Устройство для аэрации жидкости Советский патент 1991 года по МПК B01F5/12 B01F13/02 

сти снизу вверх, центрифуга и центробежный насос. На лопатках насоса жестко закреплен прямой усеченный конус, имеющий в меньшем основании диск с наклонными прорезями. Перемычки между прорезями диска имеют угол атаки, равный углу атаки лопаток турбины 11. Над перфорированным элементом на кронштейнах опоры вала жестко закреплен распылитель. На уровне центробежного насоса в корпусе выполнены тангенциальные заборни- ки, связанные трубками с упомянутыми форсунками. Последние установлены под турбиной под углом к плоскости ее вращения, Вал 2 выполнен полым и в его стенках в зоне между центрифугой и центробежным насосом выполнены продольные отверстия, предназначенные для удаления избытка воздуха из этой зоны. Форсунки установлены попарно диаметрально, причем каждая пара смещена относительно соседней. Предложенное устройство позволяет получать равномерную газожидкостную дисперсию и оптимизировать охлаждающие свойства закалочной среды, позволяет отказаться от использования электрического привода, повышает эксплуатационные качества устройства. 11 ил.

Изобретение относится к устройствам для смешивания газов с жидкостями, может быть использовано в любой отрасли машиностроения для аэрации закалочных жидкостей и повышает эффективность процесса аэрирования жидкостей. Устройство для аэрации жидкости содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с форсунками 22, снабженными трубками подвода закалочной жидкости и сжатого воздуха. В корпусе установлен вал 2. на котором закреплены турбина 11 для прокачки аэрируемой жидкоРо5очая смесь О ел ел ел 4 VJ Фиг.1

Изобретение относится к устройствам для смешивания газов с жидкостями, может быть использовано в любой отрасли машиностроения, например, для аэрации закалочных жидкостей, применяемых для термообработки широкой номенклатуры стальных изделий.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса аэрации.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - крепление форсунок к корпусу; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - расположение форсунок относительно корпуса; на фиг. 5 - устройство, разрез; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 5; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 5; на фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг. 5; на фиг. 9 - сечение Д-Д на фиг. 5; на фиг. 10 - сечение Е-Е на фиг. 5; на фиг. 11 - сечение Ж-Ж на фиг. 10.

Устройство для аэрации закалочной жидкости содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, в котором коаксиально с возможностью вращения в опорах установлен полый вал 2.

Верхняя опора представляет собой радиальный подшипник скольжения, состоящий из вкладыша 3, помещенного в обойму 4, установленную в корпусе 1 посредством кронштейнов 5. К нижней плоскости верхнего подшипника крепится распылитель 6. Нижняя опора - радиально-упорный подшипник скольжения -также содержит вкладыш 7, обойму 8, кронштейны 9, а нижний конец вала 2 дополнительно оснащен подпятником 10. Нижняя поверхность обоймы 8 выполнена конусной. Непосредственно над нижней опорой на валу 2 жестко закреплена турбина 11, состоящая из лопаток, вваренных между ступицей 12 и наружным кольцом 13. Над турбиной походу аэрированной жидкости на валу 2 жестко закреплена центрифуга, рабочим элементом которой являются лопасти 14, приваренные к валу 2 и наружному кольцу 15. Выше места приварки рабочих лопастей 14 центрифуги выполнены продольные отверстия 16, посредством которых сообщается внутреннее пространство полого вала 2 с приосевой зоной корпуса 1. Непосредственно над отверстиями 16 к валу 2 приварены

внутренние кромки лопаток 17 центробежного насоса. На уровне центробежного насоса в корпусе 1 выполнены отверстия 18, которые являются входными отверстиями тангенциальных заборников 19. На лопатках 17 центробежного насоса сверху жестко закреплен направляющий аппарат в виде прямого усеченного конуса 20 (обращенного большим основанием к направлению подъема аэрированной жидкости). В меньшем основании конуса 20 жестко закреплен перфорированный элемент 21, выполненный в виде диска, внутренняя часть которого приварена к валу 2. Диск 21 имеет радиальные наклонные прорези по всему периметру, а перемычки между прорезями имеют углы атаки, равные углу атаки лопаток турбины 11. В нижней части корпуса 1 под турбиной 11 под углом к плоскости ее вращения установлены средства подвода жидкости в виде форсунок 22, соединенные шлангами 23 с выходами тангенциальных заборников 19.

Корпус форсунки 22 имеет отверстие ввода трубки 24 подачи сжатого воздуха, подводимого к форсунке шлангом 25 и при

помощи хомута 26 и болта 27 крепится к корпусу аэратора 1 через подпятник 28 гайкой 29. Отверстия 30 для крепления форсунок 22 в корпусе устройства выполнены попарно, диаметрально противоположно. Причем угол

между соседними парами форсунок равен

360°. 360° -2 а п к -п - где п - число форсунок; к - число лопаток турбины.

Например, если форсунок четыре, а лопаток двадцать (см. фиг. 4), углы а и ai между

парами форсунок соответственно равны 90° - 9° и 90° + 9°.

Указанное взаимное смещение форсу- нок, определяемое угловым шагом лопаток турбины, обеспечивает обязательное попа- дание активной струи форсунок по крайней мере на одну пару лопаток, что облегчает запуск устройства.

Устройство работает следующим образом..

Через трубку 24 подведенный по шлангу 25 сжатый воздух подается на лопатки турбины 11 и заставляет ее вращаться. Вместе со сжатым воздухом на лопатки попадает и закалочная жидкость, инжектированная из корпуса форсунки 24 за счет падения давления на срезе сопла форсунки при истечении сжатого воздуха из сопла трубки 24. При соударении полученной струи воздуха с инжектированной в нее закалочной жидко- стью происходит интенсивная аэрация среды. Вместе с тем происходит интенсивное дробление воздушных пузырей самими лопатками приводной турбины 11. Вращение турбины 11 обеспечивает осевую про- качку закалочной жидкости через аэратор вместе с поднимающимися пузырьками, играющими роль эрлифта на стадии запуска аэратора. На жидкость дополнительно действует центробежная сила, развиваемая ло- латками 14 центрифуги, что приводит к вытеснению воздуха в центральную (осевую) зону и удалению его через отверстия 16 из полости аэратора. Периферийные участки потока закалочной жидкости, наименее насыщенные воздухом, при подъеме до уровня лопаток 17 центробежного насоса под их воздействием попадают через отверстия 18 втзнгенциальные заборники 19 и по шлангу 23 вновь подаются в корпус 22 фор- сунки и далее на лопатки 11 рабочей турбины.

Установкой в корпусе аэратора центробежного насоса преследуется две цели: первая - периферийные объемы закалочной жидко- сти, наименее насыщенные воздухом, возвращаются на вход аэратора и дополнительно аэрируются; вторая - повышается давление внутри корпуса форсунки 22, и за счет этого масса жидкости, попадающей на рабочие лопатки турбины 11, увеличивает ее тяговое усилие.

Осевой поток жидкости, наиболее насыщенной воздухом, сужаются усеченным конусом 20, увеличивающим скорость потока - обрабатывается перфорированным элементом 21, размельчающим воздушные пузырьки, и подается на неподвижный распылитель 6, где дополнительно дробится полученная газожидкостная смесь.

Таким образом, данное устройство позволяет получать более равномерную газожидкостную дисперсию и оптимизировать охлаждающие свойства закалочной среды, позволяет отказаться огиспользования электрического привода, повышает эксплуатационные качества устройства.

Формула изобретения

Устройство для аэрации жидкости, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, средства подвода жидкости, патрубок подвода сжатого воздуха, размещенный в нижней части корпуса, и коаксиально установленный в корпусе посредством опоры с кронштейнами вал, на котором закреплена турбина, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса аэрации, оно снабжено последовательно закрепленными на валу над турбиной центрифугой, центробежным насосом и установленным сверху на лопатках насоса направляющим аппаратом в виде прямого усеченного конуса, меньшее основание которого выполнено с наклонными прорезями, при этом перемычки между прорезями имеют угол атаки, равный углу атаки лопаток турбины, устройство снабжено распылителем, жестко закрепленным в корпусе над усеченным конусом, вал выполнен полым с продольными отверстиями для удаления избытка воздуха, выполненными в промежутке между центрифугой и центробежным насосом, средство подвода жидкости выполнено в виде форсунок, соединенных с патрубком подвода газа, в корпусе на уровне центробежного насоса выполнены тангенциальные заборники, связанные с форсунками,афорсункиустановлены попарно, диаметрально и под углом к плоскости вращения турбины, а каждая пара форсунок смещена относительно соседней на угол

360° 360

,о

п к п где п - число форсунок;

k - число лопаток турбины.

л

Cg

0Ј

фиг.6

ЩигЛ

20

г-г

ко

Фиг.8

/ f9 23

Фиг.10- -4 , , ..

Составитель Т. Круглова 77 Редактор Н. ШвыдкаяТехред М.МоргенталКорректор Л Бескид

Заказ 2011Тираж410Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

д -д

tf se