Роторный аппарат

(51)э В 01 Р 7/28 ГОСУДАРСТВЕН 1 ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Вж",83 Я 3Ц,1 г1,, . ,11 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3 4 Од Я О(71) Тамбовский институт химического машиностроения(56) Авторское свидетельство СССРЬ 1296232, кл. В 06 В 1/18, 1987 (публ,)(57) Использование: обработка жидких сред.Сущность изобретения: роторный аппарат Изобретение относится к устройствам для интенсивной обработки жидких сред и может быть использовано в химической, нефтяной, машиностроительной, биологической и других отраслях народного хозяйства для проведения и интенсификации различных физико-химических, биологических и тепломассообменных процессов в системах жидкость - жидкость.Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для физико-химической обработки среды, содержащее корпус с крышкой, установленные в корпусе и имеющие на рабочих поверхностях отверстия статор и полый ротор, установленный на валу со шнеком, конический кольцевой канал, образованный рабочими поверхностями статора и крышки, а также патрубок для отвода среды, выполненный в виде сопла Лаваля и входной патрубок. К недостаткам этого устройства надо отнести малое время обработки среды в устройстве и невысокая турбулиэация потока,.Ы 2 1773469 А 1 содержит патрубки подвода и отвода, ротор и статор с сужающимся кольцевым каналом постоянной ширины. Статор выполнен в виде конуса. На наружной поверхности конуса выполнены спиральные выступы с шагом, уменьшающимся в сторону вершины конуса. Сужающийся кольцевой канал образован между наружной поверхностью статора и внутренней поверхностью корпуса, На внутренней поверхности корпуса выполнены спиральные канавки с шагом, уменьшающимся в сторону сужения и равным шагу выступов статора. 1 ил. Цель изобретения - интенсификация процессов эмульгирования и тепломассообмена.Поставленная цель достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода обрабатывае-. мой среды, внутри которого размещены ротор и статор, выполненный в виде конуса, на наружной поверхности которого выполнены специальные выступы с шагом, уменьшающимся в сторону вершины конуса, сужающийся кольцевой канал, образованный наружной поверхностью статора и внутренней поверхностью корпуса, на которой выполнены спиральные канавки с шагом, уменьшающимся в сторону сужения и равным шагу выступов статора,При анализе известных технических решений не обнаружены решения, имеющие признаки, сходные с совокупностью отличительных признаков предлагаемого изобретения,На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что заявляемое тех 1773469ническое рещение обладае существенными отличиями,На чертеже изображен роторный аппарат,Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубком подвода 2 и ОТВОда 3 среды, соосно расположенные в нем ротор 4 с каналами 5 и статор б с каналами 7,Иа внутреннем конусе кольцевого сужающегося канала 8 выполнены спиральные выступы 9, шаг которых уменьшается в сторону вершины конуса, а на наружном конусе кольцевого сужающегося канала 8 - идентичные спиральным выступам 9 спиральные канавки 1 О.Роторный аппарат работает следуюЩим Образом. Обрабатываемзя среда йод давлением поступает через входной патрубок 2,проходит через каналы ротора 5, каналь 1 стагора 7, сужающийся кольцевой канал 8 и выводится из аппарата через Выходной патрубок 3. При вращении ротора 4 происходит периодическое перекрытие и совпадение каналов ротора 5 с каналами статора 7, Вследствие этого в обрабатываемой среде генерируются пульсации давления л скорости потока, которые инициируют акустическую и гидродинамическую кавитац 1 лю Спиоальные выст"пы 9 и спиральные канавки 10 способству.от турбулизации среды, Следуя закачу сохранения энергии жидкость сгоемится пройти конический кольцевой канал по наименьшему пути, Однако этому препятствует спиральная навивка, что приводит к повьшению сдвиговых усилий в потоке, срыву вихрей при обтекании верхней части потока среды спиральной навивки и его турбулизации.Кроме повышения скорости истечения, вследствие уменьшения проходного сечения конического кольцевого канала 8 скорость пОтОка также увеличивается из"за уменьшения шага спиральных выступов 9, так как оасстояние между соседними витками уменьшается по мере уменьшения диаметра конуса,При увеличении скоролти потока его турбулизация увеличивается, что интенсифицирует процесс теплоотдачи стенкам сужающегося кольцевого канала 8.Известно, что при увеличении скорости потока давление в немпадает, а увеличение перепада давлений благоприятно сказывается на процессе развития кавитации, как акустический, так и гидродинамической.Закрученный, вихреобразный поток вырывается из кольцевого сужающегося канала 8 и распыляется в выходном патрубке 3. Практически, выходной участок сужающегося кольцевого канала 8 работает, как форсунка, из-за сильной завихренности потока и срыва с острых кромок, Кроме того, при срыве с острых кромок и при резком изменении проходного сечения, в выходном патрубке 3 развивается интенсивная гидро- динамическая кавитация, Общее падение статического давления за счет увеличения путл, пройденного потоком жидкости, и ее турбулизацию, как уже отмечено в прототипе, после воздействия акустическим полем, способствует эффективности процесса кавитации. Образовавшиеся кавитационные пузырьки выносятся в выходной патрубок 3 и там схлопываются, так как проходное сечение патрубка 3 больше, чем проходное сечение выходной части сужающегося кольцевого канала 8, Вследствие чего скорость потока падает и давление в выходном патрубке 3 увеличивается.Турбулизация потока и интенсивная экустическая и гидродинамическая кавитация существенно интенсифицирует процессы массообмена и эмульгирования. Кавитационные пузырьки в процессе схлопывания и пульсаций, а также турбулентные пульсации скорости способствуют уменьшению диффузионного слоя, развивают поверхность фазового контакта при и Ооведении массообмен ных процессов. При эмульгированил несмешивающихся жидкостей мелкомасштабные пульсации скорости и давления при развитой кавитации и турбулентности потока открывают капельки от диспергируемой жидкости, способствуют их дроблению и равномерному распределению по всему объему.Ф О р мул а из обре те н и я Роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода обрабатываемой среды, внутри которого размещены ротор и статор с сужающимся кольцевым каналом постоянной ширины, о т л и ч а ющ и й с я тем, чта, с целью интенсификации процессов змульгироеания и тепломассообмена, статор выполнен е виде конуса, на наружной поверхности которого выполнены спиральные выступы с шагом, уменьшающимся в сторону вершины конуса, а сужающийся кольцевой канал образован между наружной поверхностью статора и внутренней поверхностью корпуса, на которой выполнены спиральные канавки с шагом, уменьшающимся е сторону сужения и равным шагу еыступае статора.1773469 5 8 1 б 5 10 Составитель М.ПромтовТехред М.Моргентал Корректор А,Мотыль Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3884 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5