RU159457U1

RU159457U1 - ROTARY PULSE UNIT

Info

Publication number: RU159457U1
Application number: RU2015108445/05U
Authority: RU
Inventors: Максим Александрович Промтов; Андрей Владимирович Алешин; Мария Максимовна Колесникова
Original assignee: Максим Александрович Промтов
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-02-10

Abstract

1. Роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с выходным патрубком и крышку с входным патрубком, концентрично установленные в нем ротор с каналами в боковой стенке, выполненный в форме полого диска, посаженного на вал и статор с каналами в боковой стенке, в полости ротора, на его торцевой стенке с внутренней стороны и на крышке с внутренней стороны, выполнены кольцевые выступы, отличающийся тем, что профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора и крышки образует сужение и расширение проходного сечения в полости ротора по ходу потока жидкости в радиальном направлении.2. Роторный импульсный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора и крышки образует два или более последовательных сужений и расширений проходного сечения в полости ротора по ходу потока жидкости в радиальном направлении.3. Роторный импульсный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора и крышки соответствует профилю проходного сечения трубки Вентури в полости ротора по ходу потока жидкости в радиальном направлении.4. Роторный импульсный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора и крышки соответствует профилю двум или более последовательных профилей проходного сечения трубок Вентури в полости ротора по ходу потока жидкости в радиальном направлении.1. A rotary pulse apparatus comprising a housing with an outlet nozzle and a cover with an inlet nozzle, a rotor concentrically mounted in it with channels in the side wall, made in the form of a hollow disk mounted on a shaft and a stator with channels in the side wall, in the rotor cavity, on annular protrusions are made on its end wall on the inside and on the cover on the inside, characterized in that the radial section profile of the inner surface of the rotor and the cover forms a narrowing and widening of the bore in the rotor cavity along fluid flow in the radial direction. 2. A rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the profile of the radial section of the inner surface of the rotor and the cover forms two or more consecutive constrictions and extensions of the bore in the cavity of the rotor along the fluid flow in the radial direction. A rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the profile of the radial section of the inner surface of the rotor and the cover corresponds to the profile of the bore of the venturi in the cavity of the rotor along the fluid flow in the radial direction. The rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the profile of the radial section of the inner surface of the rotor and the cover corresponds to the profile of two or more successive profiles of the bore of the venturi tubes in the cavity of the rotor along the fluid flow in the radial direction.

Description

Роторный импульсный аппарат относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использован для интенсификации процессов диспергирования, эмульгирования, гомогенизации, растворения, экстрагирования и т.п.в различных отраслях промышленности.Rotary pulse apparatus refers to devices for creating pulsed oscillations in a flowing liquid medium and can be used to intensify the processes of dispersion, emulsification, homogenization, dissolution, extraction, etc. in various industries.

Известны роторные аппараты для создания акустических колебаний в проточной жидкости, содержащие корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, крышку, камеру озвучивания, привод, причем торцовая поверхность ротора со стороны входа обрабатываемой среды образует осевой зазор с торцевой поверхностью насадка, установленного во входном патрубке (RU 2397826 С1) или с крышкой аппарата (RU 2317142 С1).Known rotary devices for generating acoustic vibrations in a flowing fluid, comprising a housing with medium inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator concentrically installed in it with channels in the side walls of the cylinders, a cover, a sounding chamber, a drive, and the end surface of the rotor from the input side of the medium forms an axial clearance with the end surface of the nozzle installed in the inlet pipe (RU 2397826 C1) or with the cover of the device (RU 2317142 C1).

Известен роторный аппарат гидромеханической обработки, содержащий корпус, внутри которого расположен статор и ротор с радиально-волновой поверхностью, при этом статор в форме диска жестко прикрепляется к корпусу и радиально-волновой поверхностью расположен к ротору, а ротор, также в форме диска, крепится на вал привода и радиально-волновой поверхностью располагается к статору, угол волны поверхности статора и ротора равен 5÷25°, а зазор между статором и ротором составляет 5÷15 мм (RU 2428246 С1).A rotor hydromechanical processing apparatus is known, comprising a housing, inside which a stator and a rotor with a radial-wave surface are located, wherein a disk-shaped stator is rigidly attached to the housing and a radial-wave surface is located on the rotor, and the rotor, also in the form of a disk, is mounted on the drive shaft and the radial-wave surface is located to the stator, the angle of the wave surface of the stator and rotor is 5 ÷ 25 °, and the gap between the stator and the rotor is 5 ÷ 15 mm (RU 2428246 C1).

Наиболее близким к заявленному устройству является роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, концентрично установленные в нем ротор с каналами в боковой стенке, выполненный в форме полого диска, статор с каналами в боковой стенке, в полости ротора, на его торцевых стенках с внутренней стороны выполнены торообразные выступы и впадины (RU 147138 U1).Closest to the claimed device is a rotary pulse apparatus comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor concentrically mounted in it with channels in the side wall, made in the form of a hollow disk, a stator with channels in the side wall, in the cavity of the rotor, on its end walls toroidal protrusions and depressions (RU 147138 U1) are made on the inside.

Недостатком этого аппарата является узкая область применения по измельчению материалов в процессах диспергирования гетерогенных суспензий, возможность образования наростов твердых частиц на выступах внутри полости ротора.The disadvantage of this apparatus is the narrow scope for grinding materials in the dispersion of heterogeneous suspensions, the possibility of the formation of growths of solid particles on the protrusions inside the rotor cavity.

Техническая задача полезной модели - повышение эффективности работы аппарата при обработке гетерогенных жидкостей.The technical task of the utility model is to increase the efficiency of the apparatus during the processing of heterogeneous liquids.

Указанная техническая задача достигается тем, что в предлагаемой конструкции:The specified technical problem is achieved by the fact that in the proposed design:

- роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с выходным патрубком и крышку с входным патрубком, концентрично установленные в нем ротор с каналами в боковой стенке, выполненный в форме полого диска, посаженного на вал и статор с каналами в боковой стенке, в полости ротора, на его торцевой стенке с внутренней стороны и на крышке с внутренней стороны выполнены кольцевые выступы, отличающийся тем, что профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора и крышки образует сужение и расширение проходного сечения в полости ротора по ходу потока жидкости в радиальном направлении;- a rotary pulse apparatus comprising a housing with an outlet nozzle and a cover with an inlet nozzle, a rotor concentrically mounted in it with channels in the side wall, made in the form of a hollow disk, mounted on a shaft and a stator with channels in the side wall, in the rotor cavity, on it annular protrusions are made on the end wall on the inner side and on the lid on the inner side, characterized in that the radial section profile of the inner surface of the rotor and the cover forms a narrowing and expansion of the passage section in the rotor cavity along the way fluid flow in the radial direction;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора и крышки образует два или более последовательных сужений и расширений проходного сечения в полости ротора по ходу потока жидкости в радиальном направлении;- the profile of the radial section of the inner surface of the rotor and the cover forms two or more consecutive constrictions and extensions of the bore in the cavity of the rotor along the fluid flow in the radial direction;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора и крышки соответствует профилю проходного сечения трубки Вентури в полости ротора по ходу потока жидкости в радиальном направлении;- the profile of the radial section of the inner surface of the rotor and the cover corresponds to the profile of the bore of the venturi in the cavity of the rotor along the fluid flow in the radial direction;

- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора и крышки соответствует профилю двум или более последовательных профилей проходного сечения трубок Вентури в полости ротора по ходу потока жидкости в радиальном направлении.- the profile of the radial section of the inner surface of the rotor and the cover corresponds to the profile of two or more consecutive profiles of the bore of the venturi in the cavity of the rotor along the fluid flow in the radial direction.

Данная конструкция роторного импульсного аппарата обеспечивает интенсивную обработку жидкости в полости ротора, предварительную подготовку обрабатываемой среды перед воздействием в каналах ротора и статора, зазоре между ротором и статором.This design of a rotary impulse apparatus provides intensive liquid treatment in the rotor cavity, preliminary preparation of the medium to be treated before exposure to the rotor and stator channels, and the gap between the rotor and stator.

На фиг. 1 изображен роторный импульсный аппарат.In FIG. 1 shows a rotary pulse apparatus.

Роторный импульсный аппарат содержит корпус 1 с патрубком выхода среды 2, крышку 3 с патрубком входа среды 4, ротор 5, статор 6, каналы 7 в боковой стенке ротора, каналы 8 в боковой стенке статора, камеру 9. Крышка 3 соединена с корпусом 1. На внутренних поверхностях крышки 3 и ротора 5, выполнены кольцевые выступы 10. Профиль радиального сечения внутренней поверхности крышки 3 и ротора 5 образует одно или несколько последовательных сужений 11 и расширений 12 проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении. Профили сужений 11 и расширений 12 могут образовывать один или несколько последовательных профилей трубки Вентури в радиальном сечении (фиг. 2). Перед первым выступом 10 на внутренней поверхности ротора 5 находится полость ротора 13.The rotary pulse apparatus comprises a housing 1 with a medium outlet 2, a cover 3 with a medium inlet 4, a rotor 5, a stator 6, channels 7 in the side wall of the rotor, channels 8 in the side wall of the stator, chamber 9. Cover 3 is connected to the body 1. On the inner surfaces of the cover 3 and the rotor 5, annular protrusions are made 10. The profile of the radial section of the inner surface of the cover 3 and the rotor 5 forms one or more successive narrowings 11 and extensions 12 of the passage section along the fluid flow in the radial direction. The profiles of the constrictions 11 and the extensions 12 can form one or more successive profiles of the venturi in a radial section (Fig. 2). Before the first protrusion 10 on the inner surface of the rotor 5 is the cavity of the rotor 13.

Роторный импульсный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкая среда подается под давлением через входной патрубок 4 в полость ротора 13, проходит через кольцевые сужения 11 и расширения 12, образованные кольцевыми выступами 10, проходит через каналы ротора 7 и статора 8, затем попадает в камеру 9 и выводится из аппарата через выходной патрубок 2.Rotary pulse apparatus operates as follows. The processed liquid medium is supplied under pressure through the inlet pipe 4 to the cavity of the rotor 13, passes through the annular narrowing 11 and the expansion 12 formed by the annular protrusions 10, passes through the channels of the rotor 7 and the stator 8, then enters the chamber 9 and is removed from the apparatus through the outlet pipe 2.

При вращении ротора 5 его каналы 7 периодически совмещаются с каналами 8 статора 6. В период времени, когда каналы ротора перекрыты стенкой статора, в полости ротора давление возрастает, а при совмещении канала ротора с каналом статора давление за короткий промежуток времени сбрасывается и в результате этого в канал статора распространяется импульс давления. При распространении в канале статора импульса избыточного давления, вслед за ним возникает область пониженного давления, так как совмещение каналов ротора и статора завершилось, и подача жидкости в канал статора происходит только за счет транзитного течения из зазора между ротором и статором. Объем жидкости, вошедший в канал статора, стремится к выходу из канала, и инерционные силы создают растягивающие напряжения в жидкости, что вызывает кавитацию. Жидкость подвергается воздействию импульсов давления, способствующих интенсификации физико-химических процессов.When the rotor 5 rotates, its channels 7 are periodically aligned with the channels of the stator 6. During the period when the rotor channels are blocked by the stator wall, the pressure in the rotor cavity increases, and when the rotor channel is combined with the stator channel, the pressure is released in a short period of time and as a result a pressure pulse propagates into the stator channel. When an overpressure pulse propagates in the stator channel, a region of reduced pressure arises, since the combination of the rotor and stator channels is completed, and the supply of fluid to the stator channel occurs only due to the transit flow from the gap between the rotor and stator. The volume of fluid entering the stator channel tends to exit the channel, and the inertial forces create tensile stresses in the liquid, which causes cavitation. The fluid is exposed to pressure impulses that contribute to the intensification of physico-chemical processes.

Движение жидкости в роторе от центральной оси до каналов в боковой стенке ротора обеспечивается за счет внешнего давления и центробежных сил. При прохождении жидкости через кольцевое сужение и расширение скорость, жидкость в сужении увеличивается, а в расширении замедляется. Давление по ходу потока жидкости в сужении уменьшается в соответствии с законом Бернулли, а в расширении возрастает. Изменение давления и скорости по ходу движения жидкости в полости ротора аналогично изменению скорости и давления в трубе при местном сужении, но этот процесс происходит по радиальному направлению от оси ротора до его внутренней боковой стенки. Пульсации давления и скорости потока в радиальном направлении при движении жидкости в роторе вызывают вихреобразования и кавитацию в полости ротора. Интенсивная гидродинамическая обработка жидкости внутри полости ротора повышает эффективность работы в роторном импульсном аппарате.The movement of fluid in the rotor from the central axis to the channels in the side wall of the rotor is provided by external pressure and centrifugal forces. With the passage of fluid through the annular narrowing and expansion of the speed, the fluid in the narrowing increases, and in the expansion slows down. The pressure along the fluid flow in the constriction decreases in accordance with the Bernoulli law, and increases in the expansion. The change in pressure and speed along the fluid in the cavity of the rotor is similar to the change in speed and pressure in the pipe with local narrowing, but this process occurs in the radial direction from the axis of the rotor to its inner side wall. The pulsations of pressure and flow velocity in the radial direction when the fluid moves in the rotor cause vortex formation and cavitation in the rotor cavity. Intensive hydrodynamic treatment of the fluid inside the cavity of the rotor increases the efficiency of work in a rotary pulse apparatus.

Вариант исполнения профиля радиального сечения кольцевых сужений и расширений в форме одного или нескольких последовательных профилей трубки Вентури повысит эффективность работы роторного импульсного аппарата как генератора вихрей и кавитации, так как трубка Вентури генерирует срыв вихрей и пульсаций давления с определенной частотой. Эффективность развития кавитации при прохождении жидкости с закономерностями изменения давления и скорости потока как в трубке Вентури значительно выше по сравнению с потоком, проходящем через профиль постоянного сечения. Трубки Вентури широко применяются в технике и технологиях для создания кавитации в проходящем потоке жидкости.The embodiment of the profile of the radial section of the ring constrictions and extensions in the form of one or more successive profiles of the Venturi tube will increase the efficiency of the rotary pulse apparatus as a vortex and cavitation generator, since the Venturi tube generates a stall of vortices and pressure pulsations with a certain frequency. The efficiency of cavitation during the passage of a fluid with patterns of change in pressure and flow velocity as in a venturi is much higher compared to the flow passing through a constant section profile. Venturi tubes are widely used in engineering and technology to create cavitation in a passing fluid stream.

Так как ротор 5 вращается, а крышка 3 неподвижна, то в сужениях 11 создаются условия для придания направления скорости жидкости V путем сложения вектора скорости в радиальном направлении V_p и вектора скорости в окружном направлении V_o. Чем ближе слой жидкости к выступу 10 на роторе 5, тем больше влияние окружной скорости, на стенке выступа 10 ротора скорость жидкости равна V_o, на стенке выступа 10 крышки, скорость жидкости равна V_p.Таким образом, в зоне выступов усиливается процесс смешивания и турбулентости потока за счет разного направления векторов скорости различных слоев жидкости. При попадании твердых частиц между выступами 10, в зоне сужения возникают большие сдвиговые напряжения, способствующие разрушению твердых частиц.Since the rotor 5 rotates and the cover 3 is stationary, then in the constrictions 11 the conditions are created for giving the direction of the fluid velocity V by adding the velocity vector in the radial direction V _p and the velocity vector in the circumferential direction V _o . The closer the liquid layer to the protrusion 10 on the rotor 5, the greater the influence of the peripheral speed, on the wall of the protrusion 10 of the rotor, the fluid velocity is V _o , on the wall of the protrusion 10 of the cover, the fluid velocity is V _p. Thus, in the area of the protrusions, the process of mixing and turbulence of the flow is enhanced due to the different directions of the velocity vectors of different fluid layers. When solid particles fall between the protrusions 10, large shear stresses occur in the narrowing zone, contributing to the destruction of the solid particles.

Claims

1. A rotary pulse apparatus comprising a housing with an outlet nozzle and a cover with an inlet nozzle, a rotor concentrically mounted in it with channels in the side wall, made in the form of a hollow disk mounted on a shaft and a stator with channels in the side wall, in the rotor cavity, on annular protrusions are made on its end wall on the inside and on the cover on the inside, characterized in that the radial section profile of the inner surface of the rotor and the cover forms a narrowing and widening of the bore in the rotor cavity along fluid flow in the radial direction.

2. The rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the profile of the radial section of the inner surface of the rotor and the cover forms two or more consecutive constrictions and extensions of the bore in the cavity of the rotor along the fluid flow in the radial direction.

3. The rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the profile of the radial section of the inner surface of the rotor and the cover corresponds to the profile of the bore of the Venturi tube in the cavity of the rotor along the fluid flow in the radial direction.

4. The rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the profile of the radial section of the inner surface of the rotor and the cover corresponds to the profile of two or more consecutive profiles of the bore of the Venturi tubes in the cavity of the rotor along the fluid flow in the radial direction.