Роторный аппарат Советский патент 1993 года по МПК B01F7/28 

Изобретение относится к области смесительной техники и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической промышленности для проведения процессов диспергирования, гомогенизации и т.д. в жидкотекучих средах, в частности, в химико-фотографической промышленности для производства кинофотоматериалов.

Цель изобретения - интенсификация процесса обработки за счет создания дополнительной области кавитации.

На фиг. 1 изображен роторный аппарат; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Роторный аппарат содержит корпус 1. входной 2 и выходной 3 патрубки. В корпусе 1 установлен статор 4 и ротор 5, выполненный в виде диска б, на котором установлены радиальные лопатки 7 и коаксиальные цилиндры 8с прорезями 9. Ротор 5установлен на валу 10 сопряженном с приводом (на фиг. не показан). На статоре 6 размещены между радиальными лопатками 7 и коаксиальными цилиндрами 8 ротора 5 коаксиальные цилиндры 11 статора.

Коаксиальные цилиндры 11 состоят из двух коаксиальных цилиндров 12 и 13, между которыми имеется кольцевой зазор 14. В первом коаксиальном цилиндре 12 выполнены прорези 15, направленные под острым углом по направлению вращения ротора 5. Во втором коаксиальном цилиндре 13 выполнены прорези 16, имеющие наклон в противоположную сторону.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 2 в корпус 1 устройства подается обрабатываемая жидкотекучая среда. При вращении вала 10 от привода вращается ротор 5, а вместе с ним и радиальные лопатки 7 и коаксиальные цилиндры 8 с прорезями 9. За счет центробежных сил, действующих па жидкость, она движется в устройстве в радиальном направлении. На жидкость, находящуюся в радиальном зазоре между ротором 5 его радиальными лопатками 7 и коаксиальными цилиндрами 8 с одной стороны и коаксиальными цилиндрами 11 статора 4с другой стороны, действуют традиционно высокие градиенты скорости, высокие напряжения сдвига, которые приводят к измельчению, диспергированию, гомогенизации различных фаз, находящихся в жидкой среде. Жидкотекучая среда с ротора 5 с его отдельных ступеней поступает в наклонную прорезь 15 первого коаксиального цилиндра 12. Так как направление прорезей совпадает с вектором абсолютной скорости жидкости, покидающей

ступень ротора, то в прорезях 15 жидкость дополнительного увеличивает свою скорость (это происходит и за счет уменьшения проходного сечения). В прорезях 15 в жидкости падает статическое давление. При до- стижении некоторого критического значения давления в жидкости начинается процесс газообразования (холодного кипения), образуются в большем количестве га0 зовые пузырьки, каверны. Попадая в кольцевой зазор 14, образованный коаксиальными цилиндрами 12 и 13 за счет значительного увеличения проходного сечения, скорость жидкотекучей среды падает, что

5 влечет за собой повышение статического давления. Повышение давления в двухфазной жидкости, содержащей газовые каверны, приводит к их схлопыванию. Каждый газовый пузырек является при охлопывании

0 источником интенсивного гидравлического удара. Распространяясь в жидкости как ударная волна, гидроудэр является одним из самых главных процессов, приводящих к диспергированию жидкой фазы в жидкой

5 среде, при этом за счет срабатывания эффекта кавитации в кольцевом зазоре 14 удается получить ультратонкие эмульсии с размером по диаметру частиц жидкой фазы порядка 0,2 мкм. Повышению давления в

0 кольцевом зазоре 14 способствует и тот факт, что прорези 16 выполнены во втором коаксиальном цилиндре 13 и имеют наклон, противоположный наклону прорезей 15, выполненных в первом цилиндре 12. Повыше5 ние давления происходит за счет того, что жидкость меняет направления вращения (вектор переносной скорости) при входе и выходе из системы коаксиальных цилиндров 11 статора. Атак как вектор переносной

0 скорости меняет свое направление на 180°, то в коаксиальном зазоре 14 есть область, где скорость равна нулю, и жидкость имеет только расходную (радиальную) скорость. Наклон прорезей 16 приводит к тому, что

5 жидкость истекает на лопатки 7 следующей ступени ротора 5 навстречу. Таким образом, движение жидкости относительно лопаток происходит со скоростью, равной сумме скорости жидкости, набегающей на лопат0 ки, и линейной скорости движения лопатки. Таким образом, увеличение скорости относительного движения приводит к повышению градиента скорости, гидроудару, увеличению тангенциальных напряжений в

5 жидкости, что приводит к увеличению пути перемешивания, тем самым интенсифицируя перемешивание, диспергирование, гомогенизацию в жидкости. Далее обрабатываемая жидкотекучая среда, прой- дя последовательно все ступени ротор-статор, покидает устройство через выходной патрубок 3.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в получении ультратонких эмульсий с одной стороны или увеличением производительности аппарата с другой стороны.

Формул а изоб ре тени я Роторный аппарат, содержащий ротор, выполненный в виде диска с радиальными лопатками и статор с набором коаксиаль0

ных цилиндров с прорезями, расположенными под острым углом по направлению вращения ротора, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса обработки за счет создания дополнительной области кавитации, каждый цилиндр статора снабжен установленным с зазором относительно него дополнительным цилиндром с прорезями, причем прорези дополнительных цилиндров смещены и наклонены в противоположную сторону относительно прорезей основных цилиндров.

Изобретение относится к области смесительной техники. Цель изобретения - интенсификация процесса обработки. Роторный аппарат содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки, статор 4 и ротор 5. Ротор 5 выполнен в виде диска 6, на котором установлены радиальные лопатки 7 и цилиндры 8 с прорезями 9. На статоре 4 размещены коаксиальные цилиндры 11, каждый из которых выполнен из основного 12 и дополнительного 13 цилиндров, установленных с зазором 14. Прорези цилиндров 12 и 13 смещены и наклонены в противоположные стороны относительно одна другой. При работе аппарата обрабатываемая среда, попадая из одних прорезей в зазор и долее в Другие прорези, подверга1- ется интенсивной обработке за счет последовательного понижения и повышения даоления. 2 ил. (Л С --г 00 ю N ю 1ЧЭ Фиг1

А-А

6

&

q&ts&.Z

13

16

12

я

rt