Устройство для создания акустических колебаний в жидкой среде Советский патент 1992 года по МПК F15B21/12 B06B1/20 

Изобретение относится к устройствам для создания акустических колебаний в проточной среде и может быть использовано в различных отраслях промышленности для проведения физических и химических процессов таких, как диспергирование, эмуль- гирование и т.д.

Известны механические излучатели акустических колебаний, в частности роторный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками для рабочей среды и установленные в нем статор с рядами отверстий и ротор с лопастями, имеющий ряды отверстий по периферии. На входном патрубке установлен винтовой насос (1).

В известном устройстве статор разделяет полость корпуса на две камеры: озвучивания и рабочую, примыкающую к полому ротору.

Недостаток данного устройства заключается в том, что оно не имеет средств предварительного перемешивания компонентов рабочей жидкости перед ротором-статором в результате чего готовый продукт может получаться расслоенным.

Известно устройство для создания акустических колебаний в проточной среде, содержащее цилиндрический корпус с патрубками для подвода и отвода рабочей среды, установленные в корпусе полый ротор с лопатками и статор, разделяющий полость корпуса на две камеры - рабочую и озвучивания, а на цилиндрических поверхностях ротора и статора выполнены скаозvi О

XJ СО

ные радиальные отверстия В статоре выполнены осевые каналы, соединяющие радиальные отверстия его с рабочей камерой, при этом устройство снабжено пробками, установленными в местах соединения ради- альных отверстий и каналов с возможностью поворота и имеющими каждая проточку, соединяющую последние с камерой озвучивания или с каналами 2.

Устройство данного типа предназначе- но для многократной обработки рабочей жидкости и в нем предусмотрена возможность осуществлять предварительную обработку (перемешивание) жидкой среды за счет того, что ее часть после обработки в роторе-статоре возвращается по каналам из статора в рабочую1 камеру.

Один из недостатков данного устройства заключается в том, что его производительность снижается на величину возвращаемого потока, который уже прошел обработку в роторе-статоре. Другой недостаток заключается в том, что поток жидкости, выходящий из отверстий в статоре в рабочую камеру не имеет возможности перемещаться, что ограничивает зону перемешивания жидкой среды. В результате ухудшается качество продукта, который также может оказаться неоднородным.

Кроме того, известное устройство нера- ционально использовать при одноразовом процессе перемешивания, т.к. оно имеет достаточно сложную конструкцию, что удорожает его изготовление и эксплуатацию.

Оба выше указанные устройства не мо- гут быть использованы для размельчения твердых частиц в жидкой среде, из-за закупоривания отверстия ротора, если не исключена возможность попадания частиц, размер которых больше отверстия ротора.

Цель настоящего изобретения заключается в повышении качества обработки за счет достижения однородности жидкого продукта и повышения надежности за счет исключения закупоривания отверстий в ро- торе крупными твердыми частицами.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для создания акустических колебаний в жидкой среде содержит цилиндрический корпус с патрубками для подвода и отвода жидкой среды, установленные в корпусе полый ротор с лопастями в его полости и отверстиями на боковой поверхности и статор с отверстиями, расположенными на уровне отверстий ротора, разделяющий по- лость корпуса на две камеры - озвучивания и рабочую. В торцовой части ротора выполнены каналы в виде сопел, примыкающие с одной стороны к внутренней боковой поверхности ротора, а с другой - к рабочей стороне каждой лопасти, при этом каналы сообщают полость ротора с рабочей камерой. В устройстве внутренняя боковая поверхность ротора выполнена конической с углом конусности 20-60°, направленным в сторону каналов.

На фиг.1 изображено устройство в разрезе, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для создания акустических колебаний я жидкой среде содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 и 3 для подвода и отвода рабочей среды, установленный в корпусе с возможностью вращения от привода (не показан) полый ротор 4, имеющий лопасти 5, выполняющие роль центробежного насоса, и статор 6, разделяющий полость корпуса 1 на камеры 7 и 8 рабочую и озвучивания. На цилиндрической поверхности ротора 4 и статора 6 имеются сквозные радиальные отверстия 9 и 10 соответственно. На торцовой части ротора выполнены каналы 11, выполняющие роль сопел. Каналы примыкают к внутренней боковой поверхности ротора и сообщают полость ротора с рабочей камерой 7.

Боковая поверхность ротора выполнена наклонной (конической) с углом наклона (конусности) 20-60°, причем наклон направлен в сторону каналов-сопел.

Такое исполнение целесообразно в устройстве, предназначенном для приготовления суспензий. Угол менее 20°не рекомендуется, поскольку несколько ухудшаются условия для вымывания частиц, хотя при угле, равном нулю, устройство хотя и с меньшим эффектом, но остается работоспособным. Угол более 60° не целесообразен, т.к. условия эксплуатации не улучшаются.

При приготовлении эмульсий конусность не целесообразна, хотя условия приготовления эмульсий при ее наличии не ухудшаются. Число сопел должно соответствовать числу лопастей 5 ротора, величина их .диаметра должна превышать ширину отверстий в роторе в 2 -3 раза, чтобы с потоками жидкой среды могли проходить и твердые частицы, попавшие в состав суспензий.

Если диаметр отверстий в канале будет превышать ширину отверстия в роторе менее чем в 2 раза, снизится надежность устройства при попадании твердых частиц, размер которых больше отверстия. Превышение более чем в 3 раза не рекомендуется, т.к. возвращаемый поток жидкости может снизить производительность устройства, ухудшить качество приготовления.

Целесообразно располагать каналы-сопла с рабочей стороны лопастей с примыканием к ним. Такое расположение озволит исключить зоны, где упомчнутые твердые частицы могут задерживаться.

Устройство работает следующим образом.

Рабочая среда поступает через патрубок 2 в рабочую камеру 7, откуда она нагнетается с помощью лопастей 5 а полый ротор 4, и при совпадении отверстий 10 статора б часть пульсирующего потока поступает в камеру 8 озвучивания. Другая часть нагнетаемой рабочей среды поддавлением попадает через сопла в рабочую камеру 7 с большой окружной скоростью и осуществляется интенсивное перемешивание ее с вновь поступившим продуктом.

В случае использования данного устройства для размельчения или приготовления суспензий, включающих твердые частицы размером больше ширины о-рер- стий 9 ротора, указанные час гис.ы ре буду их засорять, т.к. они вымываются из полости ротора через сопла 11. Таким образом происходит самоочищение ротора.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокое качество эмульсий за счет получения их однородности в результате интенсивного перемешивания циркулирующим через сопла потоком жидкости. Кроме того. оно надежно в работе при приготовлении суспензий, включающих более крупные

твердые частицы, которые пк.мынлиисм циркулирующими через ..: . л а гклоуоми жидкости и не злкупоривэг Г и ро ультуо этого отверстия сообщающиеся со статором Формула изобпетени ч

1. Устройстпо для создания пкуотиче- ских колебаний я жидкой среде, содержащее цилиндрический корпус с п. -трубкзми для подвода и отвода жидкой спеды. yr.ia0 новленные в корпусе полый ротор с лопастями в его полости и отверстиями из боковой поверхности - статор с смеерстия- ми. расположен HSIMH на уровне отверстий ротора, разделяющий полгсть корпуса на

5 две камеоы - озвучивания ч рабочую, о г л и- чающееся , что, целью повышения качества обработки за счет достижения однородности жидкого продукта и повышения надежности за счет исключения зэкупори0 вания отверстий а роторе твердыми частицами, в торцовой части ротора еыподгены каналы в виде сопел, примыкающее с одной стороны к внутренней боковой поверхности ротора, а с другой - к рабочей стороне кзж5 дои лопасти, при этом каналы сообщают полость ротора с рабочей камерой

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем. что внутренняя бокос.эя поверхность ротооа выполнена ксническ:н с углом 0 конусности 20-60°, направленным в сторону каналов.

Изобретение позволяет повысить качество обработки за счет достижения однородности жидкого продукта и повысить надежность устр-за для создания акустических колебаний в жидкой среде за счет исключения закупоривания твердыми частицами. В цилиндрическом корпусе 1 с патрубками 2 и 3 подвода и отвода жидкой среды установлены полый ротор 4 с лопастями 5 в его полости и отверстиями 9 на боковой поверхности ротора 4 и статор 6 с отверстиями 10, расположенными на уровне отверстий 9. Статор 6 разделяет полость корпуса 1 на камеры 7 и 8 рабочую и озвучивания. В торцовой части ротора 4 выполнены каналы 11 в виде сопел, примыкающие с одной стороны к внутренней боковой поверхности ротора 4, с другой - к рабочей стороне каждой лопасти 5. Каналы 11 сообщают полость ротора 4 с рабочей камерой. Внутренняя боковая поверхность ротора 4 выполнена конической с углом конусности 20-60°, направленным в сторону каналов 11. з.п. ф-лы, 2 ил. со С

П 1 /

и,./

Г т г--Г/:

1 ,. Г т - -- Г7 1 :1 : - . Jf.

1-сздН

-

1

11

Фиг 2