Роликовый диспергатор Советский патент 1990 года по МПК B01F7/28 

Изобретение относится к химическому и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к оборудованию по производству и применению химических средств защиты растений с использованием методов гщфоакусшического воздействия и механической активации на гетерогенные рабочие средЫо

ЦеЛь изобретения - повьшение ка- чества диспергирования путем использования эффектов кавитации и объемного вытеснения при упрощении конструкции

На фигр схематически изображен диспергатор, продольньй разрез; на фиго2 - разрез А-А на фиго на фигоЗ - показана схема всасывания, сжатия, выкида, направление движения и перетока нагнетаемого потока; на фиг,4 - расп 6ложение роликового дис- пергатора в емкости и схема движения в ней рабочей средыо

Роликовый диспергатор состоит из корпуса 1 и крьшки 2о На внутренней поверхности корпуса 1 выполнена эксцентричная его оси poли coвaя дорожка Зо В корпусе I выполнены канал 4 для подвода рабочей среды в рабочую зону роликов 5 и расточка 6 под уплотне- ния, подшипник 7 и соединение со штангой 8о В корпусе 1 размещен приводной вал 9, на котором жестко закреплен ротор 10, снабженный радиальными пазами 11 под ролики 5 о Ролики 5 выполнены пустотелыми для обеспечения принудительного барботажа в них жидкости и размещены в радиальных пазах 11 и между торцами крышки 2 и копуса I с зазором 0,05-0,50 мм для ка витационного перетока рабочей среды из одной части рабочей зоны роликов Б другуюо

Зазор 0,05-0,5 мм является оптимальным с точки зрения обеспечения рабочего цикла: всасывания, сжатия, кавитационного перетока рабочей среды и вык ща ее из рабочей зоны роликов IS потребителюо Увеличение зазора снижает эффективность кавитационного диспергирования, уменьшение зазора ведет к увеличению энергозатрат и снижению работоспособности дисперга- тора,

В крьш1ке 2 вьшолнены отверстия 12 для отвода рабочей среды из рабочей зоны роликов к потребителю,, В случае выполнения роликового диспергатора в погружном варианте в крьппке 2 реко

О Q

5 Q

5

мендуется выполнить канал 13, а в корпусе 1 - канал 14 дпя обеспечения восходяще-нисходящего движения рабочей среды в емкости 15о

В случае выполнения роликового диспергатора в выносном варианте каналы 4, 14 и отверстия 12 снабжаются штуцерами (не показаны) для соединения с источником рабочей среды и потребителем готовой продукции

Роликовый диспергатор работает следующим образомо

ПРИ вращении ротора 10 от приводного вала 9 ролики 5 прижимаются центробежной силой к эксцентричной роликовой дорожке 3 и, проскальзывая в радиальных пазах 1, катятся по ней, осуществляя раздавливание твердых компонентов рабочей средЫо За счет эксцентриситета роликовой дорожки 3 происходит периодическое возвратно- поступательное перемещение роликов 5 в радиальных пазах 11 ротора 10с, Нри этом свободные от роликов 5 объемы радиальных пазов 11 и объемы 16 (фиго2) изменяются от минимума до максимума за один оборот ротора 10о

При увеличении объемов радиальных пазов 11 и объемов 16 через каналы 4 происходит всасывание рабочей среда, переток ее по торцовым и радиальным зазорам между роликами 5 и контакти- РУЮЩЙ1ЧИ с ними элементами ротора 10, корпуса I и крьш1ки 2 и заполнение объемов 16, радиальных пазов 11 и пустот роликов 5 рабочей средой (фиг,3)о

При уменьшении объемов 16 радиальных пазов 11 происходит сжатие рабочей среды , схлопывание образовавшихся при всасывании каверн, кавита- ционный переток рабочей среда по торцовым и радиальным зазорам между роликами 5 и контактирующими с ними элементами ротора 10, корпуса I и крьш1ки 2 на выход через отверстие 12 и/или в каналы 13, 14 и в емкость 15о При этом происходит естественная щелевая фильтрация суспензии, отбрасывание крупных частиц к периферии и раздавливание их о Если частицы не дробятся и/или образуют наклеп, то при накатьшалии на них роликов 5, по следние утопают в радиальных пазах .По Между роликовой доройэсой 3 и роликами 5 образуется щелевой зазор В этот зазор с высокой скоростью устремляется всасываемая или нагнетавмая рабочая среда, которая за счет сдвиговых напряжений разрушает наклеп или выбивает недробимые частиц на повторньй размоло

Выполнение роликовой дорожки непосредственно на корпусе упрощает конструкцию и технологию изготовления роликового диспергатора, исключает неорганизованный переток жидкости из одной герметичной камеры в другую (по сравнению с вариантом вставного размольного кольца) по местам сопряжения вставного размольного кольца с корпусомо Кажущийся вы- игрьш в долговечности роликового диспергатора, например за счет замены изношенного размольного кольца новым, необоснован, так как вместе с изношенным кольцом необходимо менять и ролики, а также корпус и крьшку из-за износа их торцовых стенок

I

Выполнение роликов пустотелыми

обеспечивает трл основных функции; кавитационгплй переток жидкости через торцовые зазоры между корпусом и роликами, а также между роликами и крышкой из зоны повышенного да.вления в зону пустот ролика и на выход: это обеспечивает кавитационнуго обработку продукта в пустота; роликов: смешение рабочей среды з пустотах роликов за счет барбота ка происходящего при качении роликов по эксцентричной роликовой дорожке и вращении их вокруг своей оси; при этом ..возникающее центробелсное поле отбрасывает частицы к торцам К9рпуса и крышки, Тое в зону интенсивного кавитацион- ного и истирающего воздействия, что повьшгает качество Д11спергированияj и, наконец, функцию золотника: это исключает потребность в специальном распределительном устройстве, что уп- рощает кокструкциюо

Эксцентричная роликовая дорожка служит для засасывания и выталкивания среды в результате образования камер переменного объема, а также для. выполнения роли наковальни (а ролики - молотка)„ что обеспечивает раздшзливание твердых частичек, попавших между дорожкой и роликамио Это повышает качество диспергирования о Ка витационньй эффект возникает при образовании камер переменного объема -Однако вид кавитации и, следовательно, эффект от нее разли гяыйо

В зоне всасывания (фигоЗ) возникает вакуумная кавитация, Тое происходит вскипание жидкости с образова- нием больших газовых пузырьков - каверн j которые не схлопываются и, следовательно, не оказывают разрушающего воздействия о

В зоне сжатия происходит повыше- 10 ние давления и, следовательно, схло- пывание каверн Это вызьшает обилие кумулятивных микроструек, которые, двигаясь со скоростями 800-1000 м/ч, вызывают большие сдвиговые напряже- 15 ния и разрушение частичек рабочей средыо

В зоне выхода действует в основном струйная кавитация, рабочая среда из зоны схлтия через торцовые за- 20 зоры между роликами и , ро- ликаш и крьшкой впрыскивается в зоны пустот роликов5 осуществляя в основном кавитацноннлчо обработку рабочей среды в замкнутом объеме о При 25 этом схлопыБание №псрокаве.рн вляется за счет соударения струга друг с другом и со степка ;и аппарата.,

Прм качении роликов по эксцен7оич- ной роликовой ;торол кг Бог:мсжны ;,аог-- 30 гаиия роликов на твердые частицы обрабатываемой средето При этом мелсду эксцентричной ролтсовой дорожкой и роликами образуется зазор равный размеру дисперсии Через этот зазор, 22 а также через торцовые зазоры между

роликами и корпусом, роликами и крьои- кой возможно струйное истечетпге из зоны новьшенного давления в зону с меньшим да1зле не -, н том числе и в зо4Q зону всасывания и этом случае в зоне всась:вания также пр01чсходит ка- витационная обработка рабочей средЫо Таким образом, кавита1 ион)-1ая обработка Jaтepиaпa осуществляется во

д5 всех зонах, носит общий характер .Однако эффективность кавитацион- ной обработки по збна.ь различнгШа

Эффективность кавитадпокной обработки зависит не только от зоны, но

0 и от. величины зазо1)а. При очень маленьких зазорах (мепг-е 0,05 мы) увеличивается эффективность каи}1тацион- ной обработки в зок е сжати.ч (за счет повывления статического да Хтения), 2 но снижается з зонах выхода и всасывания Одновре ;енг1о резко Еозрастают энергозатраты и температура рабочей средЫ; Все это делает БЬ5пол1ге.ние зазора менее 0,05 мм нежелательным.,

При очень больших зазорах (более 0,5 мм) снижается-эффективность кави- тациониой обработки в зоне сжатия и увеличивается в зонах выхода и всасывания за счет более мощных струйных перетоков среды из зоны повышенного давления в зону пониженного давленияU

.

Таким образом, зазор 0,05-0,5 мм

является оптимальным для каждой зоныо

Эффективность изобретения заключается в отсутствии дополнит ел ьныз{ нагнетательных устройств, так как роликовый диспергатор оам работает как объемный нагнетатель, простоте конструкции}- возможности простого регулирования тонины помола и размола неДробимых частиц, например, путем увеличения числа оборотов ротора 10 и, следовательно, величины раздавливающей центробежной силы, действующей на ролики 6, использование эффектов механического разрушения и гидродина- мической кавитации, барботажа рабочей среды в пустотах роликов 6, высоких давлений и скоростей перетекающих струй для самоочистки роликового диспергатора от наклепов, использование эффекта схлопывагацихся под большим давлением каверн и эффекта щелевой фильтрации позволяет получат продукцию высокого качества

Формула изобретения

Роликовый диспергатор, содержащий установленный в корпусе с крьш1кой ротор с.размещенными в его пазах роликами, контактирующими с роликовой дорожкой и установленными между торцами корпуса и крьшки с зазором, каналы для подвода и отвода среды, о т личающийся тем, что, с целью повьшгения качества диспергирования путем использования эффектов кавитации и объемного вытеснения при упрощении конструкции, роликовая дорожка размещена на внутренней поверхности корпуса эксцентрично его оси, при этом ролики выполнены пустотелыми и зазор между роликами и торцами крьшки и корпуса составляет 0,05 - 0,50 ммо

Изобретение относится к роликовым диспергаторам и позволяет повысить качество диспергирования путем использования эффектов кавитации и объемного вытеснения при упрощении конструкции. Диспергатор содержит ротор 10 с установленными в его пазах роликами 5. На внутренней поверхности корпуса 1 размещена роликовая дорожка 3 эксцентрично оси корпуса. Ролики 5 выполнены пустотелыми и установлены с зазором между ними и торцами крышки и корпуса, равным 0,05-0,5 мм. 4 ил.

/

г. /

-3 --5

Составитель Но Федорова П

f± Lf:2± l J f - - корректор в,гирняк

1 г .

ВНИИПЙ государственного «ета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комб:;:Г ;;1;;;; :т: ; ; : т; ™

Ю