PL211672B1 - Urządzenie do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych.

Wynalazek dotyczy budowy mechanicznych urządzeń zawierających elementy wirujące do obróbki mediów płynnych, takich zwłaszcza jak wytwornice ciepła, mieszalniki, emulgatory, reaktory reakcji chemicznych, flotatory i tym podobne, oraz sposobów podgrzewania mediów płynnych, wytwarzania emulsji i prowadzenia przemysłowych procesów chemicznych.

Znane są i stosowane w praktyce przemysłowych procesów obróbki mediów płynnych, liczne rozwiązania urządzeń, w których wykorzystywane jest zjawisko kawitacji.

Kawitacją nazywane jest zjawisko powstawania w cieczy obszarów nieciągłości wypełnionych parą lub gazem, wywołane spadkiem ciśnienia do wartości krytycznej. Lokalny spadek ciśnienia w cieczy moż e być spowodowany wzrostem prę dkoś ci wskutek przewężenia strugi, opł ywem ciał a zanurzonego w cieczy, uderzeniem strugi o przeszkodę, falą akustyczną itp. Czynnikiem decydującym o powstawaniu kawitacji jest przemienne pole ciś nień . W przepł ywie musi istnieć obszar, w którym ciśnienie spada do wartości bliskiej ciśnieniu pary nasyconej, a następnie wzrasta. Klasycznym przykładem jest rozkład ciśnienia powstający podczas przepływu cieczy przez zwężkę Venturiego.

Kawitacja jest gwałtownym i najczęściej niepożądanym zjawiskiem. Powstające podczas implozji bąbelków gazu fale uderzeniowe mogą powodować mikrouszkodzenia śrub okrętowych, łopat turbin, wirników pomp, zaworów i innych elementów i dramatycznie skracają czas ich eksploatacji.

Znane są z dwu amerykańskich opisów patentowych nr US 5.188.090 i US 5.385.298 podobne do siebie rozwiązania aparatów do obróbki cieczy przy wykorzystaniu zjawiska kawitacji, w których zastosowany jest napędzany z wirującego wału, perforowany licznymi nieprzelotowymi otworami bęben, osadzony wewnątrz szczelnej obudowy z zachowaniem roboczej szczeliny o nieznacznej grubości. Dolotowe i odlotowe otwory obrabianej kawitacyjnie cieczy, są usytuowane na czołowych okrągłych tarczach obudowy, w osi równoległej do osi napędowego wału, który jest w tych tarczach ułożyskowany i uszczelniony.

Inne znane rozwiązanie urządzenia do obróbki cieczy przy zastosowaniu zjawiska kawitacji, według opisu patentowego PCT nr WO 2005/021050, zaopatrzone jest również w napędzany z napędowego wału bęben, mający liczne nieprzelotowe otwory i osadzony z zachowaniem niewielkiej roboczej szczeliny we wnętrzu walcowej obudowy, której cylindryczna część jest przeźroczysta i której czołowe zamykające okrągłe pokrywy, mają dolotowe i wylotowe króćce obrabianej cieczy, o osi równoległej do osi wału, który jest w obu pokrywach ułożyskowany i uszczelniony. Urządzenie umożliwia naświetlanie obrabianej cieczy promieniowaniem.

Oba opisane rozwiązania w przypadku ich aplikacji, jako urządzenia do prowadzenia przemysłowych procesów emulgacji lub jako reaktory do prowadzenia reakcji chemicznych, albo jako flotatory, wykazują jednak nie wystarczającą wydajność i zbyt niską sprawność energetyczną.

Znane jest między innymi rozwiązanie według amerykańskiego opisu patentowego nr US 6.200.486, dotyczące urządzenia do kawitacyjnej obróbki cieczy, w którym w przepływającej cieczy dzięki kawitacji wytwarzane są silne utleniacze i reduktory, co wywołuje kolejne reakcje chemiczne, efektywnie rozbijające lub niszczące substancje organiczne jak również nieorganiczne. Równocześnie kawitacja fizycznie narusza lub rozbija w tym urządzeniu komórki ścian zewnętrznych membran mikroorganizmów (np. bakterie coli lub salmonelli) oraz larwy lub zarodniki (np. zarodniki Zebra), pozostawiając wewnętrzne elementy komórek podatne na utlenianie. Urządzenie według tego patentu zawiera dyszę ukształtowaną w sposób zapewniający zmienne pole ciśnienia w przepływającej przez nią cieczy, co jest warunkiem koniecznym dla powstawania kawitacji.

Rozwiązanie według wynalazku US 6.200.486, mimo że przydatne do prowadzenia doświadczeń laboratoryjnych nad substancjami głównie organicznymi, wykazuje jednak niewystarczającą sprawność w przypadku użycia go w celach przemysłowych, jako profesjonalny i w wystarczającym stopniu uniwersalny reaktor kawitacyjny, mieszalnik - homogernizator, lub jako emulgator, albo jako flotator.

Znane jest również z opisu patentowego WO 2005/064244 rozwiązanie układu do generowania ciepła w środowisku płynnym, w którym jednym z elementów jest dysza kawitacyjna, mająca wylot o szczególnym ukształtowaniu, sprzężona z układem pomp i wymienników ciepła typu ciecz/ciecz. W tym rozwiązaniu dla wywoływania kawitacji i związanego z nią przyrostu temperatury cieczy wykorzystywana jest również dysza ukształtowana w sposób zapewniający zmienne pole ciśnienia w przepływającej przez nią cieczy, co jest warunkiem koniecznym dla powstawania kawitacji.

PL 211 672 B1

Sprawność energetyczna urządzenia według WO 2005/064244 jest niewielka i nie nadaje się ono z tego głównie powodu do zastosowania jako profesjonalny podgrzewacz wody lub innej technologicznej cieczy.

Znane jest z opisu patentowego PCT nr WO 2004/103911 rozwiązanie reaktora do prowadzenia reakcji chemicznych, w którym zastosowany jest wirujący, perforowany licznymi otworami, stosunkowo krótki bęben roboczy o średnicy większej od długości, osadzony na napędowym wale, we wnętrzu cylindrycznej komory, z zachowaniem pomiędzy bębnem a ścianami komory niewielkiej roboczej szczeliny.

Rozwiązanie według tego wynalazku WO 2004/103911 umożliwia co prawda prowadzenie w nim różnych reakcji chemicznych w ś rodowiskach „ciecz-gaz z uż yciem jonizują cego wpływu prądu elektrycznego o napięciu stałym, ale nie nadaje się ono do uniwersalnego zastosowania jako profesjonalny mieszalnik, flotator, emulgator, albo w wystarczającym stopniu uniwersalny reaktor reakcji chemicznych.

Inne znane rozwiązanie urządzenia do obróbki cieczy według opisu patentowego PCT nr WO 2006/031355, zawiera podobnie jak wyżej opisane znane rozwiązania, osadzony na wirującym wale, stosunkowo długi bęben roboczy, zaopatrzony w rozmieszczone w stałych od siebie odstępach na jego powierzchni liczne promieniowe nieprzelotowe okrągłe otwory, o zmiennej głębokości. Bęben w tym rozwią zaniu (podobnie jak w wyż ej opisanych rozwią zaniach z innych patentów) jest również osadzony z zachowaniem niewielkiej szczeliny roboczej we wnętrzu cylindrycznej szczelnej komory, zamkniętej dwoma pokrywami zawierającymi wlotowe króćce, przy czym jeden lub więcej jak jeden króciec wylotowy jest tu usytuowany promieniowo na cylindrycznej obudowie urządzenia. Urządzenie według tego wynalazku współpracuje za pośrednictwem licznych pomp i podajników cieczy z licznymi zbiornikami magazynowymi i retencyjnymi.

Urządzenie według wynalazku WO 2006/031355 ekonomicznie mało opłacalne do przemysłowego zastosowania, jako profesjonalny podgrzewacz cieczy i/albo jako reaktor chemiczny do syntezy substancji przemysłowych, lub jako homogenizator, głownie ze względu na jego stosunkowo znaczną energochłonność.

Jeszcze inne znane rozwiązanie urządzenia do kawitacyjnej obróbki cieczy według opisu patentowego PCT nr WO 2005/105281, zawiera wirującą i osadzoną na napędowym wale roboczą tarczę, zaopatrzoną w liczne otwory poosiowe oraz w wycięcia, zaczepy i żebra promieniowe na jej powierzchni. Tak ukształtowana robocza tarcza współpracuje poprzez cienką roboczą szczelinę z osadzoną w stosunku do niej współosiowo nieruchomą tarczą, mającą również liczne otwory nieprzelotowe, zakłócające opływ strug cieczy, wewnątrz szczelnej obudowy, w której są one obsadzone. Obudowa urządzenia według tego wynalazku, będąca jego korpusem, ma postać stosunkowo płytkiej cylindrycznej czaszy, zawierającej ułożyskowanie i uszczelnienie napędowego wału, zamkniętej szczelnie płaską okrągłą pokrywą, zawierającą dolotowy centralny poosiowy otwór. Wylotowy otwór urządzenia jest usytuowany promieniowo, w części cylindrycznej korpusu.

Opisane rozwiązanie urządzenia do kawitacyjnej obróbki cieczy według WO 2005/105281, mimo że dobrze spełnia swoje przeznaczenie, wykazuje jednak niedostateczną wydajność w przypadku próby jego profesjonalnego zastosowania w aparaturze przemysłowej do homogenizacji mieszanin, do prowadzenia niektórych typów reakcji chemicznych typu płyn-płyn, lub do jako wysoko wydajny mieszalnik cieczy przemysłowych.

Znane jest również urządzenie do obróbki cieczy według opisu patentowego PCT nr WO 2005/030659, w którym zastosowana jest pionowo osiowa wirująca tarcza odśrodkowa, osadzona na wirującym wale silnika napędowego znajdującego się pod nią. Wirująca tarcza odśrodkowa jest zaopatrzona w wykonane na jej roboczej płaskiej powierzchni liczne żebra o kształcie zakrzywionych elementów krzyżakowych, tworzące na jej powierzchni liczne promieniowe i obwodowe kanały, łączące ze sobą w rozgałęzioną sieć tak powstałe wielokątne komory przepływowe cieczy. W rozwiązaniu według tego wynalazku ciecz, jest dostarczana pionowym dolotowym centralnym kanałem poosiowym i poddawana jest działaniu sił odśrodkowych i spływa następnie grawitacyjnie do spustowego leja usytuowanego pod napędowym silnikiem.

Rozwiązanie według opisu WO 2005/030659, mimo że dobrze dostosowane do wykonywania aeracji cieczy, nie nadaje się jednak do aplikacji, jako uniwersalna wytwornica ciepła, mieszalnik, lub jako emulgator, a nadto nie może być ono wykorzystywane jako reaktor reakcji chemicznych.

Znane jest również z praktyki budowy pomp wirowych odśrodkowych, zastosowanie roboczych tarczowych wirników osadzonych na wale napędowym, mających powierzchniowe listwowe występy o nieznacznej gruboś ci, ukształ towane w liczne ł ukowo zakrzywione szeregi, których krzywizna jest

PL 211 672 B1 skierowana przeciwnie do obrotu wirnika i wywołujące efekt sprężenia strugi cieczy wskutek działania siły odśrodkowej. W znanych pompach odśrodkowych stosowane są króćce dopływowe cieczy usytuowane w niektórych rozwiązaniach w osi obrotu wału napędowego i króćce odpływowe pompowanej cieczy usytuowane w płaszczyźnie obrotu wirnika pompy, na zewnętrznym obwodzie komory pierścieniowej. Do takich rozwiązań zalicza się między innymi konstrukcja opisana w opisie patentowym PCT nr WO 2005/007782, gdzie na płaskim wirniku w jego części znajdującej się w bezpośrednim sąsiedztwie osi obrotu, są ukształtowane liczne łukowe zebra, skierowane przeciwnie do kierunku obrotu, przy czym każde z tych żeber ma jego ostro zakończony wierzchołek usytuowany w polu wylotowego otworu obrotowej tarczy odśrodkowej. W licznych innych znanych rozwiązaniach pomp odśrodkowych, osadzony na wale napędowym tarczowy wirnik, ma powierzchniowe listwowe występy o nieznacznej grubości, ukształtowane (podobnie jak wyżej opisano w WO 2005/007782) liczne szeregi usytuowane prostopadle lub prawie prostopadle do osi wału, znajdujące się po obydwu jego stronach. Znane rozwiązania tego typu pomp mają króciec dopływowy wprowadzanej do urządzenia cieczy oraz króciec odpływowy cieczy, usytuowany na zewnętrznym obwodzie komory pierścieniowej, znajdującej się na zewnętrznym obrzeżu tarczowego wirnika, objętego szczelną obudową, mającą na jej wewnętrznych ściankach usytuowane czynne nieruchome elementy stanowiące jego integralną część, wpływające na przepływ strug cieczy wewnątrz urządzenia w najbliższym sąsiedztwie wirnika.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie opracowania mechanicznego urządzenia opartego na pożytecznym wykorzystaniu zjawiska kawitacji, zawierającego czynne elementy wirujące, eliminującego wskazane wady znanych rozwiązań zawierających czynne elementy wirujące i nadającego się do przemysłowej obróbki mediów płynnych, takich zwłaszcza jak wytwornice ciepła, mieszalniki, emulgatory, reaktory reakcji chemicznych, flotatory i tym podobne, oraz nowych nieznanych dotychczas sposobów podgrzewania mediów płynnych, mieszania płynów, wytwarzania emulsji i prowadzenia procesów chemicznych, na przykład flotacyjnych.

Urządzenie do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych, mające osadzony na znanym wale napędowym tarczowy wirnik, ze znanymi powierzchniowymi listwowymi występami o nieznacznej grubości, ukształtowanymi w liczne szeregi usytuowane prostopadle lub prawie prostopadle do osi wału, znajdującymi się po obydwu jego stronach i mające znane króćce dopływowe wprowadzanej do urządzenia cieczy oraz króćce odpływowe cieczy, usytuowane na zewnętrznym obwodzie pierścieniowej komory, znajdującej się na zewnętrznym obrzeżu tarczowego wirnika, objętego szczelną obudową, mającą na jej wewnętrznych ściankach usytuowane znane czynne nieruchome elementy stanowiące jego integralną część, wpływające na przepływ strug cieczy wewnątrz urządzenia w najbliższym sąsiedztwie wirnika charakterystyczne tym według wynalazku, że składa się z co najmniej jednej wirującej tarczy osadzonej na napędowym wale, usytuowanej pomiędzy dwoma jednakowymi w lustrzanym odbiciu tarczami nieruchomymi, stanowiącymi w złożeniu jego szczelną obudowę oraz ewentualnie co najmniej jedną tarczę dwustronną nieruchomą, zawierającymi przelotowe otwory i mającymi powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe i liczne kanały promieniowe, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych, obwodowe sektorowe występy.

Istotnym jest, że obydwie powierzchnie robocze tarczy wirującej, są ukształtowane w liczne podobne współśrodkowe kanały obwodowe i promieniowe kanały, tworzące na powierzchniach wirującej tarczy podobne sektorowe występy. Takie ukształtowanie powierzchni roboczych tarczy wirującej i tarcz nieruchomych powoduje, że wystę py sektorowe tarczy wirują cej, poruszają się w trakcie ruchu wału napędowego, w kanałach obwodowych tarcz nieruchomych. Istotnym jest nadto, że każda z tarcz nieruchomych, jest zaopatrzona w co najmniej jeden króciec zasilający oraz co najmniej jeden króciec wypływowy, usytuowany w zbiorczym pierścieniowym kanale, utworzonym przez złożone razem tarcze nieruchome.

Istotnym jest, że szerokość sektorowych występów w tarczy nieruchomej, jest mniejsza od szerokości kanałów obwodowych w wirującej tarczy, a szerokość sektorowych występów w wirującej tarczy, jest mniejsza od szerokości kanałów obwodowych w tarczy nieruchomej, oraz że podziałka promieniowa występów sektorowych w tarczy obrotowej, jest równa podziałce promieniowej kanałów obwodowych w tarczach nieruchomych, a króćce zasilające tarcz nieruchomych, są usytuowane w jej cylindrycznej komorze.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urzą dzenia wedł ug wynalazku istotnym jest, że szerokość kanałów obwodowych w tarczy wirującej, jest taka sama jak szerokość kanałów obwodowych w tarczach nieruchomych.

PL 211 672 B1

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że szczeliny utworzone pomiędzy sektorowymi występami w wirującej tarczy, w kanałach obwodowych tarcz nieruchomych, oraz pomiędzy powierzchniami czołowymi sektorowych występów w wirującej tarczy w kanałach obwodowych tarcz nieruchomych, pełnią rolę uszczelnienia meandrowego.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że podziałka promieniowa występów sektorowych w tarczy obrotowej, równa podziałce promieniowej kanałów obwodowych w tarczach nieruchomych, jest niejednakowa i ma wartość największą w pobliżu wału napędowego i najmniejszą w pobliżu komory pierścieniowej.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że w zbiorczym pierścieniowym kanale, utworzonym przez złoż one razem tarcze nieruchome, są usytuowane króćce wypływowe.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach istotnym jest, że urządzenie według wynalazku zawiera zestawione w układzie kaskadowym liczne, zaopatrzone w indywidualny napęd wału, autonomiczne zespoły utworzone z dwóch nieruchomych tarcz i jednej wirującej tarczy.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urzą dzenia wedł ug wynalazku istotnym jest, że zawiera ono liczne wirujące tarcze, skojarzone z usytuowanymi pomiędzy nimi nieruchomymi tarczami dwustronnymi, mającymi każda obydwie powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe i liczne kanały promieniowe, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych, obwodowe sektorowe występy, oraz zawiera dwie jednakowe w lustrzanym odbiciu tarcze nieruchome, tworzące jedną wspólną lub liczne indywidualne komory.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że zawiera ono zestawione w układzie kaskadowym liczne, zaopatrzone w indywidualny napęd wału, autonomiczne zespoły utworzone każdy lub niektóre z nich z licznych wirujących tarcz, skojarzonych z usytuowanymi pomiędzy nimi nieruchomymi tarczami dwustronnymi, oraz zawierających dwie jednakowe w lustrzanym odbiciu tarcze nieruchome, tworzące jedną wspólną lub liczne indywidualne komory.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że sektorowe występy w wirującej tarczy, są na jej obydwu roboczych powierzchniach ustawione naprzemianlegle i odpowiadają sektorowym występom w nieruchomych i niejednakowych nieruchomych tarczach.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że wysokość sektorowych występów w wirującej tarczy, jest na jej obydwu roboczych powierzchniach większa od ich szerokości.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że obwiednia przekroju poprzecznego płaszczyzną prostopadłą do osi wału, wirującej tarczy, ma kształt regularnego trapezu o małym kącie pochylenia jego bocznych ścian w stosunku do wału napędowego, będących powierzchniami roboczymi tarczy wirującej, a odpowiadające jej obydwie tarcze nieruchome, mają przekroje poprzeczne w kształcie odpowiadających im trapezów nieregularnych o takim samym kącie pochylenia w stosunku do osi wału.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że sektorowe występy w wirującej tarczy, są na jej obydwu roboczych powierzchniach zaopatrzone w przelotowe otwory filierowe, łączące się z wewnętrzną komorą dopływową, utworzoną w wirującej tarczy, mającej budowę dwudzielną i połączonej w przelotowym otworem dopływowym w drążonym wale, przy czym filierowe otwory mają kształt wtryskowych dysz.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że sektorowe występy w wirującej tarczy, są na jej obydwu roboczych powierzchniach zaopatrzone w przelotowe otwory, łączą ce się z wewnę trzną komorą dopł ywową , utworzoną w wirują cej tarczy, mającej budowę dwudzielną i połączonej w przelotowym otworem dopływowym w drążonym wale, natomiast obydwie lub jedna z nieruchomych tarcz są na jej obydwu roboczych powierzchniach zaopatrzone w przelotowe otwory, łączące się z wewnętrzną komorą dopływową, utworzoną w nieruchomej i mającej budowę dwudzielną tarczy, połączoną z dodatkowym dopływowym króćcem, usytuowanym na jej obwodzie.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urzą dzenia wedł ug wynalazku istotnym jest, że wirująca tarcza osadzona na napędowym wale, jest usytuowana pomiędzy dwoma jednakowymi w lustrzanym odbiciu tarczami nieruchomymi, mają cymi powierzchnie robocze ukształ towane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe i liczne kanały promieniowe, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych, obwodowe sektorowe wypukło - łukowe występy o szerokości, przy czym obydwie powierzchnie robocze tarczy wirującej, są ukształtowane w liczne podobne współśrodkowe

PL 211 672 B1 kanały obwodowe i promieniowe kanały, tworzące na powierzchniach wirującej tarczy podobne sektorowe wypukło - łukowe występy.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że wirująca tarcza osadzona na wale napędowym, ma powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe i liczne zakrzywione łukowo kanały promieniowe, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych, obwodowe sektorowe łukowe występy, przy czym krzywizna łukowych promieniowych kanałów jest skierowana przeciwnie do ruchu obrotowego wirującej tarczy.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że wirująca tarcza osadzona na wale napędowym, ma powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe i liczne zakrzywione łukowo kanały promieniowe, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych, obwodowe sektorowe łukowe występy mające zarys regularnego trapezu opisanego na łuku koła, przy czym promieniowe kanały mają niejednakową szerokość.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że tarcze nieruchome mają powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe i liczne kanały promieniowe, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych, obwodowe sektorowe występy, których zarys przypomina regularny trapez opisany na łuku koła, czym ich promieniowe kanały mają niejednakową szerokość.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że liczne współśrodkowe kanały obwodowe i liczne kanały promieniowe, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych, obwodowe sektorowe łukowe występy, mają powierzchnię niegładką, zwłaszcza mikro rowkową ryflowaną.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że liczne współśrodkowe kanały obwodowe i liczne kanały promieniowe, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz wirujących, obwodowe sektorowe łukowe występy mają powierzchnią niegładką, zwłaszcza mikro rowkową ryflowaną.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że wszystkie lub niektóre obwodowe sektorowe łukowe występy ukształtowane na powierzchni roboczej wirującej tarczy, mają ich boczne powierzchnie przebiegające wzdłuż promieniowych kanałów ukształtowane w taki sposób, że ich kąt natarcia jest różny od 90°.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że przelotowe otwory ukształtowane w tarczach nieruchomych, stanowiących w złożeniu szczelną obudowę urządzenia, zawierają strugoszczelne i kroploszczelne ciśnieniowe ułożyskowanie wału napędowego.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urządzenia według wynalazku istotnym jest, że krawędzie natarcia obwodowych sektorowych łukowych występów ukształtowanych na powierzchniach roboczych wirującej tarczy i stałych tarcz, są zabezpieczone przed erozją kawitacyjną, zwłaszcza przez ich miejscowe utwardzenie.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urzą dzenia wedł ug wynalazku istotnym jest, że wirująca tarcza i nieruchome tarcze są sporządzone z materiału kompozytowego o podwyższonej odporności na ścieranie.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach urzą dzenia wedł ug wynalazku istotnym jest, że wirująca tarcza i nieruchome tarcze są sporządzone zwłaszcza ze stellitów.

Urządzenie do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych według wynalazku, umożliwia wywołanie sposobem według wynalazku, w cieczy przepływającej pomiędzy tarczą stałą i tarczą obrotową zjawiska kawitacji, charakteryzującego się powstawaniem i implozją pęcherzyków kawitacyjnych. Obszarami występowania kawitacji są przestrzenie kanałów promieniowych tarczy ruchomej ograniczone występami sektorowymi tarczy stałej. Występy sektorowe na obracającej się tarczy ruchomej i tarczy nieruchomej powodują okresowe zamykanie i otwieranie przepływu promieniowego pomiędzy tarczami kawitatora, realizowanego kanałami przepływowymi powstającymi z nałożenia się na siebie kanałów promieniowych tarczy wirującej i tarczy nieruchomej. W chwili zamknięcia kanałów, gradient ciśnień wywołany siłą odśrodkowej tworzy warunki do powstania pęcherzyków kawitacyjnych i ich implozji. W czasie otwarcia kanałów przepływowych, na skutek siły odśrodkowej ciecz przepływa przez nie w kierunku promieniowym do chwili kolejnego zamknięcia przepływu przez występy sektorowe. Miarą intensywności kawitacji jest wzrost temperatury cieczy przepływającej przez hydrodynamiczną wytwornicę kawitacji. Intensywnością kawitacji można sterować zmieniając prędkość obrotową tarczy ruchomej i wielkość przepływu cieczy.

PL 211 672 B1

Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładach jego wykonania i zobrazowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony widok perspektywiczny urządzenia w odmianie wykonania trójtarczowej, fig. 2 przedstawia widok płaszczyzny roboczej tarczy wirującej, fig. 3 przedstawia widok płaszczyzny roboczej tarczy stałej, fig. 4 przedstawia poglądowy rysunek perspektywiczny fragmentu skojarzonych ze sobą tarczy wirującej i tarczy stałej, fig. 5 przedstawia schematyczny przekrój uproszczony fragmentu urządzenia w wykonaniu zawierającym liczne tarcze wirujące i liczne tarcze stałe, fig. 6 przedstawia uproszczony przekrój poprzeczny fragmentu skojarzonych ze sobą dwu tarcz nieruchomych i jednej tarczy wirującej, ukazujący szczelinę pomiędzy, nimi stanowiącą uszczelnienie meandrowe dla pierwszej odmiany wykonania urządzenia, fig. 7 przedstawia uproszczony przekrój poprzeczny fragmentu skojarzonych ze sobą dwu tarcz nieruchomych asymetrycznych i jednej asymetrycznej tarczy wirującej, ukazujący szczelinę pomiędzy nimi stanowiącą uszczelnienie meandrowe dla drugiej odmiany wykonania urządzenia, fig. 8 przedstawia uproszczony przekrój poprzeczny fragmentu skojarzonych ze sobą dwu tarcz nieruchomych symetrycznych i jednej symetrycznej tarczy wirującej, ukazujący szczelinę pomiędzy nimi stanowiącą uszczelnienie meandrowe dla trzeciej odmiany wykonania urządzenia z powiększoną wysokością występów sektorowych, fig. 9 przedstawia uproszczony przekrój poprzeczny fragmentu skojarzonych ze sobą dwu tarcz nieruchomych symetrycznych i jednej symetrycznej tarczy wirującej, ukazujący szczelinę pomiędzy nimi stanowiącą uszczelnienie meandrowe dla czwartej odmiany wykonania urządzenia, ze zmienną podziałką promieniową występów sektorowych, fig. 10 przedstawia uproszczony przekrój poprzeczny fragmentu skojarzonych ze sobą dwu tarcz nieruchomych symetrycznych i jednej symetrycznej stożkowej tarczy wirującej, ukazujący szczelinę pomiędzy nimi stanowiącą uszczelnienie meandrowe dla piątej odmiany wykonania urządzenia, fig. 11 przedstawia uproszczony przekrój poprzeczny fragmentu skojarzonych ze sobą dwu tarcz nieruchomych symetrycznych i jednej symetrycznej dwudzielnej drążonej tarczy wirującej zawierającej filierowe otwory wylotowe, ukazujący szczelinę pomiędzy nimi stanowiącą uszczelnienie meandrowe dla szóstej odmiany wykonania urządzenia, fig. 12 przedstawia uproszczony przekrój poprzeczny fragmentu skojarzonych ze sobą dwu tarcz nieruchomych symetrycznych mających wewnętrzny kanał obwodowy i liczne wylotowe otwory i jednej symetrycznej dwudzielnej drążonej tarczy wirującej zawierającej liczne otwory wylotowe, ukazujący szczelinę pomiędzy nimi stanowiącą uszczelnienie meandrowe dla siódmej odmiany wykonania urządzenia, fig. 13 przedstawia odmianę ósmą urządzenia zaopatrzoną w jedną tarczę ruchomą i jedną tarczę nieruchomą zamkniętą szczelnie odejmowalną pokrywą, fig. 14 przedstawia widok płaszczyzny roboczej tarczy wirującej z kanałami promieniowymi o zmiennej szerokości dla dziewiątej odmiany wykonania urzą dzenia, fig. 15 przedstawia widok płaszczyzny roboczej tarczy wirującej ze spiralnie ukształtowanymi kanałami promieniowymi dla dziesiątej odmiany wykonania urządzenia, fig. 16 przedstawia widok perspektywiczny ukosem z boku fragmentu tarczy wirują cej w odmianie jedenastej i fig. 17 przedstawia uproszczony przekrój poprzeczny fragmentu skojarzonych ze sobą dwu tarcz nieruchomych symetrycznych i jednej symetrycznej tarczy wirującej, ukazujący układ utworzonych między nimi meandrowych łukowych kanałów obwodowych o jednakowej podziałce promieniowej dla dwunastej odmiany wykonania urządzenia.

Urządzenie do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych (FIG. 1, 2, 3 i 4), składa się z wirującej tarczy 1 osadzonej na napędowym wale 2, usytuowanej pomiędzy dwoma jednakowymi w lustrzanym odbiciu tarczami nieruchomymi 3, stanowiącymi w złożeniu jego szczelną obudowę, zawierającymi przelotowe otwory 4 i mającymi powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i liczne kanały promieniowe 6, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych 3, obwodowe sektorowe występy 7. Obydwie powierzchnie robocze tarczy wirującej 1, są ukształtowane w liczne podobne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i promieniowe kanały 6, tworzące na powierzchniach wirującej tarczy 1 podobne sektorowe występy 7. Takie ukształtowanie powierzchni roboczych tarczy wirującej 1 i tarcz nieruchomych 3 powoduje, że występy sektorowe 7 tarczy wirującej 1, poruszają się w trakcie ruchu wału napędowego 2, w kanałach obwodowych 5 tarcz nieruchomych 3. Każda z tarcz nieruchomych 3, jest zaopatrzona w co najmniej jeden króciec zasilający 8 oraz co najmniej jeden króciec wypływowy 11 usytuowany w zbiorczym pierścieniowym kanale 10, utworzonym przez złożone razem tarcze nieruchome 3.

Szerokość b sektorowych występów 7 w tarczy nieruchomej 3 (FIG. 4 i 6), jest mniejsza od szerokości h kanałów obwodowych 5 w wirującej tarczy 1, a szerokość d sektorowych występów 7 w wirującej tarczy 1, jest mniejsza od szerokości a kanałów obwodowych 5 w tarczy nieruchomej 3. W wykonaniu podstawowym urządzenia, szerokość h kanałów obwodowych 5 w tarczy wirującej 1 jest

PL 211 672 B1 taka sama jak szerokość b kanałów obwodowych 5 w tarczach nieruchomych 3. Szczeliny o szerokości g utworzone pomiędzy sektorowymi występami 7 w wirującej tarczy 1 w kanałach obwodowych 5 tarcz nieruchomych 3, oraz pomiędzy powierzchniami czołowymi sektorowych występów 7 w wirującej tarczy 1 w kanałach obwodowych 5 tarcz nieruchomych 3, pełnią rolę uszczelnienia meandrowego. Podziałka promieniowa występów sektorowych 7 w tarczy obrotowej 1, jest równa podziałce promieniowej kanałów obwodowych 5 w tarczach nieruchomych 3.

W innej odmianie wykonania urządzenia (FIG. 9), podziałka promieniowa występów sektorowych 7 w tarczy obrotowej 1, równa podziałce promieniowej kanałów obwodowych 5 w tarczach nieruchomych 3, jest niejednakowa i ma wartość największą w pobliżu wału napędowego 2 i najmniejszą w pobliżu komory pierścieniowej 10.

W innej odmianie wykonania urządzenia, króćce zasilające 8 tarcz nieruchomych 3, są usytuowane w jej cylindrycznej komorze 9.

W innej odmianie wykonania urządzenia, w zbiorczym pierścieniowym kanale 10, utworzonym przez złożone razem tarcze nieruchome 3, są usytuowane króćce wypływowe 11.

W innej odmianie wykonania, urządzenie zawiera zestawione w układzie kaskadowym liczne, zaopatrzone w indywidualny napęd wału 2, autonomiczne zespoły utworzone z dwóch nieruchomych tarcz 1 i jednej wirującej tarczy 3.

W innej odmianie wykonania (FIG. 5), urządzenie zawiera liczne wirujące tarcze 1, skojarzone z usytuowanymi pomiędzy nimi nieruchomymi tarczami dwustronnymi 12, mającymi każda obydwie powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i liczne kanały promieniowe 6, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych 12, obwodowe sektorowe występy 7, oraz zawiera dwie jednakowe w lustrzanym odbiciu tarcze nieruchome 3, tworzące jedną wspólną lub liczne indywidualne komory 10.

W innej odmianie wykonania, urządzenie zawiera zestawione w układzie kaskadowym liczne, zaopatrzone w indywidualny napęd wału 2, autonomiczne zespoły utworzone każdy lub niektóre z nich z licznych wirujących tarcz 1, skojarzonych z usytuowanymi pomiędzy nimi nieruchomymi tarczami dwustronnymi 12, oraz zawierających dwie jednakowe w lustrzanym odbiciu tarcze nieruchome 3, tworzące jedną wspólną lub liczne indywidualne komory 10.

W innej odmianie wykonania urządzenia (FIG. 7), sektorowe występy 7 w wirującej tarczy 1, są na jej obydwu roboczych powierzchniach ustawione naprzemianlegle i odpowiadają sektorowym występom 7 w nieruchomych i niejednakowych nieruchomych tarczach 3

W innej odmianie wykonania urządzenia (FIG. 8), wysokość e sektorowych występów 7 w wirującej tarczy 1, jest na jej obydwu roboczych powierzchniach większa od ich szerokości d.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia (FIG. 10), obwiednią przekroju poprzecznego płaszczyzną prostopadłą do osi wału 2, wirującej tarczy 1, ma kształt regularnego trapezu o małym kącie pochylenia jego bocznych ścian w stosunku do wału napędowego 2, będących powierzchniami roboczymi tarczy wirującej 1, a odpowiadające jej obydwie tarcze nieruchome 3, mają przekroje poprzeczne w kształcie odpowiadających im trapezów nieregularnych o takim samym kącie pochylenia w stosunku do osi wału 2.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia (FIG. 11), sektorowe występy 7 w wirującej tarczy 1, są na jej obydwu roboczych powierzchniach zaopatrzone w przelotowe otwory filierowe 13, łączące się z wewnętrzną komorą dopływową 14, utworzoną w wirującej tarczy 1, mającej budowę dwudzielną i połączonej w przelotowym otworem dopływowym w drążonym wale 2, przy czym filierowe otwory 13 mają kształt wtryskowych dysz.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia (FIG. 12), sektorowe występy 7 w wirującej tarczy 1, są na jej obydwu roboczych powierzchniach zaopatrzone w przelotowe otwory 17, łączące się z wewnętrzną komorą dopływową 14, utworzoną w wirującej tarczy 1, mającej budowę dwudzielną i połączonej w przelotowym otworem dopływowym w drążonym wale 2, natomiast obydwie lub jedna z nieruchomych tarcz 3 są na jej obydwu roboczych powierzchniach zaopatrzone w przelotowe otwory 16, łączące się z wewnętrzną komorą dopływową 15, utworzoną w nieruchomej i mającej budowę dwudzielną tarczy 3, połączoną z dodatkowym dopływowym króćcem, usytuowanym na jej obwodzie.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia (FIG. 17), wirująca tarcza 1 osadzona na napędowym wale 2, jest usytuowana pomiędzy dwoma jednakowymi w lustrzanym odbiciu tarczami nieruchomymi 3, mającymi powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i liczne kanały promieniowe 6, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych 3,

PL 211 672 B1 obwodowe sektorowe wypukło łukowe występy 21 o szerokości b, przy czym obydwie powierzchnie robocze tarczy wirującej 1, są ukształtowane w liczne podobne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i promieniowe kanały 6, tworzące na powierzchniach wirującej tarczy 1 podobne sektorowe wypukło łukowe występy 21.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia (FIG. 15), wirująca tarcza 1 osadzona na wale napędowym 2, ma powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i liczne zakrzywione łukowo kanały promieniowe 6, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych 3, obwodowe sektorowe łukowe występy 7, przy czym krzywizna łukowych promieniowych kanałów 6 jest skierowana przeciwnie do ruchu obrotowego V wirującej tarczy 1.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia (FIG. 15), wirująca tarcza 1 osadzona na wale napędowym 2, ma powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i liczne zakrzywione łukowo kanały promieniowe 6, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych 3, obwodowe sektorowe łukowe występy 7 mające zarys regularnego trapezu opisanego na łuku koła, przy czym promieniowe kanały 6 mają niejednakową szerokość.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia, tarcze nieruchome 3 mają powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i liczne kanały promieniowe 6, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych 3, obwodowe sektorowe występy 7, których zarys przypomina regularny trapez opisany na łuku koła, czym ich promieniowe kanały 6 mają niejednakową szerokość.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia, liczne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i liczne kanały promieniowe 6, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych 3, obwodowe sektorowe łukowe występy 7, mają powierzchnię niegładką, zwłaszcza mikro rowkową ryflowaną.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia, liczne współśrodkowe kanały obwodowe 5 i liczne kanały promieniowe 6, tworzące na powierzchniach roboczych tarcz wirujących 1, obwodowe sektorowe łukowe występy 7 mają powierzchnię niegładką, zwłaszcza mikro rowkową ryflowaną.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia (FIG. 16), wszystkie lub niektóre obwodowe sektorowe łukowe występy 7 ukształtowane na powierzchni roboczej wirującej tarczy 1, mają ich boczne powierzchnie przebiegające wzdłuż promieniowych kanałów 6 ukształtowane w taki sposób, że ich kąt natarcia $ różny od 90°.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia, przelotowe otwory 4 ukształtowane w tarczach nieruchomych 3, stanowiących w złożeniu szczelną obudowę urządzenia, zawierają strugoszczelne i kroploszczelne ciśnieniowe ułożyskowanie wału napędowego 2.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia, krawędzie natarcia obwodowych sektorowych łukowych występów 7 ukształtowanych na powierzchniach roboczych wirującej tarczy 1 i stałych tarcz 3, są zabezpieczone przed erozją kawitacyjną, zwłaszcza przez ich miejscowe utwardzenie, a wirująca tarcza 1 i nieruchome tarcze 3, są sporządzone z materiału kompozytowego o podwyższonej odporności na ścieranie.

W niektórych odmianach wykonania urządzenia, wirująca tarcza 1 i nieruchome tarcze 3 są sporządzone zwłaszcza ze stellitów.

Sposób działania urządzenia do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych, jako podgrzewacza polega na tym, że wymuszony przepływ podgrzewanego medium płynnego, odbywa się od króćca zasilającego 8, do komory 9 wału napędowego 2, następnie pomiędzy wirującą tarczą 1 i tarczą nieruchomą 3, w do pierścieniowego kanału 10 i do jego wypływowego króćca 11, w trakcie którego sektorowe występy 7 obracającej się tarczy 1, cyklicznie zamykają i otwierają przepływ w kanałach przepływowych utworzonych z kanałów promieniowych 6 tarczy wirującej 1 i tarcz nieruchomych 3, tworząc warunki powstawania zjawiska kawitacji, w którym w ten sposób wytworzone mikropęcherzyki kawitacyjne zawierające pary podgrzewanej cieczy implodują, oddając ciepło do otoczenia. Na intensywność kawitacji rozumianej, jako przyrost temperatury medium płynnego przepływającego przez urządzenie, wpływa się poprzez zmianę prędkości tarczy wirującej 1 i/lub przez zmianę prędkości przepływu medium podawanego do komory 9.

Sposób działania urządzenia do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych, jako mieszalnika, lub homogenizatora lub autoklawu lub emulgatora (FIG. 11) polega na tym, że wymuszony przepływ medium płynnego przez urządzenie, odbywa się od króćca zasilającego 8, do komory 9 napędowego wału 2, następnie pomiędzy wirującą tarczą 1 i tarczą nieruchomą 3, do pierścieniowego kanału 10 i do jego wypływowego króćca 11, w trakcie którego sektorowe występy 7 obracającej się tarczy 1, cyklicznie zamykają i otwierają przepływ w kanałach przepływowych utworzonych z kanałów promie10

PL 211 672 B1 niowych 6 tarczy wirującej 1 i tarcz nieruchomych 3, tworząc warunki powstawania zjawiska kawitacji, w którym w ten sposób wytworzone mikropęcherzyki kawitacyjne zawierające pary cieczy implodują, wytwarzając zmienne pole ciśnień, wspomagając w ten sposób proces mieszania lub homogenizacji lub flotacji lub emulgowania składnika dodatkowego podawanego poprzez drążony wał 2 do komory 14 w wirującej tarczy 1 a z niej poprzez filierowe otwory 13 wykonane w sektorowych występach 7. Na intensywność tego procesu, wpływa się poprzez zmianę prędkości tarczy wirującej 1 i/lub przez zmianę prędkości przepływu medium podawanego do komory 9.

Sposób działania urządzenia do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych, jako mieszalnika, lub homogenizatora lub autoklawu lub emulgatora ( FIG. 1) polega na tym, że wymuszony przepływ medium dwu lub więcej składnikowego przez urządzenie, odbywa się od króćca zasilającego 8, do komory 9 napędowego wału 2, następnie pomiędzy wirującą tarczą 1 i nieruchomą tarczą 3, w utworzonych między nimi kanałami promieniowymi 6 i licznymi szczelinami o szerokości g do pierścieniowego kanału 10 i do jego wypływowego króćca 11, w trakcie którego sektorowe występy 7 obracającej się tarczy 1, cyklicznie zamykają i otwierają przepływ w kanałach przepływowych utworzonych z kanałów promieniowych 6 tarczy wirującej 1 i tarcz nieruchomych 3, tworząc warunki powstawania zjawiska kawitacji, w którym w ten sposób wytworzone mikropęcherzyki kawitacyjne zawierające pary cieczy implodują, wspomagając proces mieszania lub homogenizacji lub flotacji lub emulgowania z tym, że podawane do urządzenia składniki są podawane łącznie do króćca zasilającego 8 w wymaganych proporcjach, a na intensywność tego procesu, wpływa się poprzez zmianę prędkości tarczy wirującej 1 i/lub przez zmianę prędkości przepływu medium podawanego do komory 9.

Sposób działania urządzenia do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych, jako mieszalnika, lub homogenizatora lub autoklawu lub emulgatora (FIG. 12) polega na tym, że wymuszony przepływ medium płynnego przez urządzenie, odbywa się od króćca zasilającego 8, do komory 9 napędowego wału 2, następnie pomiędzy wirującą tarczą 1 i tarczą nieruchomą 3, w utworzonych między nimi licznych szczelinach o szerokości g do pierścieniowego kanału 10 i do jego wypływowego króćca 11, w trakcie którego sektorowe występy 7 obracającej się tarczy 1, cyklicznie zamykają i otwierają przepływ w kanałach przepływowych utworzonych z kanałów promieniowych 6 tarczy wirującej 1 i tarcz nieruchomych 3, tworząc warunki powstawania zjawiska kawitacji, w którym w ten sposób wytworzone mikropęcherzyki kawitacyjne zawierające pary cieczy implodują, wspomagając proces mieszania lub homogenizacji lub flotacji lub emulgowania składnika dodatkowego podawanego poprzez drążony wał 2 do komory 14 w wirującej tarczy 1 a z niej poprzez otwory 17 wykonane w sektorowych występach 7, oraz drugiego dodatkowego lub tego samego składnika podawanego do komory 15 w nieruchomej tarczy 3 a z niej poprzez otwory 16 wykonane w sektorowych występach 7, a na intensywność tego procesu, wpływa się poprzez zmianę prędkości tarczy wirującej 1 i/lub przez zmianę prędkości przepływu medium podawanego do komory 9. Na intensywność kawitacji wytwarzanej w medium płynnym przepływającym przez urządzenie, wpływa się poprzez zmianę ilości kanałów obwodowych 5 i promieniowych 6 w obydwu tarczach 1 i 3, lub poprzez zmianę wymiarów poprzecznych kanałów promieniowych 6, lub poprzez zmianę wymiarów poprzecznych a i h kanałów obwodowych 5.

Claims (25)

1. Urządzenie do kawitacyjnej obróbki mediów płynnych, mające osadzony na wale napędowym tarczowy wirnik, z powierzchniowymi listwowymi występami o nieznacznej grubości, ukształtowanymi w liczne szeregi usytuowane prostopadle lub prawie prostopadle do osi wału, znajdującymi się po obydwu jego stronach i mające króćce dopływowe wprowadzanej do urządzenia cieczy oraz krócice odpływowe cieczy, usytuowane na zewnętrznym obwodzie pierścieniowej komory, znajdującej się na zewnętrznym obrzeżu tarczowego wirnika, objętego szczelną obudową, mającą na jej wewnętrznych ściankach usytuowane czynne nieruchome elementy stanowiące jego integralną część, wpływające na przepływ strug cieczy wewnątrz urządzenia w najbliższym sąsiedztwie wirnika, znamienne tym, że składa się z co najmniej jednej wirującej tarczy (1) osadzonej na napędowym wale (2), usytuowanej pomiędzy dwoma jednakowymi w lustrzanym odbiciu tarczami nieruchomymi (3) oraz ewentualnie, co najmniej jednej dwustronnej tarczy nieruchomej(12), stanowiącymi w złożeniu jego szczelną obudowę, zawierającymi przelotowe otwory (4) i mającymi powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe (5) i liczne kanały promieniowe (6), tworzące na powierzchniach roboPL 211 672 B1 czych tarcz nieruchomych (3), obwodowe sektorowe występy (7), przy czym obydwie powierzchnie robocze tarczy wirującej (1), są ukształtowane w liczne podobne współśrodkowe kanały obwodowe (5) i promieniowe kanały (6), tworzące na powierzchniach wirującej tarczy (1) podobne sektorowe występy (7), a takie ukształtowanie powierzchni roboczych tarczy wirującej (1) i tarcz nieruchomych (3) powoduje, że występy sektorowe (7) tarczy wirującej (1), poruszają się w trakcie ruchu wału napędowego (2), w kanałach obwodowych (5) tarcz nieruchomych (3), a nadto każda z tarcz nieruchomych (3), jest zaopatrzona w co najmniej jeden króciec zasilający (8), oraz co najmniej jeden króciec wypływowy (11) usytuowany w zbiorczym pierścieniowym kanale (10), utworzonym przez złożone razem tarcze nieruchome (3).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że szerokość (b) sektorowych występów (7) w tarczy nieruchomej (3), jest niniejsza od szerokości (h) kanałów obwodowych (5) w wirującej tarczy (1), a szerokość (d) sektorowych występów (7) w wirującej tarczy (1), jest mniejsza od szerokości (a) kanałów obwodowych (5) w tarczy nieruchomej (3).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że szerokość (h) kanałów obwodowych (5) w tarczy wirującej (1) jest taka sama jak szerokość (b) kanałów obwodowych (5) w tarczach nieruchomych (3).

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że szczeliny o szerokości (g) utworzone pomiędzy sektorowymi występami (7) w wirującej tarczy (1) w kanałach obwodowych (5) tarcz nieruchomych (3), oraz pomiędzy powierzchniami czołowymi sektorowych występów (7) w wirującej tarczy (1) w kanałach obwodowych (5) tarcz nieruchomych (3), pełnią rolę uszczelnienia meandrowego.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podziałka promieniowa występów sektorowych (7) w tarczy obrotowej (1), jest równa podziałce promieniowej kanałów obwodowych (5) w tarczach nieruchomych (3).

6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podziałka promieniowa występów sektorowych (7) w tarczy obrotowej (1), równa podziałce promieniowej kanałów obwodowych (5) w tarczach nieruchomych (3), jest niejednakowa i ma wartość największą w pobliżu wału napędowego (2) i najmniejszą w pobliżu komory pierścieniowej (10).

7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że króćce zasilające (8) tarcz nieruchomych (3), są usytuowane w jej cylindrycznej komorze (9).

8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w zbiorczym pierścieniowym kanale (10), utworzonym przez złożone razem tarcze nieruchome (3), są usytuowane króćce wypływowe (11).

9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera zestawione w układzie kaskadowym liczne, zaopatrzone w indywidualny napęd wału (2), autonomiczne zespoły utworzone z dwóch nieruchomych tarcz (1) i jednej wirującej tarczy (3).

10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sektorowe występy (7) w wirującej tarczy (1), są na jej obydwu roboczych powierzchniach ustawione naprzemianlegle i odpowiadają sektorowym występom (7) w nieruchomych i niejednakowych nieruchomych tarczach (3).

11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wysokość (e) sektorowych występów (7) w wirującej tarczy (1), jest na jej obydwu roboczych powierzchniach większa od ich szerokości (d).

12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obwiednią przekroju poprzecznego płaszczyzną prostopadłą do osi wału (2), wirującej tarczy (1), ma kształt regularnego trapezu o małym kącie pochylenia jego bocznych ścian w stosunku do wału napędowego (2), będących powierzchniami roboczymi tarczy wirującej (1), a odpowiadające jej obydwie tarcze nieruchome (3), mają przekroje poprzeczne w kształcie odpowiadających im trapezów nieregularnych o takim samym kącie pochylenia w stosunku do osi wału (2).

13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sektorowe występy (7) w wirującej tarczy (1), są na jej obydwu roboczych powierzchniach zaopatrzone w przelotowe otwory filierowe (13), łączące się z wewnętrzną komorą dopływową (14), utworzoną w wirującej tarczy (1), mającej budowę dwudzielną i połączonej w przelotowym otworem dopływowym w drążonym wale (2), przy czym filierowe otwory (13) mają kształt wtryskowych dysz.

14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sektorowe występy (7) w wirującej tarczy (1), są na jej obydwu roboczych powierzchniach zaopatrzone w przelotowe otwory (17), łączące się z wewnętrzną komorą dopływową (14), utworzoną w wirującej tarczy (1), mającej budowę dwudzielną i połączonej w przelotowym otworem dopływowym w drążonym wale (2), natomiast obydwie lub jedna z nieruchomych tarcz (3) są na jej obydwu roboczych powierzchniach zaopatrzone w przelotowe otwory (16), łączące się z wewnętrzną komorą dopływową (15), utwo12

PL 211 672 B1 rzoną w nieruchomej i mającej budowę dwudzielną tarczy (3), połączoną z dodatkowym dopływowym króćcem, usytuowanym na jej obwodzie.

15. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wirująca tarcza (I) osadzona na napędowym wale (2), jest usytuowana pomiędzy dwoma jednakowymi w lustrzanym odbiciu tarczami nieruchomymi (3), mającymi powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe (5) i liczne kanały promieniowe (6), tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych (3), obwodowe sektorowe wypukło łukowe występy (21) o szerokości (b), przy czym obydwie powierzchnie robocze tarczy wirującej (1), są ukształtowane w liczne podobne współśrodkowe kanały obwodowe (5) i promieniowe kanały (6) tworzące na powierzchniach wirującej tarczy (1) podobne sektorowe wypukło łukowe występy (21).

16. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wirująca tarcza (1) osadzona na wale napędowym (2), ma powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe (5) i liczne zakrzywione łukowo kanały promieniowe (6), tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych 3, obwodowe sektorowe łukowe występy (7), przy czym krzywizna łukowych promieniowych kanałów (6) jest skierowana przeciwnie do ruchu obrotowego (V) wirującej tarczy (1).

17. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wirująca tarcza (1) osadzona na wale napędowym (2), ma powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe (5) i liczne zakrzywione łukowo kanały promieniowe (6), tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych (3), obwodowe sektorowe łukowe występy (7) mające zarys regularnego trapezu opisanego na łuku koła, przy czym promieniowe kanały (6) mają niejednakową szerokość.

18. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tarcze nieruchome (3) mają powierzchnie robocze ukształtowane w liczne współśrodkowe kanały obwodowe (5) i liczne kanały promieniowe (6), tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych (3), obwodowe sektorowe występy (7), których zarys przypomina regularny trapez opisany na łuku koła, czym ich promieniowe kanały (6) mają niejednakową szerokość.

19. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że liczne współśrodkowe kanały obwodowe (5) i liczne kanały promieniowe (6), tworzące na powierzchniach roboczych tarcz nieruchomych (3), obwodowe sektorowe łukowe występy (7), mają powierzchnię niegładką, zwłaszcza mikro rowkową ryflowaną.

20. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że liczne współśrodkowe kanały obwodowe (5) i liczne kanały promieniowe (6), tworzące na powierzchniach roboczych tarcz wirujących (1), obwodowe sektorowe łukowe występy 7 mają powierzchnię niegładką, zwłaszcza mikro rowkową ryflowaną.

21. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wszystkie lub niektóre obwodowe sektorowe łukowe występy (7) ukształtowane na powierzchni roboczej wirującej tarczy (1), mają ich boczne powierzchnie przebiegające wzdłuż promieniowych kanałów (6) ukształtowane w taki sposób, że ich kąt natarcia ($) różny od 90°.

22. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przelotowe otwory (4) ukształtowane w tarczach nieruchomych (3), stanowiących w złożeniu szczelną obudowę urządzenia, zawierają strugoszczelne i kroploszczelne ciśnieniowe ułożyskowanie wału napędowego (2).

23. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że krawędzie natarcia obwodowych sektorowych łukowych występów (7) ukształtowanych na powierzchniach roboczych wirującej tarczy (1) i stałych tarcz (3), są zabezpieczone przed erozją kawitacyjną, zwłaszcza przez ich miejscowe utwardzenie.

24. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wirująca tarcza (1) i nieruchome tarcze (3) są sporządzone z materiału kompozytowego o podwyższonej odporności na ścieranie.

25. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wirująca tarcza (1) i nieruchome tarcze (3) są sporządzone zwłaszcza ze stellitów.