Роторный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01F7/28 

фиг 1

Изобретение относиюя к устройствам для создания акустичес:о: о.чо5« с проточной жидкой среде, -л может оыть использовано для интенсификации физика химических химических, биолсн и еских и процессов в различных отраслях ьзсмышленности народного хозяйства.

Изг.естен роторный аппарат, содержа- щ/й корпус с входным и выходным патрубком для рабочей среды и установленные в нем статор -с рядами отверстий и ротор с лопастями, имеющий ряд отверстий по периферии, во входном патрубке аппарата установлен винтовой насос. Недостатком этого аппарата является недостаточно высокая эффективность работы.обусловленная тем. что винтовой насос не создать дополнительных пульсаций в обрабатываемой среде, чтобы использовать их для повышения амплитуды пульсаций в роторном аппарате,

Наиболее близким к изобретению по получаемому эффекту является роторно- пульсационный аппарат, содержащий корпус с нагнетательным патрубком и камерой ввсда в которой размещен всасывающий патрубок, установленные в корпусе ротор и статор в виде концентричных цилиндров с прорезями и средство создания дополнительных пульсаций имеющее кинематическую связь с ротором аппарата с передаточным отношением равным единице. Средство для создания дополнительных пульсаций соединено с камерой ввода трубопроводом и выполнено в виде соосных дисков с прорезями и число прорезей во вращаемом диске кратно числу прорезей в цилиндрах, при этом всасывающий патрубок снабжен обратным клапаном.

В этом аппарате дополнительно затрачивается энергия на приведение во вращение диска с прорезями средства создания дополнительных пульсаций и на подачу под давлением газа. Дополнительная запорная и дозирующая арматура усложняет устройство и понижает его надежность.

Цель изобретения - повышение надежности работы аппарата / снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что з роторном аппарате, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, концент- рично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, привод и средство создания дополнительных пульсаций, выполненное в виде центробежного насоса, соединенное кинематической связью с ротором аппарата с передаточным отношением, выбранного из ряда целых чисел, причем число лопаток средства создания дополнительных пульсаций кратно числу каналов в роторе.

При анализе известных технических решений не обнаружены решения, сходные с

совокупностью отличительных признаков предлагаемого изобретения.

На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает техническими

0 отличиями.

На Фиг. 1 изображен роторный аппарат; на фиг. 2 - график зависимости амплитуд 1,2 и 3 гармоник акустической волны в камере озвучивания роторного аппарата от основ5 ной частоты акустической волны.

Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубком выхода среды 2, крышку 3, с ко- аксиально расположенным патрубком входа 4, скрепленную с корпусом 1. ротор 5 с

0 каналами 9 в боковых стенках, статор 6, с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания 7 и средство создания дополнительных пульсаций, выполненное в виде центробежного насоса 8, установленного на

5 входном патрубке 4 аппарата.

Роторный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая среда подается средством создания дополнительных пульсаций, выполненого в виде центробежного

0 насоса 8 через входной патрубок 4 в полость ротора 5, проходит через каналы ротора 5 и статора 6, попадает в камеру озвучивания 7 и выводится из аппарата через выходной патрубок 2,

5При перекрытии и совмещении каналов

ротора с каналами статора, в канале статора и камере озвучивания, а также в полости ротора в обрабатываемой среде распространяются упругие колебания. Основная ча0 стота этих колебаний определяется по известной формуле:

fo Пр Z0.

где пр - число оборотов ротора в секунду; z0 - число каналов в роторе или статоре

5 при условии, что число каналов в статоре равно числу каналов в роторе,

Средство создания дополнительных пульсаций, выполненное в виде центробежного насоса, установленного на входном

0 патрубке и подающем под давлением обрабатываемую среду в роторный аппарат, является источником дополнительных колебаний в среде так как рабочее колесо центробежного насоса находится в спи5 ральном корпусе, который накладывает свои специфические особенности на образование колебаний в силу того, что язык корпуса (выходной патрубок центробежного насоса), близко отволоженный к наружному радиусу колес подвергается, из-за

конечного числа лопастей, периодическому силовому воздействию со стороны среды, вытекающей из межлопаточных каналов. Колебания, возникающие в результате такого взаимодействия, являются дискретными по своему спектральному составу, Частоты этих дискретных составляющих находятся как:

z к,

где п - число оборотов вала центробежного насоса в секунду,

z - число лопастей насоса,

,2,3,,,.

Интенсивность этих колебаний обычно зависит от расстояния между языком и колесом, а также в некоторой степени от формы самого языка, поэтому частоту z часто называют языковой частотой.

Однако наличие дискретных составляющих не обязательно связано с наличием языка. У свободного лопаточного колеса без спирального корпуса также можно обнаружить дискретную составляющую шума на частоте п z, но менее ярко выраженную, т.е. наличие дискретных составляющих на частоте fH не обязательно связано с наличием языка, а является специфической особенностью вращающегося центробежного колеса и связано с конечностью числа его лопастей

При совпадении частоты колебаний в роторном аппарате f0 с одной из дискретных составляющих языковой частоты средства создания дополнительных пульсаций, выполненного в виде центробежного насоса, fH наблюдается явление резонанса Как известно, при резонансе двух колебательных систем возврастает амплитуда колебаний Резонансные явления позволяют более полно использовать акустическую энергию для интенсификации различных технологических процессов Возрастание амплитуды колебаний в роторном аппарате повышает интенсивность кавитации, увеличивает турбулизацию обрабатываемой среды, что ускоряет процессы диспергирования эмульгирования, тепломассообмена и повышает качество получаемого продукта

Средство создания дополнительных пульсаций, выполненное в виде центробежного насоса, позволяет совместить подачу обрабатываемой среды в роторный аппарат с введением в нее дополнительных колебаний, что повышает надежность работы, снижает энергоемкость и упрощает конструкцию роторного аппарата Особенно выгодна такая конструкция в крупнотоннажных производствах

Соблюдение условия f0 fH позволяет варьировать режимными и конструктивными параметрами роторного аппарата для достижения оптимального режима проведения технологического процесса

Для подтверждения предлагаемого режима работы и конструктивного оформления роторного аппарата были проведены экспериментальные исследования К ротор0 ному аппарату подсоединяли центробежный насос К 45/30, имеющий 6 лопаток на рабочем колесе, частоту вращения вала - 48 оборотов в секунду

Ряд дискретных частот языковой часто5 ты центробежного насоса имеет значения 288 Гц 576 Гц; 864 Гц 1152 Гц,

Основную частоту колебаний в роторном аппарате изменяли от 120 до 960 Гц Как видно из фиг. 2 на частотах 160 Гц,

0 280 Гц, 440 Гц, 560 Гц и 860 - 880 Гц прослеживаются максимумы по амплитудам пульсаций на 1,2 и 3 гармониках в камере озвучивания роторного аппарата Амплитуды гармоник фиксировались по величине

5 напряжения, снимаемого с гидрофона

Частота 164 Гц является субгармоникой основной языковой частоты насоса а частота 492 Гц - ультратоном основной языковой частоты (3/2 от 288)

0Можно заметить что максимумы по

амплитудам гармоник основной частоты колебаний в роторном гппарате удовлетворительно совпадают с дискретным рядом языковой частоты центробежного на5 coca

Особенно заметны возрастания амплитуд гармоник на указанных частотах во 2 и 3 гармонике основной частоты колебаний в роторном аппарате

0Волна генерируемая в роторном аппарате, является немонохроматической волной Интенсивность немонохроматической волны может быть представлена в виде суммы интенсивностей ее гармоник Таким об5 разом интенсивность звуковой волны на частотах, где имеются максимумы амплитуд гармоник больше по сравнению с другими частотами излучения

Проведенные эксперименты подтвер0 дили что при совпадении основной частоты колебаний в роторном аппарате с частотой из дискретного ряда звука генерируемого центробежным насосом интенсивность колебаний в роторном аппарате возрастает а

5 это способствует интенсификации различных химико-технологических процессов

Формула изобретения Роторный аппарат содержащий корпус с входным и выходным патрубками конценV

трично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, привод и средство создания дополнительных пульсаций, имеющее кинематическую связь с ротором, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и снижения энергозатрат, средство создания пульсаций выполнено в виде центробежного насоса с числом лопаток в нем, кратным числу каналов в роторе, а передаточное отношение кинематической связи равно любому целому числу больше единицы.

Изобретение относится к устройствам для создания акустических колебаний в проточной жидкой среде Цель изобретения - повышение надежности работы аппарата и снижение энергозатрат Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 4 среды ротор 5 и статор 6 с каналами, в камеру озвучивания 7 и средство создания дополнительных пульсаций, кинематически связанное с ротором При этом средство создания дополнительных пульсаций выполнено в виде центробежного насоса с числом лопаток кратным числу каналов ротора а передаточное отношение кинематической связи равно любому целому числу больше единицы Среда подается насосом 8 в ротор 5,проходит каналы и попадает через статор 6 в камеру 7, после чего выводится через патрубок 3 Насос 8 создает дополнительные колебания с оптимальной частотой 2 ил

Ю

о - У

2Ctf fyЈl/t/fq

- 2 га/змояижз

- 5

ЈQf MQHUtrG.