Роторный аппарат

( ОО 1 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Тамбовский институт химического машиностроения(56) Авторское свидетельство СССРМ 716629, кл, В 06 В 1/18, 1978,Авторское свидетьльство СССРМ. 1033169, кл, В 01 Р 7/28, 1981,(54) РОТОРНЫЙ АППАРАТ(57) Изобретение относится к устройствам для создания акустических колебаний в проточной жидкой среде, Цель изобретения - повышение надежности работы аппарата и снижение энергозатрат. Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 4 среды, ротор 5 и статор б с каналами, в камеру озвучивания 7 и средство создания дополнительных пульсаций, кинематически связанное с ротором, При этом средство создания дополнительных пульсаций выполнено в виде центробежного насоса, с числом лопаток, кратным числу каналов ротора, а передаточное отношение кинематической связи равно любому целому числу больше единицы, Среда подается насосом 8 в ротор 5, проходит каналы и попадает через статор б в камеру 7, после чего выводится через патрубок 3, Насос 8 создает дополнительные колебания с оптимальной частотой.2 ил.Изобретение Относится к устройсвам лля создания акустическх колоб; и в проточной жидхои граде л мажет бь;ть использовано дл я и;п е -1 сификаци и физика химических химических, аиало 1 и" вских и Ч ИХ Г 11 эацЕС .О а В ра ЗЛ ИЧЧ Ь 1 Х ОТраСЛ ЯХ 1,рсмы 1. ленности народного хозяйства.Известен Ооторный аппарат содержа- щУи кар 11 ус с Бходн ь 1 м и выхаДн ь 1 м патруб ком для рабочей среды и установленные в нем статор с рядами отверстий л ротор с лопастями, имеющий ряд отверстий по перифеоии, во входном патрубке аппарата ус тановлен винтовой насос. Недасгатком этого аппарата является недостаточно высокая эффективность работы, обусловленная тем, чта винтовой насос не мож.т создать дополнительных пульсаций в обрабатываемой среде. чтсбы использовать их ДЛЯ ПОБЫ Ш 1 ЕНИЯ амГЛИТУДьГуЛ ЬСдцИЙ В ротарном аппарате,Наиболее бглзким к изобретению по получаемому эффекту являе 1 ся роторнапульсационный аппарат, содержащий корпус с нагнетательным патрубком и камерой ввода в которой размещен всась 1 вающий пэтрубок, установленные в корпусе ротор и статаа в виде концентричных цилиндров с прорезями и средствс создания дополнительных пульсацил имеющее кинематическую связь с ротором аппарата с передаточным отношением равным единице, Средство для создания дополнительных пульсаций соединено с камерой ввода трубопроводом и выполнено ь виде сооснь 1 х дисков с прорезями и число прорезей во вращаемом диске кратно числу прорезей в цилиндрах, при этом всасывающий патрубок снабжен обратным клапаномБ этом аппарате дополнительно затрачивается энергия на приведение во вращение диска с прорезями средства создания дополнительных пульсац 1 лй и на подачу под Дд ВЛЕ НИЕМ Гаэа, ДОГ 10 Л НИТЕЛ ЬН аЯ За ПОРКаЯ и дозиру 1 ощая арматура услсжнясп усграйство и понижает его надежностьЦель изобретения - повь 1 шение надежГаст, оаботы аппарата и снижение энергозатрат.Указанная цель достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковьх стенках. привод и средсво создания дополнительных пульсаций. вь 1 полненное в виде центробежного насоса. соединенное кинемати еской связью с ротором аппарата с передаточным Отношением выбранного из ряда целых чисел, причем число лопаток средства саздаг 10 15 20 25 30 35 40 50 55 ния дополнительных пульсаций кратно числу каналов в роторе,При анализе известных технических решений не обнаружены решения, сходные с совокупностью отличительных признаков и редлагаемого изобретения,На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает техническими отличиями.На Фиг, 1 изображен роторный аппарат; на фиг, 2 - график зависимости амплитуд 1,2 и 3 гармоник акустической волны в камере озвучивания роторного аппарата от основной частоты акустической волны,Роторный аппарат содержит корг 1 ус 1 с патрубком выхода среды 2, крышку 3, с кааксиально расположенным патрубком входа 4, скрепленную с корпусом 1, ротор 5 с каналами 9 в боковых стенках, статор б, с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания 7 и средство создания дополнительных пульсаций, выполненное в виде центробежного насоса 8, установленного на входном патрубке 4 аппарата,Роторный аппарат работает следующим образом, Обрабатываемая среда подается средством создания дополнительных пульсаций, выполненого в виде центробежного насоса 8 через входной патрубок 4 в полость ротора 5, проходит через каналы ротора 5 и статора б, попадает в камеру озвучивания 7 и выводится из аппарата через выходной патрубок 2,При перекрытии и совмещении каналов ротора с каналами статора, в канале статора и камере озвучиванля, а также в полости ротора в обрабатываемой среде распространяются упругие колебания Основная частота этих колебаний определяется по известной формуле.1 о=. Пр о.гле пг - число оборотов ротора в секунду;о - число каналов в роторе или статоре при условии, что число каналов в статоре равно числу каналов в роторе,Средство создания дополнительных пульсаций, выполненное в виде центробежного насоса, установленного на входном патрубке и подаюгцем под давлением обрабатываемую среду в роторный аппарат, является источником дополнительных колебаний в среде так как рабочее колесо центробежного насоса находится в спиральном корпусе, которыи накладывает свои специфические особенности на образование колебаний в силу того, чта "язык" корпуса (выходной патрубок центробежного насоса), близко р.-Олаженный к наружному радиусу колес подвергается, из-законечного числа лопастей, периодическому силовому воздействию со стороны среды. вытекающей из межлопаточных каналов, Колебания, возникающие в результате такого взаимодействия, являются дискретными по своему спектральному составу, Частоты этих дискретных составляющих находятся как: 1=пгде и - число оборотов вала центробежного насоса в секунду;г - число лопастей насоса;1=1,2,3Интенсивность этих колебаний обычно зависит от расстояния между языком и колесом, а также в некоторой степени от формы самого языка, поэтому частоту тн=п2 часто называют языковой частотой,Однако наличие дискретных составляющих не обязательно связано с наличием языка. У свободного лопаточного колеса без спирального корпуса также можно обнаружить дискретную составляющую шума на частоте и л, но менее ярко выраженную, т.е. наличие дискретных составляющих на частоте 1 н не обязательно связано с наличием языка, а является специфической особенностью вращающегося центробежного колеса и связано с конечностью числа его лопастей,При совпадении частоты колебаний в роторном аппарате 1 с одной из дискретных составляющих языковой частоты средства создания дополнительных пульсаций, выполненного в виде центробежного насоса, 1 н наблюдается явление резонанса, Как известно, при резонансе двух колебательных систем возврастает амплитуда колебаний. Резонансные явления позволяют более полно использовать акустическую энергию для интенсификации различных технологических процессов, Возрастание амплитуды колебаний в роторном аппарате повышает интенсивность кавитации, увеличивает турбулизацию обрабатываемой среды, что ускоряет процессы диспергирования, эмульгирования, тепломассообмена и повышает качество получаемого продукта,Средство создания дополнительных пульсаций, выполненное в виде центробежного насоса, позволяет совместить подачу обрабатываемой среды в роторный аппарат с введением в нее дополнительных колебаний, что повышает надежность работы, снижает энергоемкость и упрощает конструкцию роторного аппарата, Особенно выгодна такая конструкция в крупнотоннажных производствах,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Соблюдение условия 1 = 1 н гозволяет варьировать режимными и конструктивными параметрами роторного аппарата для достижения оптимального режима проведения технологического процесса,Для подтверждения предлагаемого режима работы и конструктивного оформления роторного аппарата были проведены экспериментальные исследования. К ротор- ному аппарату подсоединяли центробежный насос К 45/30, имеющий 6 лопаток на рабочем колесе, частоту вращения вала - 48 оборотов в секунду,Ряд дискретных частот языковой частоты центробежного насоса имеет значения: 288 Гц; 576 Гц; 864 Гц; 1152 Гц; .Основную частоту колебаний в роторном аппарате изменяли от 120 до 960 Гц,Как видно из фиг, 2 на частотах 160 Гц, 280 Гц, 440 Гц, 560 Гц и 860 - 880 Гц прослеживаются максимумы по амплитудам пульсаций на 1,2 и 3 гармониках в камере озвучивания роторного аппарата, Амплитуды гармоник фиксировались по величине напряжения, снимаемого с гидрофона,Частота 164 Гц является субгармоникой основной языковой частоты насоса, а частота 492 Гц - ультратоном основной языковой частоты 3/2 от 288).Можно заметить, что максимумы по амплитудам гармоник основной частоты колебаний в роторном аппарате удовлетворительно совпадают с дискретным рядом языковой частоты центробежного насоса.Особенно заметны возрастания амплитуд гармоник на указанных частотах во 2 и 3 гармонике основной частоты колебаний в роторном аппаратеВолна, генерируемая в роторном аппарате, является немонохроматической волной, Интенсивность немонохроматической волны может быть представлена в виде суммы интенсивностей ее гармоник. Таким образом, интенсивность звуковой волны на частотах, где имеются максимумы амплитуд гармоник, больше по сравнению с другими частотами излучения.Проведенные эксперименты подтвердили, что при совпадении основной частоты колебаний в роторном аппарате с частотой из дискретного ряда звука, генерируемого центробежным насосом, интенсивность колебаний в роторном аппарате возрастает, а это способствует интенсификации различных химико-технологических процессов,Формула изобретенияРоторный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, концен1768269 1а люо Мо Фю Составитель МТехред М,Мор ромтотал р Корректор Л Фил едакт 04ИП Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 аказВН дственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгорслул, Гага оизв трично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, привод и средство создания дополнительных пульсаций, имеющее кинематическую связь с ротором, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности в работе и снижения энергозатрат, средство создания пульсаций выполнено в виде центробежного насоса с числом лопаток в нем, кратным числу каналов в роторе, а передаточное отноше ние кинематической связи равно любомуцелому числу больше единицы,