Аппарат для проведения физико-химических процессов

,8011 О 1291 А 01 Г 13/08 АНИЕ ИЗ ЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ омагнити й с яия произнадежносверхностьой. созданое итем, чводитети встатор.2,ее элект чающ увеличе овышения ренняя и коничес п.1, о т что угол ерхности ющий вращающоле, о т л ито, с цельюльности и пработе, внута выполненаАппарат пой с я тем,тренней повляет 5-7Аппарат пос ятор ра В 25 Д,Д,Логвиненко,Б.Славуцкая и ч аконусносфтаторающи ти вн соста й инст о обор о СС 974. СССР 72. СССР 981. рат по пп. 1 - 3,щ и й с я тем, чтоыполнен в виде конзакругленными нами элементами.ат по пп.1-4, о т л ис я тем, что ротор рана выполнен ступенчатым от- рабо- ическонем пе(54) (57) 1. ФИЗИКО-ХИМИЧ жащий камеру го материалаСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) 1.Авторское свидетельстР 443676, кл, В 01 Р 13/08,2.Авторское свидетельствоР 359041, кл, В 01 Г 7/28, 1З.Авторское свидетельствоР 835491, кл. В 02 С 19/18,ПАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КИХ ПРОЦЕССОВ, соДеР- мешения из немагнитнорабочий орган, статор,чающийорган и стано4. Аппал и ч а ючий орган вго ротора сремешивающи5. Аппарчающийбочего орга и, 1 и 2, о т л и"ем, что рабочийположены вертикаль50 Изобретение относится к химическому и нефте-химическому машиностроению и может найти применение дляпроведения физико-химических процессов, преимущественно для проведенияпроцессов окисления, нейтрализации, 5непрерывного и циклического смешениямногокомпонентных систем, полученияэмульсий и суспензий и других процессов, требующих интенсивного перемешивания и диспергирования компо- . 10нентов при долговременном воздействии магнитного поля.Известно устройство для непрерывного смешения вязких веществ вклю-.чающее статор, создающий вращающееэлектромагнитное поле, камеру, свободно размещенный в ней рабочий орган, выполненный в виде полого тела,внутри которого размещен пакет электротехнического железа с клеткойкороткозамкнутых проводников ( 1 1,Недостатком устройства являетсямалая производительность, так какс.увеличением скорости подачи компонентов в смесительную.камеру ра-. 25бочий орган будет прижиматься к патрубку отвода продукта.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому. результатук предлагаемому является аппарат дляобработки материалов, содержащий каЗОмеру смешения из немагнитного материала, рабочий орган, статор, создающий вращающее, электромагнитное поле Г 23 иГзЗ,Недостатками известного устройства являются ограниченная производительность, потери мощности на трение"в упорных подшипниках, обусловленныетем, что в результате взаимодействиявращающихся поверхностей перемешиваю щих элементов с потоком обрабатываемых компонентов возникают осевые силы, действующие на рабочий орган,что в свою очередь, влечет за собойнеобходимость применения упорных 4подшипников.Цель изобретения - увеличениепроизводительности аппарата и повышение надежности в работе.Поставленная цель достигаетсятем, что в аппарате для проведенияФизико-химических процессов, содержащем камеру смешения из немагнитного материала, рабочий орган, статор, создающий вращающее электромагнитное поле, внутренняя поверхность статора выполнена конической.При этом угол конусности внутрен"ней поверхности статора составляет5" 7 фКроме того, рабочий орган и статор могут быть расположены вертикально.Рабочий орган выполнен в виде,конического ротора с закрепленнымина нем перемешивающими элементами, 5 Ротор рабочего орГана выполнен ступенчатым.На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез; на фиг.2- рабочий орган с коническим ротором; на фиг. 3 - то же, со ступенчатым ротором; на фиг. 4 - график зависимости изменения отношения сил, действующих со стороны магнитного поля от угла конусности статора.Аппарат для проведения фнэнкохимических процессов состоит из камеры смешения 1, например тонкостенной трубы иэ немагнитного материала или пластмассы, в которой расположен рабочий орган, выполненный в виде конического ротора 2, на поверхности которого жестко закреплены перемешивающие элементы 3, и статора 4, внутренняя поверхность которого выполнена конической с углом конусности 5-7". Вал 5 рабочего органа вращается в подшипниках б скольжения, которые установленыв опорах 7. К корпусу камеры прикреплены патрубки 8 и 9 для подачи и отвода компонентов.Ротор рабочего органа может быть выполнен ступенчатым (фиг. 3), причем диаметры участков 10-12 подбираются таким образом, чтобы .получилась конусность 5-7 дАппарат работает следующим образом.При включении магнитное поле статора 4 создает при взаимодействии с ротором 2 вращающий момент на валу 5, а также из-за конусности ста. тора аксиальную силу магнитного натяжения Исходные компоненты, непрерывно поступая в камеру смешения 1 через входной патрубок 8 и проходя через отверстия в опорах 7,попадают в зону действия перемешивающих элементов 3. В этой зоне происходит их интенсивное перемешивание и обработка магнитным полем, изменяющимся во времени по величине и направлению. Полученный продукт отводится с помощью выходного патрубка 9.Под действием осевого давления, возникающего вследствие воздействия потока на рабочий орган, последний смещается в аксиальном направлении по ходу потока. Однако под действием ,аксиальной силы ( Р = кНадЦ), обусловленной неоднородностью магнитного поля по длине статора аппарата и направленной против действия гидродинамической силы потока, ротор удерживается в исходном положении, т.е. осевая гидродинамическая сила, действующая на рабочий орган, компенсируется аксиальной силой, действующей со стороны магнитного поля статора. Неоднородность магнитного поля достигается за счет конусности статора.В 1 с Р(Ро 15)н= ц 10 40 45 ах В,Э ,Еппарата явонусности,Осевая гидродинамическая силадавления на рабочий орган зависитот производительности аппарата где С - коэффициент сопротивлениярабочего органа, зависящий от формы его носовой, боковой и кормовой частей;Плотность обрабатываемой среды;й - производительность аппарата;Э - наибольший диаметр рабочего органа;О - диаметр камеры смешения.Из формулы (1) следует, что увеличение производительности аппарата влечет за собой увеличение осевой гидродинамической силы, для компенсации которой требуется дополнитель ная сила удерживания рабочего органа в смесительной камере. Такая сила создается в предлагаемом аппара" те эа счет конусности статора, а также за счет конического либо ступенчатого выполнения ротора рабочего органа. С некоторыми допущениями сила,действующая.на ротор со стороны магнит-. ного потока, равна, Р:4 тВ ВЕф ( (а) где- длина ротора; - односторонний угол конуности; 6 - индукция магнитного поля в воздушном зазоре между статором и ротором. Условием полной компенсации осевой гидродинамической силы является равенство Р -Р Гд М 4 ЯЙРЙ илиР Р:ФГв вИ сх -)+ " Р ф, уВ+ вЕЫ отсюда о = (з)Схоэ,При постоянных величин и В производительность а ляется функцией от угла к : т.е. О=Е(аИнтервал углов 5-7 о, как наибо" . лее оптимальный, выбран на основании проведенных экспериментальных иссле-. дований. На фиг. 4 показана зависимость изменения отношения сил, действующих на ротор со стороны магнитного поля, при различных углах конусности статора по длине .камеры смешения,При перемещении ротора на д воздушный зазор изменяется на величину д д",с = С 61 П К т.е, при одинаковых смещениях ротора увеличение:воздушного зазора зависит от угла конусности о(. Намагничивающая сила статора с некоторымидопущениями равна где д - воздушный зазор междустатором и ротором;Р о - магнитная постоянная.Увеличение намагничивающей силыстатора приводит к увеличению токастатора что в свою очередь приводитк увеличению потерь ( Р= З 2), и увеличение о более 7 становится экономи 20 чески нецелесообразным,Вертикальная компоновка аппаратапозволяет использовать вес самогорабочего о 1 гана для компенсацииосевой гидродинамической силы дав 25 ления на рабочий орган, т.е. в данном случае компенсирующая сила рав, на сумме двух сил, т.е. Рком"Рм+ "вЭто позволяет увеличить осевуюгидродинамическую силу давления наЗ 0 рабочий орган на величину его веса,а значит, увеличить производитель-.ность аппарата.Кроме того, вертикальное расположение аппарата позволяет облег-35 чить работу радиально-опорных подшипников, которые в этом случае .невоспринимают нагрузки от веса.рабочего органа, что также повышает надежность работы. Конический ротор выполняется для, создания равномерного воздушного зазора .между. ротором и статором, что обеспечивает .создание равномерного магнитного поля .в .воздушном зазоре. Ступенчатый ротор применен для.этой цели, он более технологичен в изготовлении, так как можно применять роторы статорных двигателей. 50Использование изобретения в сравнении с известными устройствами обеспечивает существенное увеличение производительности, например, применение его в процессе обезвреживания 55 промывных кислотно-щелочных стоковпозволит, увеличить производительность в 2-2,5 раза.Кроме того, создание из-эа конус-,ности статора и ротора дополнитель 0 ной осево 9.силы удерживания роторав расточке статора позволяет разгрузить упорные подшипники, повысив темсамым надежность работы.