей зоне устройства, что приводит к усилению кавитации), которая способствует разрушению поверхностных пленок частиц твердой фазы, способствует диффузии жидкой фазы в поры частиц твердой фазы, изменяет характер диффузионного пограничного слоя вокруг частиц твердой фазы.

Все перечисленные явления ускоряют процессы массообмена между жидкой и твердой фазой гидросмеси.

В предлагаемом аппарате при создании дополнительных пульсаций за счет сжатого газа увеличивается срок службы из-за отсутствия в обрабатываемой агрессивной среде, содержащей абразивные частицы, дополнительных устройств, выполненных в виде стержней или упругой кольцевой пластины. Кроме того, изменяя давление сжатого газа, можно регулировать амплитуду дополнительных пульсаций среды. Это позволяет проводить процессы в оптимальном технологическом режиме и значительно увеличить эффективность работы аппарата.

l.POTOPHO-ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус с нагнетательным патрубкоу и камерой ввода, в которой размещен всасывающий патрубок, установленные в корпусе ротор и статор в виде концентричных цилиндров с прорезями и средство создания дополнительных пульсаций, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности работы аппарата, средство для создания дополнительных пульсаций соединено трубопроводом с камерой ввода и выполнено в виде соосных дисков с прорезями, один из дисков кинематически связан с ротором и число прорезей в нем кратно числу прорезей в цилиндрах, при этом всасывающий патрубок снабжен обратным клапаном. 2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что кинематическая связь выполнена в виде зубчатой передачи с передаточным отнощением, равным единице. 3.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что количество прорезей в цилиндрах равно количеству прорезей в диске. САЭ 05 СО