Роторный аппарат

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоцивлистическииРеспублик п 789147 е(51) М. Кл. В 01 1 7/28 с присоелинением заявки Лев Государстевииык комитет(23) Приоритет ио делам иаобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения В. ф. Юдаев, П. С. Аксельрод, В. И, Биглери Е, А, Мандрыка Московский ордена Трудового Красного Знамени институт химического машиностроения(54) РОТОРНЫЙ АППАРАТ Изобретение относится к устройствамаля создания акустических колебаний в проточной жиакой среае и может бытьиспользовано в химической, нефтяной,геолОгическойр машиносгРОительнойр уголь ной, авиационной, пищевой и ряде цругихпромышленностей народного хозяйства для интенсификации различных физико-химических, биологических и цругих прот(вссов.тоИзвестны механические роторные из. лучатели, работающие по принципу роторных аппаратов, содержащие ротор и статор, помещенные в рабочую камеру, с выполненными в их стенках отверстиями, корпус с входными и выходными патрубками, привод, уплотнительные устройства, в которых отверстия ротора с.кошены для того, чтобы ротор вращался от воздействия на него потока жидкости или Эа газа 1 .Наиболее близким к изобретению . по ,технической сущности и достигаемому результату является устройство, соцержащее корпус с входными и выходными патрубками, концентрично установленные в нем ротор и статор с отверстиями в боковых стенках к правок 12.Цель изобретения - интенсификация технологического процесса эа счет увеличения интенсивности акустических колебаний, необходимых аля получения бое,щего отрицательного импульса давления, который вызвал бы разрыв сплошности среды, т.е. возникновение акустической кавитациив которая значительно интенсифицирует проводимый технологический процесс и таким образом повышает коэффициент полезного аействия аппарата.Поставленная цель достигается тем, что передние кромки отверстий на внешней поверхности ротора н задние кромки отверстий на внутренней поверхности статора выполнены скругленными, а отверстия статора расположены поа острым углом к отверстиям ротора по направлению его вращения, при этом отяоше. нне ширины каждого отверстия ротора780 147 ания ширины отверстия ротора к щирине отверстия статора при значениях критерия гомохронности Нф. 1 - 10, 2 - 20, 3 - 5.Роторный аппарат содержит ворпус 1,крышку 2 с выходным патрубком 3, цилиндрический иди конический статор 4 сотверстиями 5 в боковой стенке, имеющейна внутренней рабочей поверхности 6дабиринтные канавки 7, пвтрубок Ь вво 10 да обрабатываемой среды, выходной пвтрубок 9 в корпусе 1, цилиндрическийили конический ротор 10 с.отверстиями11 нв боковых стенках и лабиринтнымиканавками 12 на его внешней рабочейповерхности 13, привод 14, соединенный с ротором при помощи вала 15.Корпус 1 и статор 4 образуют камеру ообработки .взаимодействующих компонентов 16. Рабочие передние кромки 17отверстий 11 ротора 10 и задние кромки18 отверстий 5 ствтора 4 относительнооси вращения ротора скруглены по всейвысоте отверстий. к ширине каждого отверстия статора состаадяет 1,2 - 10.Скругленные кромки отверстий при их открываниии уменьшают гидрввличес.кое сопротивление течению жидкости, а также. увеличивают время разгона жидкости в начальный момент открывания отверстий, не изменяя время закрывания их. Кромки отверстий в местах скруглений могут иметь форму параболического цилиндра, т.е. осевым сечением которого является одна ветвь параболы, или кругового. Скругление кромок отверстий и угол между осями отверстий ротора и статора уменьшают гидравлическое сопр тивление с момента начала совпадения о верстий ротора и статора, а в момент закрывания их соответственными против положными острыми кромками отверстий ротора и ствтора и острый угол между осями отверстий в роторе и статоре уве личиввют гидравлическое сопротивление.Увеличение гидравлического сопротивления при закрывании отверстий необходимо для того, чтобы резко остановить текущую жидкость с большим отрицательным ускорением, т.е. гидравлическое сопротивление потока изменяется так, чтобы в начальной фазе процесса открывания отверстия максимально увеличить положительное ускорение, а в конечной фазе процесса закрывания, отверстия максимально увеличить отрицательное ускорение жидкости.Соотношением между шириной отверстий ротора и ствтора определяется временем установления течения жидкости.Управление кввитационным процессом осуществляется при помощи вентилей или регулировочных кранов во входных и выходных патрубках, При обработке несколь40 ких быстрореагирующих компонентов в основной входной патрубок можно подсоединить необходимое число дополнительных патрубков таким образом, чтобы быстро- реагирующие компоненты в необходимых45 количествах не перемешиваясь поступали в полость ротора, где они быстро перемешиваются. На фиг, 1 изображен роторный аппарат, разрез по оси вращения роторщ на фиг. 2- о вид А на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 2; нв фиг. 4 - показаны отверстия ротора и статора в начальный момент их совмещения; на фиг. 5 - то же, в моментперекрывания отверстий статора 3 нв фиг.6 показана зависимость произведения амплитуды кавитационных импульсов давления на среднее время нахождения жид кости в отверстиях статора .от, отношеРабочие задние кромки 19 отверстий -11 ротора 10 и передние вромки 20 отверстий 5 ствтора 4 по ходу вращения ротора острые не скругленные. Во входной патрубок 8 можно вставить необходимое число патрубков 2 1, количество которых определяется числом перемешиваемых компонентов. Входные патрубки имеют регулировочные краны 22, а выходные патрубки регулировочные краны 23.Роторный аппарат работает следующим образом;Обрабатываемая среда или несколько компонентов поступают через патрубки: 8 и 21 самотеком или посредством насоса в попость ротора 10. В полости ротора поток изменяет направление движения к отверстиям 11. К моменту совпадения отверстий жидкость приходит уже в движение, причем из-эа свругленных кромок 17 и 18 гидравлическое сопротивление поворота потока уменьшает ся, а расход жидкости возраствет е большей скоростью чем в отверстиях без скругленных кромок. Далее.при большем совпадении отверстий 11 ротора 10 и отверстий 5 статорв 4 гидравлическоесопротивление уменьшаетсв иэ-зв наклона оси 24 отверстия 5 в боковой стенке статора 4 твк, что вектор скорости в отверстиях ротора 10 и статорв 4 направлен по оси соответствующего отверстия. Уменьшение гидравлического сопротивления приводит к увеличению мвк.5 7891 . симального расхода. Для увеличения времени разгона жидкости отверстия 11 ротора 10 шире отверстий 5 статора 4. . Их отношение зависит от соотношения скорости перекрывания отверстий, которая определяется угловой скоростью вращения ротора и .радиальной скоростью течения жидкости иэ отверстий ротора в отверстия статорв, которая определяется расходом через одно отверстие. С уве о личением этого отношенияугол поворота оси отверстия статора относительно оси отверстия ротора возрастает.Уменьшение ширины, а соответственно,и излучаемой площади отверстия стато% ра, с одной стороны, увеличивает скорость истечения жидкости, а с другой, амплиту: ду переменного давления .:как в отверстиях статора так и в камере 16, При закрывании отверстий статора поток жидкос-щ ти, достигнув максимального значения расхоаа, резко перекривается посреаст,вом.острых кромок 19 и 20. Расход быстро уменьшается эа время, которое меньше времени разгона жидкости, Ско ю рость изменения расхода жидкости при этом отрицательная, что вызывает отрицательный импульс давления сопровождающийся явлением активной акустической кввитвции в жидкости. Для уменьше- у ния транзитного течения через зазор между ротором и статором при перекрытии отверстий в статоре на рабочих (боковых) поверхностях ротора и статора имеются лабиринтные.канавки 7 и 12, которые предназначены для увеличения гидравлического сопротивления течения жидкости через зазор, а это ведет к увеличению коэффициента модуляции потока и коэффициента полезного действия роторного.,аппарата.Предлагаемые конструкции роторного и статорного аппарата позволяют значи. тельно интенсифицировать технологические процессы, проводимые в нем эв счет присутствия сильно развитой акустичес 47 6кой квиитации и повысить их произвоаительность, Например, процесс растворения серы в масле, проводимый в роторном аппарате в режиме акустической кавитвции протекает в 2-3 раза быстрее чем при растворении ее в обычной лопаф сткой мешалке с подогревом до 160 С. Полученное в роторном аппарате осерненное масло, в-первых, лучше по качеству иэ-эа уменьшения дегядрироввния серы, происходяцего при нагревании, а во-вторых, повышается коэффициент полезного действия аппарата из-за увеличения глглубины модуляции потока. Кроме того, скорость процесса растворения природной соли, проводимый в роторном аппарате в режиме акустической кввитации повышается в 15-30 рвэ. Формула иэобретения Роторный аппарат, содержаций коРпусс входными и выходными патрубками,концентрично установленные в нем ротори ствтор с отверстиями в боковых стенках и привод, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью интенсификации техиологического процесса зв счет увеличенияинтенсивности акустических колебаний,передние кромки отверстий на внешнейповерхности ротора и задние кромкиотверстий иа внутренней поверхностистаторы выполнены скругленными, в отверстия статора расположены под острымуглом к отверстиям ротора по наирввлению его вращения, при этом отношениеширины каждого отверстия ротора к ширине каждого отверстия статора составляет1,2-10.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 145850, кл. 608 Ъ ЗЮ 6,"0 1.02,62,2. Патент США Ж 3194540,кл. 259-7, опублик. 13.07.65.