Роторный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для обработки жидких неоднородных систем, например для процессов сульфирования непредельных углеводородов, с целью получения стойких тонкодисперсных суспензий и эмульсий.

Известен роторно-пульсационный аппарат, статор и ротор которого выполнены в виде прикрепленных к диску чередующихся коаксиальных цилиндров с прорезями и спиральными канавками на торцовых поверхностях, при этом диск соединен со ступицей посредством упругих элементов в виде лопастей.

При вращении одного из цилиндров относительно другого происходит быстрое чередование совмещения и несовмещения прорезей разных цилиндров. Упругие элементы размещены между наружной поверхностью ступицы и внутренней поверхностью диска.

Известны роторные аппараты, разработанные фирмой Willems, так называемые кинематические высокочастотные генера- торь:, а которых многоступенчатые ротор и статор заключены в корпус, сходный с корпусом центробежного насоса. Создаваемое дросселирующим вентилем противодавление позволяет регулировать скорость движения жидкости через венцы вибратора. Распространяющиеся с высокой скоростью ультразвуковые колебания (1470 м/с в воде) при этом отражаются от стенок корпуса и воздействуют повторно на кванты жидкой фазы, находящейся в щелях венцов.

Наиболее близким к предлагаемому является роторный аппарат, содержащий корпус, в котором концентрично зубчатым венцам статора размещены зубчатые венцы ротора с зубьями в форме треугольных призм.

Недостатком данных конструкций является понижение эффективности его работы при обработке сред в связи с перекрытием вращающихся зубьев ротора щелей статора в течение почти половины времени работы генератора. При этом растет сопротивление движению обрабатываемой среды через генератор, что требует установки в схему дополнительного насоса для перемещения обрабатываемой среды через генератор. Это также приводит к затуханию ультразвуковых колебаний обрабатываемой среды в момент перекрытия вращающимися зубьями ротора щелей статора.

Целью изобретения является интенсификация процесса диспергирования и гомогенизации.

Указанная цель достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус, в котором концентрично зубчатым венцам статора размещены зубчатые венцы ротора

с зубьями в форме треугольных призм, но передняя по направлению движения грань призмы ротора расположена перпендикулярно направлению его движения, а зубья статора выполнены в форме треугольных

0 призм и повернуты на 180° по отношению к зубьям ротора.

При этом на 20-50% увеличивается поверхность контакта фаз, например, для экспериментальной системы вода-гексан, что

5 подтверждает интенсификацию процесса диспергирования и гомогенизации. Это ве- . дет к увеличению выхода продуктов реакции, производительности труда, приводит к экономии сырья и реагентов. Мощность, за0 трачиваемая на перемешивание, возрастает на 35-80%.

На фиг. 1 изображен механический генератор, поперечное сечение; на фиг. 2 - схема движения обрабатываемого потока.

5 Роторный аппарат содержит корпус 1, сальниковый узел 2, крышку 3, зубчатый венец 4 ротора, зубчатый венец 5 статора, ступицу 6 ротора, вал 7 ротора, колесо 8 предварительного завихрения, служащее

0 одновременно для крепления ступицы ротора к валу, Рабочий орган роторного аппарата выполняется в виде концентрически охватывающих друг друга вращающихся (ротор) и неподвижных (статор) зубчатых

5 венцов.

Обрабатываемый жидкий поток входит в улитку корпуса 1 роторного аппарата, попадает в щели между зубчатым венцом 4 ротора, приводимого в движение ступицей

0 6 ротора, которая насажена на вал 7 ротора, и между зубчатым венцом 5 статора, который насажен неподвижно,

Сальниковый узел 2 предотвращает пропуск обрабатываемой жидкости через

5 выход из корпуса 1 вала 7 ротора. Колесо 8 предварительного завихрения служит также для крепления ступицы б ротора к валу 7.

Принцип действия роторного аппарата

0 основывается на делении обрабатываемого жидкого потока на большое число получивших ускорение плоских струй, продавливаемых при быстром изменении направления через многочисленные узкие щели. Струя,

5 ударяясь о зуб ротора 4, получает ускорение и отражается на грани зубьев статора 5, а от них вновь попадает на зубья ротора 4. При этом происходит сложение импульсов сил удара зубьев ротора 4 с двигающейся ему навстречу струей жидкости.

Так как зубья ротора А, выполненные в виде треугольных призм, не перекрывают щелей статора ввиду того, что призматические зубья статора 5 повернуты на 180° по отношению к призматическим зубьям рото- ра 4, струи беспрепятственно проходят через зубчатые венцы, получая каждый раз удвоенное-утроенное ускорение.

Отражаясь, струя возвращается, встречается с вновь образовавшейся струей. В результате имеет место явление увеличения числа струй, более тонкого измельчения потоков, диспергирования, интенференции струй.

То же самое происходит с ультразвуке- выми волнами, распространяющимися в жидкости. Предложенная форма зубьев ротора и статора не препятствует проникнове- нию волн, отраженных от корпуса механического генератора в пространство между зубьями ротора и статора. При этом происходит интерференция ультразвуковых волн колебания обрабатываемой среды. Возникают зоны с повышенным и пониженным давлением. В зонах пониженного дав- ления происходят интенсивные явления кавитации в среде обрабатываемой жидкости. За счет интенсивных колебаний обрабатываемой среды с одновременным действием на нее разнонаправленных уско- рений, вызывающих явления разветвления цотоков и диспергирования частиц, имеет место явление обновления и развития поверхности контакта фаз.

Как следует из результатов испытаний, мощность, затрачиваемая на перемешивание, при использовании механического генератора с треугольными зубьями на 35-80% больше, чем при использовании генератора с прямоугольными зубьями. Например, проводились испытания по перемешиванию воды и гексана, Как следует из результатов испытания, мощность, затрачиваемая на перемешивание, при использовании предлагаемого роторного аппарата на 35-80% больше, чем роторного аппарата с прямоугольными зубьями. Скорость осаждения капелек эмульсии системы - вода-гексан при прочих равных условиях снижается на 20-47%, т.е. увеличивается поверхность контакта фаз, что способствует увеличению выхода продуктов реакции, приводит к увеличению производительности труда, экономии сырья и реагентов. Формула изобретения Роторный аппарат, содержащий корпус, в котором концентрично зубчатым венцам статора размещены зубчатые концы ротора с зубьями в форме треугольных призм, отличающийся тем. что, с целью интенсификации процессов диспергирования и гомогенизации, передняя по направлению движения грань призмы ротора расположена перпендикулярно к направлению его движения, при этом зубья статора выполнены в форме треугольных призм и повернуты на 180° по отношению к зубьям. ротора.

/

Изобретение относится к роторным аппаратам и может быть использовано для смешения жидкостей с целью интенсификации процесса гомогенизации и диспергирования. Роторный аппарат содержит корпус 1, сальниковый узел 2, крышку 3, зубчатый венец 4 ротора, зубчатый венец 5 статора, ступицу 6 ротора, вал 7 ротора,колесо 8 предварительного завихрения, служащее одновременно для крепления ступицы ротора к валу. Ротор и статор выполнены в виде концентрически охватывающих друг друга вращающихся и неподвижных щелевых венцов, снабженных зубьями в форме треугольных призм, причем передняя по направлению движения грань призмы ротора расположена перпендикулярно направлению его движения, а зубья статора повернуты на 180° по отношению к зубьям ротора. 2 ил.