Диспергатор Советский патент 1993 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано для проведения процессов смешивания, эмульгирования, суспендирова- .нйя, гомогенизации, растворения и других физико-химических процессов в системах жидкость-жидкость и жидкость-твердое тело. Изобретение может быть использовано в нефтяной, химической, строительной и других отраслях промышленности.

Известен роторно-пульсационный ап- парат (РПА), представляющий, собой роторно-пульсационный аппарат проточ-;, ного типа, содержащий установленные на Валу в корпусе ротор и статор в виде двух соосных перфорированных цилиндров, входной и выходной патрубки.

Недостатком известного аппарата является его низкая надежность, что объясняется увеличением радиального зазора между наружной (у ротора) и

f внутренней (у статора) поверхностями перфорированных цилиндров в результате абразивного и эрозионного износа. Это ведет к снижению роли пульсацион- ных явлений, кавитации и гидравли- ческих ударов, определяющих функцио-- .нальное назначение аппарата. С увеличением радиального зазора также увеличиваются количество энергии расходуемое не на сам процесс диспергиро- вания. Скорость потока обрабатыаае- мой среды по внутренней зоне аппара-) та периодически снижается при пере- j

крытии перфорации статора, что сни- J

00

СА СЛ

Јь

жает интенсивность процесса диспер- гирования. Для надежной работы аппарата требуется частая замена ротора и статора с целью обеспечения наименьшего радиального зазора.

Известен аппарат для создания ак- кустических колебаний в проточной жидкой среде и получения тонкодисперсных эмульсий, суспензий, который может быть использован в нефтяной, химической, металлургической, машиностроительной, авиационной, пищевой и других отраслях промышленности (авт.св. № 495862, кл. В 06 В 1/18, 05.08.86).

Недостаток этого аппарата -1 низкая надежность, определяемая абразивным и эррозионным износом его ротора и статоров, что приводит к увеличению зазора между ними. Скорость потока жидкости в роторе периодически снижается за счет перекрытия щелей статора. Это ведет к снижению интенсивности процесса диспергирования. Для надежной работы аппарата требуется его разборка и установка наименьшего зазора между ротором и статором за счет изменения толщины регулировочного кольца.

Известен роторный аппарат (авт.св. У №841, кл. В 03 D 1/1, 15.09.74), содержащий ротор и статор в виде последовательно чередующихся и перемещающихся вдоль оси аппарата дисков с отверстиями, имеющими форму усеченных конусов, меньшее основание которых направлены в сторону движения потока, а на валу в зоне действия статора установлены лопатки. Диски с отверстиями дополнительно поджимаются пружинами. Это увеличивает время эффективной работы аппарата при минимальном рабочем зазоре в системе ротор-статор.

Недостатком прототипа является его низкая надежность вследствие быстрого абразивного и эррозионного износа ротора и статора. i

Цель изобретения - повышение надежности аппарата, интенсификации процесса диспергирования, снижение энергозатрат, возможность регулирования усилия поджатия статорного и роторного колец с прорезями без дополнительных элементов.

Поставленная цель достигается тем, что коаксиально установленные в корпусе и на роторе статорное и роторное

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кольца с прорезями поджимаются шарами, расположенными в наклонных цилиндрических пазах, выполненных на торце ротора, причем, для повышения интенсификации процесса диспергирования и качества продукта прорези кольца установленного в корпусе, поочередно сообщаются со спиральным отводом корпуса и межлопастными каналами рабочего колеса ротора, а для регулирования усилия прижатия колец с прорезями на торце ротора выполнены дополнительные ряды цилиндрических пазов с различным их наклоном к оси диспергатора. 1

На фиг.1 схематически изображен

диспергатор в продольном разрезе; на фиг.2 - вид по стрелке А-А на фиг.1; на фиг.З - вид по стрелке Б-Б на фиг. 1} на фиг.4 - место I - расположение шара в цилиндрическом наклонном пазу.

Диспергатор состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Корпус 1 имеет кольцевой отвод 4. В корпусе 1 на валу 5 жестко закреплен ротор 6. Ротор 6 состоит из рабочего 7 и импеллерного колеса 8. На торце : ротора образованного в результате проточки ротора 6 в лопастях 9 импеллера выполнены цилиндрические наклонные пазы 10, в которых расположены шары 11. На роторе 6 установлено роторное кольцо 12с возможностью осевого перемещения, в котором имеются прорези 13 и которое удерживается от проворота на роторе 6 штифтами 14. Коаксиально кольцу 12 установлено статорное кольцо 15 с прорезями 16 сообщающимися со спиральным отводом 4 корпуса 1 и прорезями 17, чередующимися с прорезями 1б и сообщаются постоянно р межлопастными каналами 18 ротора 6. Прорези .16 и.17 разделяются зубьями 19. Статорное кольцо 15 удерживается от проворота штифтами 20. Корпус 1 жестко закреплен на корпусе опоры 21 с помощью корпуса сальника 22 и болтов 23. Корпус 1 герме - - тизйруется сальниковой набивкой 24.

Диспергатор работает следующим образом .

Рабочая жидкость через входной патрубок 2 корпуса 1.поступает в ротор 6, который вращается на валу 5. Проходя по межлопастным каналам 18 рабочего колеса 7 рабочей жидкости передается механическая энергия. Под

действием этой энергии рабочая жидкость с большой скоростью поступает в прорези 13 роторного кольца 12, гд дополнительно разгоняется. Прорези 13 поочередно сообщаются с прорезями 16 и 17 статорного кольца 15. На фиг.1 выше горизонтальной оси диспер гатора изображен момент, когда прорези 13 сообщены со спиральным отводом 4, т.е. когда эти прорези совмещены, а ниже оси изображен момент, когда прорези 13 сообщены с прорезями 17, т.е. прорези :13 и 17 совмещены. Такое соотношение позволит вести процесс диспергирования при максимальной интенсивности, обеспечиваемой тем, что суммарное гидродинамическое поле создаваемое за счет периодического перекрытия прорезей 1.6 ведется с повышенной энергией движущегося потока рабочей жидкости. Это происходит за счет вихревого движения рабочей жидкости в кольцевых камерах образуемых при совмещении прорезей 17 и 13 (этот момент изображен на фиг.1 ниже горизонтальной оси).

Энергия потока рабочей жидкости при переркрытии прорезей 16 не расходуется на образование гидродинамического поля внутри ротора, что ухудшает его работу, а как бы аккумулируется в кольцевой вихрь, который интенсифицирует гидродинамическое поле создаваемое за счет периодического взаимодействия прорезей 13 и 16. Причем этот кольцевой вихрь передает свою энергию потоку перемещающегося по прорези 13 и 16 постоянно, а при полном перекрытии прорезей 16 вихрь замыкается в кольцевом канале, образуемом прорезями 17 и 13 и частью лопастного канала.

Часть рабочей жидкости обрабатывается не сразу, проходя через проре- зи 13 и 16, а попадает в кольцевой канал, дополнительно подвергаясь вихревому воздействию, что повышает качество продукта. Гидродинамическое поле создаваемое в диспёргаторе будет наиболее эффективным, а использование энергии более рациональным, если

торцовой зазор между роторным и ста- торным кольцами будет наименьшим, что обеспечивается за счет поджима колец шарами, обеспечивающими наименьший зазор при нулевом контактном давлении и исключении раскрытия стыка колец. Различные усилия поджатия колец обеспечится различными наклонами цилиндрических пазов. Рабочая жидкость после интенсивной обработки поступает в спиральный отвод и далее отводится через выходной патрубок 3 в технологическую систему.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении производительности и надежности устройства.

Ф о р м у л а изобретения

1. Диспергатор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, вал с ротором, включающим рабочее колесо

импеллерное колесо в виде роторного кольца с прорезями, установленного коаксиально статорному кольцу с прорезями, размещенному в корпусе, штифты для фиксации колец от прово- рота, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и снижения энергозатрат, роторное кольцо выполнено с наклонными цилиндрическими пазами на торце, при этом статорное и роторное кольца поджаты посредством шаров, расположенных в пазах.

2. Диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса диспергирования и повышения качества продукта, прорези роторного и статорного колец сообщены с межлопастными каналами рабочего колеса ротора с образованием кольцевых вихревых камер.

и

50

: 3. Диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью регулирования усилия поджима роторного и статорного колец, цилиндрические пазы выполнены с различным наклоном к оси диспергатора.