Кавитатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1) 5 В 01 Р 5/1.6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИТРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТ ательербиний 8.8)свидетельство СССР01 Р 5/16, 1969.(54) КАВ (57) Изо вано для ТАТОРретение может быть испэмульгирования, дисперомогениэации веществ. Усодержит емкость 1, штуце ользогирония и ист вляется интенпергирования,водительности елью изобкация про етения сса ди вышение нап ра прои аботы к и надежности рНа Лиг.1 сх кавитатор, про фиг.2 - разрез образования "ж итатора,и иэображе матичесольный разрез; наЛиг.1 (схемопаток и на А - А наидких" е, где- радиальная сксросттангенциальная скотка;С(абсолютная скоростугол вэаимодействилопаток со стенками ь потока; рость пот ь потока;я "жидких кавитат вая скорость вращения рото ра не 1(71) Всесоюзный научно-исследоский технологический институтцидов и регуляторов роста раст(56) АвторскоеР 398265, кл. В Изобретение относится к химическому и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к оборудованию по производству и применению химических средств защиты растений с использованием метода гидроакустического воздействия на гетерогенные рабочие среды.Изобретение может быть использовано для эмульгирования, диспергирования, гомогениэации смешивающихся и несмешивающихся жидкостей с газом, жидкостей с порошкообразными веществами, а также для гомогенизации других более сложных гетерогенных систем в пищевой, фармацевтической, косметической, строительной и других отраслях промышленности, где требуется создание тонкодисперсных систем с высокой удельной поверхностью внутрен,ЯО 1535608 А 1 2, в котором расположен полый ротор3 с щелевыми выходными каналами 15,образующими "жидкостные" лопатки 20,подвижную перегородку 5, центральнуютрубу 13 с каналами 16 для образова-.ния жидкостных лопаток 17. Лопатки17 и 20 образуют две ступени гидроакустического диспергирования среды.Обрабатываемая среда в роторе 3 подвергается механическому диспергированию и затем, проходя через каналы 15и 16, подвергается гидроакустическомдиспергированию. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс диспергирования, повысить производительность и надежность работы кавитатора2 з.п.- лы, 5 ил. правление нагнетаемого ими потока); на иг.3 - разрез Б-Б на фиг.1 (рас положение выходных каналов и наклон х щелевых выходных каналов в роткое нагнетание и диспергированив, Гидроакустическое нагнетание и диспергирование выполняют первая ступень нагнетания ротора 3, состоящая из "жидких" лопаток 17, и вторая ступень нагнетания ротора 3 состоящая из "жидких" лопаток 20, оформленных щелевыми выходными каналами 15 и динамическим напором жидкости.В месте Формирования "жидких" лопаток 17 емкость 1 должна иметь вогнутую форму для образования зоны циркуляции с минимальными гидравлическими потерями (фиг,5),В месте формирования жидких" лопаток 20 штуцер 2 должен иметь выпукло-вогнутую форму для отбоя жидких лопаток и эжектирования нагнетаемой ими среды во входные каналы 9 и далее во внутреннюю полость, образованную кольцевыми 55 на фиг, 4 - разрез В"В на фиг. 1 (расположение входных каналов в подвижной перегородке); на фиг.5 - схема движения потоков в кавитаторе,Кавитатор состоит из емкости 1, в донном штуцере 2 которой расположены полый ротор 3, смонтированный на приводном валу 4, и подвижная в осевом направлении перегородка 5, закреплен ная от вращения относительно крышки 6 штифтом 7 и поджимаемая к ротору 3 тарельчатой пружиной 8. Подвижная перегородка 5 имеет входные каналы 9, переточные каналы 10 и направляющие перегородки 11, смонтированныев кольцевой проточке 12. Ротор 3 снабжен центральной монтируемо-демонтируемой трубкой 13, переточновыходными каналами 14 и щелевыми выходными каналами 15, расположенными наклонно к оси ротора (4 иг.2) и тангенциально к поверхности ротора (Фиг.3) или радиально (Фиг,1), что менее предпочтительно с точки зрения эффективности, но зато технологичнее. Центральная монтируемодемонтируемая труба 13 снабжена щелевыми наклонными каналами 16, формирующими "жидкие" лопатки 17 первой ступени нагнетания ротора 3, Ротор 3 снабжен внутренними нагнетательными лопатками 18, смонтированными в кольцевой проточке 19 и выполняющими в паре с направляющими перегородками 11 роль вихревого насоса и рабо-35 чих органов ротора и статора, обеспечивающих преимущественно механичеспроточками 12 и 19. С этой же целью крышка 6 снабжена обтекателем 21. Для обеспечения минимального осевого зазора (вплоть до нуля) между торцами ротора 3 и подвижной перегородкой 5 последняя в работе поджимается тарельчатой пружиной 8.Кавитатор работает следующим образом.При вращении ротора 3 его нагнетательные лопатки 18 увлекают жидкость, находящуюся в кольцевой проточке 19, во вращение, За счет центробежных сил часть жидкости выбрасывается из ротора через наклонные щелевые выходные каналы 15 в полость и на стенки штуцера 2, Другая часть поступает на циркуляцию в кольцевую проточку 12 подвижной перегородки 5 и в кольцевую проточку 19, где получает от лопаток 18 дополнительный импульс давления, снова отбрасывается к периферии и разделяется на два потока. Один поток вытекает через наклонные щелевые выходные каналы 15 в виде плоских струй в полость штуцера 2 и вращается вместе с ротором 3, нагнетая жидкость своими "жесткими динамическими поверхностями на вход в каналы 9 и в полости проточек 12 и 19. Другой поток по переточным каналам 10 и переточно-выходным каналам 14 поступает во внутрь центральной трубы 13, а из нее через щелевые наклонные каналы 16 - в полость емкости 1. Вытекая с высокой скоростью через щелевые наклонные каналы 16, в виде плоских "жидких" лопаток 17, поток нагнетает жидкость из емкости 1 в полость штуцера 2 и одновременно увлекает жидкость в емкостив осевую и круговую циркуляцию.Образующаяся в емкости 1 воронка разрушается радиальной составляющей ско- рости потока, Формирующего "жидкие" лопатки 17, и за счет осевой циркуляции.Регулируя высоту выступа центральной трубы 13 над торцом штуцера 2, регулируют степень нагнетания первой гидроакустической ступени ротора 3, Если в емкость 1 загрузить порошкообразные компоненты, то они вместес жидкостью поступят во внутреннюЮ полость ротора 3, где подвергнутся механическому разрушению при ударах о направляющие перегородки 11 и в осевых зазорах между ними и нагнескладывается в основном не за счетнагнетания, а за счет эжекции потокаиз емкости 1 в полость ротора 3,При скоростях более 80 м/с "жидкие"лопатки работают как "металлические",однако износ, энергозатраты и габариты кавитатора при этом резко возрастают.Угол взаимодействия р "жидкихлопаток с выпукло-вогнутой поверхностью штуцера 2 должны быть в пределах 150-170 , так как при этом значении угла р кавитационное поле локаЛизуется в замкнутое пространствос возможно минимальной поверхностью.Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении диспергирующей способности кавитатора, в повьшении степени гомогенизации, напора, производительности, в уменьшении износа рабочих органов, в прощении монтажа-демонтажакавитатора, в меньшей засоряемости25 кавитатора и т.п,Формула изобретения 1. Кавитатор, включающий емкостьс донным штуцером, расположенным в ееднище, полый ротор с входными осевыми и выходными щелевыми радиальнымиканалами, внутренней подвижной с осевом направлении перегородкой и центральной трубой, размещенной в еговерхней части, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификациипроцесса диспергирования, повышениянапора, производительности и надежности работы кавитатора, полый роторустановлен в донном штуцере, при этомосевые входные каналы выполнены вподвижной перегородке, а в центральной трубе выполнены радиальные каналы для образования наружных жидкостных лопаток из обрабатываемой среды,2. Кавитатор по п,1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что донный штуцер емкости в месте расположения выходных щелевых радиальных каналов ротора выполнен выпукло-вогнутым.3. Кавитатор по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что каналы для образования наружных жидкостных лопаток в центральной трубе расположены в емкости у ее днища,1535608тательными лопатками 18 ротора 3.Из ротора 3 смесь под действиемцентробежных сил выбрасывается черезщелевые наклонные выходные каналы.15 в полость штуцера 2 и по системе каналов 10-14-16 - в полость емкости 1. Вытекая с высокой скоростьючерез щелевые выходные каналы вполость штуцера 2 и в емкость 1, струякавитирует, а при взаимодействии свыпукло-вогнутыми стенками штуцера2 резко изменяет свое направление,возбуждает ударные, нагрузки, упругиеколебания и кавитационные явления,интенсифицирующие процесс. При вращении "жидких" лопаток в них и за ними образуются кавитационные каверныпо всему сечению емкости. Диспергируемое вещество поступает в каверныза счет низкого давления в них. Присмыкании каверн образуются поля микропузырьков. При схлопывании микрогпузырьков образуются кумулятивныемикроструи со скоростями до 1000 м/си ударными местными давлениями до1000 МПа, которые оказывают размалывающее, перемешивающее, растворяющее микрокинетическое воздействие наобрабатываемые компоненты.При воздействии на обрабатываемыевещества "жестких" поверхностейвращающихся "жидких" лопаток происходит макрокинетическое турбулентноеперемешивание, эжектирование и нагнетание смеси,Если круговое вращение рабочейсреды в емкости 1 нежелательно, токавитатор пускают в работу без центральной трубы 13. В этом случае обработанный в роторе 3 продукт вытекает с высокой скоростью через переточно-выходные каналы 14 непосредственно в емкости 1 и создает в нейвертикальную циркуляцию в виде торообразных вихрей.Скорость истечения струй, формирующих жидкие" нагнетательные лопатки17 и 20, должна быть в пределах 2080 м/с, предпочтительно 50 м/с, таккак при этом получаются минимальныеэнергетические затраты при хорошейинтенсивности диспергирования, степени гомогенизации и высокой производительности.При скорости менее 20 м/с "жидкие"лопатки плохо нагнетают. Весь эффект1535 б 08 Составитель Н,Федорова Техред Л.Сердюкова Корректор М.Иаксимишинец Редактор Н.Горват Тираж 507 Подписное ВНИИПИ Государственного ко.ватага по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5