Роторный аппарат Советский патент 1993 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к роторным аппаратам, предназначенным для проведения процессов смешения, диспергирова- ния, классификации, гомогенизации и экстракции в системах жидкость-жидкость, жидкость-газ, жидкость-твердое тело, газ- газ, газ-твердое тело и газ-жидкость-твердое тело, может применяться в строительной, пищевой, фармацевтической, лакокрасочной, косметической и других отраслях промышленности.

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков, то есть повышение эффективности работь.

На фиг.1 схематически показан роторный аппарат в продольном разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.,1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.2; (пазы расположены в дисках друг против друга); на фж-,4 - сечение Б-Б на фиг.2 (расположение пазов в дисках со смещением пазов относительно руг друга);на фиг.5-схема .образования газодинамической или гидравлической псевдолопатки, стрелками показано направление движения потока.

- плоскость косого скачка давления;.

о- угловая скорость:ротора;

vfl - скорость дисков; , VT - тангенциальная скорость потока;

vc - скорость скольжения потока;

VH - скорость нагнетания потока псевдолопаткой В-В;

v0 - осевая скорость потока.

Роторный аппарат состоит из сборно- разборного корпусов 1,2, снабженных вход- ным патрубком 3, для подачи обрабатываемой среды, выходным патрубком 4 для отбора тонкодисперсной фракции, патрубком 5 для отбора крупнодисперсной фракции и патрубком 6 для ввода технологических жидких, твердых или газообразных компонентов в обрабатываемую среду. В корпусе 1,2 выполнена кольцевая камера 7 и коническая полость 8, в которой с осевым зазором расположены диски 9 ротора 10 увеличивающегося по ходу потока диаметра. Разновеликие диски 9 снабжены боковыми коническими поверхностями, (боковыми скосами 11), расширяющимися по ходу потока и радиальными прорезями 12. Диски 9 крепятся на приводном валу 13 ротора 10 непосредственно или с помощью дистанционных крепежных элементов 14 так, чтобы радиальные прорези 12 были расположены друг против друга или со смещением относительно друг друга, например на 1/3 ширины паза. Приводной вал 13 снабжен уплотнением 15 и масленкой 16 для принудительной подачи смазки.

Роторный аппарат работает следующим образом.

Обрабатываемая среда, например, суспензия подается во входной патрубок 3 и по радиальным прорезям 12 распределяется между дисками 9 и в конической полости 8. Ротор 10 приводится во вращение от при0 водного вала 13. За счёт трения обрабаты-: ваемой среды о поверхность дисков 9 и эффекта Бернулли при течении жидкости в каналах, имеющих различную площадь проходного сечения (17 - между дисками 9; 18

5 - между боковыми скосами 11 дисков 9 и поверхностью конической полости 8, 19 - между поверхностью конической полости 8 и радиальными пазами 12 дисков 9) возникают пульсации давления от вакуума до из0 быточного и центробежное поле. В частности, в полости 17 между дисками 9 возникает зона разрежения. В зазорах 18 между боковыми скосами 11 дисков 9 и внутренней поверхностью конической полости 8

5 возникает зона разрежения. В полрстях 19 между внутренней поверхностью конической полости 8 и стенками радиальных прорезей 12 дисков 9 возникает зона . повышенного давления. Т.к. ротор 10 вра0 щается, а стенки внутренней конической полости 8 неподвижны, то возникают бегущие волны разряжения-сжатия. Эти волны периодически воздействуют на обрабатываемые частицы суспензии, создавая в них пульс.а5 ции давления с большой амплитудой - от положительного до разряжения. Суспензия, проходя через диски 9 подвергается механическому истиранию, срезу и удару, диспергируется. Далее она подвергается

0 пульсационной обработке и гидроакустическому воздействию (последнее наступает при окружных скоростях ротора 10 более 21 м/с) и выбрасывается в кольцевую камеру 7. За счет инерции потока и его нагнетания, в

5 кольцевой камере 7 обрабатываемая суспензия закручивается в торообразный вихрь. В центре вихря возникает зона пони- женного давления (а для газов и пониженной температуры), вплоть до разрывов

0 жидкости и кавитационного схлопывания ее, а на периферии - зона повышенного давления (а для газов и повышенной температуры). Крупные и более плотные частицы суспензии отбрасываются к периферии и

5 выносятся потоком вновь в зону механического действия дисков 9 на повторное дис- пергирование или отводятся из кольцевой камеры 7 по патрубку 5 к потребителю,Мелкие частицы собираются в центре торооб- разного вихря, откуда отводятся через

патрубок 4 - к потребителю тонкодисперсной суспензии.

При необходимости смешать суспензию с другими компонентами (реагентами), их вводят через патрубок 6. Компоненты попадают на диски 9, разбиваются ими и разбрасываются, Поток обрабатываемой среды подхватывает их, смешивает и нагнетает в кольцевую камеру 7 - на многократную циркуляцию. Готовые продукты, сырье и полуфабрикаты отводятся через соответствующие патрубки 4 и/или 5.

Если роторный аппарат работает на средах газ-газ или газ-твердое тело, то в уплотнении 15 через масленку 16 принудительно подают смазку.

Технико-экономическая эффективность роторного аппарата заключается в его широких функциональных возможностях. В частности роторный массообменный аппарат можно использовать для размельчения взвешенных частиц при их проходе через рабочие органы ротора до определенной заданной зернистости: перемешивания веществ плохо поддающихся смешению при нормальных условиях; управления химическими реакциями, например, путем регулируемой подачи самых небольших примесей; увеличения скорости регулирования за счет резкого увеличения поверхности раздела фаз; изменения формы, структуры и состояния веществ, например за счет расплавления их при циркуляции в замкнутом контуре

кольцевой камеры: проведения взаимоисключающих технологических операций в одном аппарате, например газификации жидкости путем подачи газа через патрубок б и дегазации жидкости путем отвода газа через патрубок 4, а жидкости через патрубок 5; для обработки газообразных, жидких и твердых сред или их различных соотношений; для обработки сред, загрязненных инородными механическими включениями, например, использование аппарата в качестве насоса-очистителя; для обработки сред в условиях высокой надежности: ибо в заявляемом роторном массообменном аппарате

нет статора, шнеков, и других устройств, поэтому число возможных поломок снижается. Изобретение просто в изготовлении и надежно.

Формула изобретения

Роторный аппарат, содержащий корпус с конической полостью, в которой соосно расположен ротор, состоящий из пакета ди- сков увеличивающегося по ходу потока диаметра, боковая поверхность которых

образует зазор со стенкой полости, сопряженной с кольцевой камерой, сообщенной со средством вывода потока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, диски установлены

с осевым зазором относительно друг друга и выполнены с радиальными прорезями и боковой конической поверхностью, расширяющейся по ходу потока.

Использование: проведение процессов смешения, диспергирования, классификации, гомогенизации,экстракции в системах жидкость-жидкость, жидкость-газ, жидкость-твердое тело, газ-газ, газ-твердое тело и газ-жидкость-твердое тело. Сущность изобретения: ротор состоит из пакета установленных с осевым зазором дисков 9 увеличивающегося по ходу потока диаметра. Диски 9 выполнены с радиальными прорезями 12 и боковой конической поверхностью 11, расширяющейся по ходу потока. 5 ил.

&&Р2

У///////////////А/

///////////Л /

Г////////////////А /

ж

Б-Б

П

Ъ

4

v/////////////T v

Y////////////// 7i

Фиг.З

Фиг Л

vjZJA

Ј ft v//

Фг/г5