RU116784U1

RU116784U1 - ROTARY PULSE UNIT

Info

Publication number: RU116784U1
Application number: RU2011154355/05U
Authority: RU
Inventors: Максим Александрович Промтов; Андрей Геннадьевич Морозов
Original assignee: Максим Александрович Промтов; Андрей Геннадьевич Морозов
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-06-10

Abstract

1. Роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, соосно установленные в нем ротор и статор в форме дисков с радиальными каналами, расположенными по периферии дисков, радиус расположения центральной оси каналов ротора на выходе равен радиусу расположения центральной оси каналов статора, отличающийся тем, что центральная ось каналов ротора отклонена от центральной оси ротора на угол α, величина которого выбирается из условия 0<α<90°. ! 2. Роторный импульсный аппарат по п.1, отличающийся тем, что центральная ось каналов ротора отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси ротора, на угол β, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°. ! 3. Роторный импульсный аппарат по п.2, отличающийся тем, что форма поперечного сечения каналов ротора и статора может иметь круглую, овальную или прямоугольную формы. ! 4. Роторный импульсный аппарат по п.2, отличающийся тем, что центральная ось каналов ротора на выходе совпадает с центральной осью каналов статора на входе. 1. Rotary pulse apparatus, containing a housing with inlet and outlet pipes, a rotor and a stator in the form of disks coaxially installed in it, with radial channels located along the periphery of the disks, the radius of the central axis of the rotor channels at the outlet is equal to the radius of the central axis of the stator channels, which differs the fact that the central axis of the channels of the rotor is deflected from the central axis of the rotor by an angle α, the value of which is selected from the condition 0<α<90°. ! 2. Rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the central axis of the rotor channels is deflected in the direction opposite to the direction of rotation, from the radial beam perpendicular to the central axis of the rotor, by an angle β, the value of which is selected from the condition 0°<β<90 °. ! 3. Rotary impulse apparatus according to claim 2, characterized in that the cross-sectional shape of the channels of the rotor and stator can be round, oval or rectangular. ! 4. Rotary pulse apparatus according to claim 2, characterized in that the central axis of the rotor channels at the output coincides with the central axis of the stator channels at the input.

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.

Известен роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, внутри, которого на приводном валу установлены статоры и роторы в форме дисков с радиальными щелевыми отверстиями (SU 486769). Недостатком этого аппарата является то, что при вращении ротора центробежная сила препятствует прохождению жидкости через каналы ротора, создает дополнительное гидравлическое сопротивление.Known rotary pulsation apparatus containing a housing, inside of which on the drive shaft are installed stators and rotors in the form of disks with radial slotted holes (SU 486769). The disadvantage of this apparatus is that when the rotor rotates, the centrifugal force prevents the passage of fluid through the rotor channels, creates additional hydraulic resistance.

Известен роторно-импульсный аппарат радиального типа, содержащий корпус, концентрично установленные в корпусе выполненные в виде тел вращения полые ротор и статор с зазором между ними, в боковых стенках ротора выполнены сквозные каналы с тангенциальным входом и радиальным выходом, в боковых стенках статора; выполнены тангенциальные сквозные каналы (RU 2189274). Недостатком этого аппарата является то, что исполнение каналов ротора с тангенциальным входом предназначено для конструкций роторных импульсных аппаратов только радиального типа.Known rotary-pulse apparatus of the radial type, comprising a housing, concentric mounted in the housing made in the form of bodies of revolution, hollow rotor and stator with a gap between them, through channels with a tangential inlet and a radial outlet are made in the side walls of the rotor in the side walls of the stator; tangential through channels are made (RU 2189274). The disadvantage of this apparatus is that the design of the rotor channels with a tangential input is intended for the construction of rotary pulse devices of only the radial type.

Наиболее близким к заявленному устройству является роторный аппарат гидроударного действия содержащий корпус, внутри которого концентрично установлены ротор с каналами переменного сечения в боковых стенках, и статор с отверстиями в боковых стенках, оси каналов ротора наклонены и изогнуты против хода вращения ротора (RU 2033252).Closest to the claimed device is a rotary apparatus of hydropercussion action containing a housing inside which a rotor is concentrically mounted with channels of variable cross-section in the side walls, and a stator with holes in the side walls, the axis of the rotor channels are tilted and bent against the direction of rotation of the rotor (RU 2033252).

Недостатком этого аппарата является то, что исполнение каналов ротора с тангенциальным входом предназначено для конструкций роторных импульсных аппаратов только радиального типа.The disadvantage of this apparatus is that the design of the rotor channels with a tangential input is intended for the construction of rotary pulse devices of only the radial type.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счет снижения его гидравлического сопротивления и уменьшения затрат энергии на подачу жидкости в роторный импульсный аппарат.The technical task of the invention is to increase the efficiency of the apparatus by reducing its hydraulic resistance and reducing energy costs for supplying fluid to a rotary pulse apparatus.

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 входным и выходным патрубками, соосно установленные в нем ротор и статор в форме дисков с радиальными каналами, расположенными по периферии дисков, радиус расположения центральной оси каналов ротора на выходе равен радиусу расположения центральной оси каналов статора, причем центральная ось каналов ротора отклонена от центральной оси ротора на угол α, величина которого выбирается из условия 0°<α<90°;- a rotary pulse apparatus comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator coaxially mounted therein in the form of disks with radial channels located on the periphery of the disks, the radius of the central axis of the rotor channels at the output is equal to the radius of the central axis of the stator channels, and the central the axis of the rotor channels is deviated from the central axis of the rotor by an angle α, the value of which is selected from the condition 0 ° <α <90 °;

- центральная ось каналов ротора отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси ротора, на угол (3, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°;- the central axis of the rotor channels is deflected in the direction opposite to the direction of rotation from the radial beam perpendicular to the central axis of the rotor, by an angle (3, the value of which is selected from the condition 0 ° <β <90 °;

- форма поперечного сечения каналов ротора и статора может иметь круглую, овальную или прямоугольную формы;- the shape of the cross section of the channels of the rotor and stator can have a round, oval or rectangular shape;

- центральная ось каналов ротора на выходе совпадает с центральной осью каналов статора на входе.- the central axis of the rotor channels at the output coincides with the central axis of the stator channels at the input.

Данная конструкция роторного импульсного аппарата обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление пары канал ротора - канал статора, уменьшает затраты энергии на подачу жидкости через аппарат, повышает эффективность его работы.This design of a rotary impulse apparatus provides low hydraulic resistance of the rotor channel – stator channel pair, reduces the energy cost of supplying fluid through the apparatus, and increases its efficiency.

На фиг.1 изображен роторный импульсный аппарат. На фиг.2 показано выносное сечение зоны каналов ротора и статора. На фиг.3 показан вид А на диск ротора в области канала ротора.Figure 1 shows a rotary pulse apparatus. Figure 2 shows the remote section of the channel zone of the rotor and stator. Figure 3 shows a view A of the rotor disk in the region of the rotor channel.

Роторный импульсный аппарат содержит корпус 1, в котором установлен подшипниковый узел с валом 2. На вале 2 установлен ротор 3 в форме диска, в котором выполнены каналы 4. К корпусу 1 прикреплена крышка 5, в которой установлен статор 6 в форме диска, имеющий каналы 7. В крышке 5 установлен патрубок 8 для выхода обрабатываемой жидкости, в корпусе 1 - патрубок 9 для входа обрабатываемой жидкости.The rotary pulse apparatus comprises a housing 1 in which a bearing assembly with a shaft 2 is mounted. A rotor 3 in the form of a disk in which channels 4 are made is mounted on the shaft 2. A cover 5 is attached to the housing 1, in which a stator 6 in the form of a disk having channels is mounted 7. A nozzle 8 is installed in the cover 5 for the outlet of the processed fluid; in the housing 1, a nozzle 9 for the inlet of the processed fluid.

Роторный импульсный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость подается под давлением чрез входной патрубок 9, проходит через каналы ротора 4, каналы статора 7 и выводится из аппарата через выходной патрубок 8. При вращении ротора 3 его каналы 4 периодически совмещаются с каналами 7 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.Rotary pulse apparatus operates as follows. The processed fluid is supplied under pressure through the inlet pipe 9, passes through the channels of the rotor 4, the channels of the stator 7 and is removed from the apparatus through the outlet pipe 8. When the rotor 3 is rotated, its channels 4 are periodically aligned with the channels 7 of the stator 6. During the period of time when the channels of the rotor 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.

Исполнение каналов ротора с наклоном под углом α к центральной оси ротора и с наклоном в сторону, противоположную направлению вращения, под углом β к радиальному лучу, перпендикулярному центральной оси ротора, способствует снижению гидравлического сопротивления при течении жидкости через канал ротора за счет уменьшения гидродинамических сил, препятствующих ее продвижению.The execution of the rotor channels with an inclination at an angle α to the central axis of the rotor and with an inclination in the direction opposite to the direction of rotation, at an angle β to a radial beam perpendicular to the central axis of the rotor, helps to reduce hydraulic resistance during fluid flow through the rotor channel by reducing hydrodynamic forces, hindering its promotion.

Основной силой, препятствующей течению потока жидкости через канал ротора, является центробежная сила. Давление жидкости на входе вканал ротора, складывается из статического давления, создаваемого внешним источником давления, и центробежного давления, определяемого по формуле Эйлера P_ц=ρ·ω²·R·sinα, где ρ - плотность жидкости, кг/м³; ω - угловая скорость ротора, рад/с; R - расстояние от центральной оси ротора до центральной оси на входе в канал ротора, м. Разница между давлением на выходе из канала ротора и суммарной составляющей статического давления и центробежного давления на входе в канал ротора является движущей силой для потока жидкости.The main force preventing the flow of fluid through the rotor channel is centrifugal force. The fluid pressure at the inlet to the rotor channel is the sum of the static pressure generated by an external pressure source and centrifugal pressure determined by the Euler formula P _c = ρ · ω ² · R · sinα, where ρ is the density of the fluid, kg / m ³ ; ω is the angular velocity of the rotor, rad / s; R is the distance from the central axis of the rotor to the central axis at the entrance to the rotor channel, m. The difference between the pressure at the exit of the rotor channel and the total component of the static pressure and centrifugal pressure at the entrance to the rotor channel is the driving force for the fluid flow.

При величине угла α→90°, величина центробежного давления на входе в канал ротора стремится к максимальному значению. Следовательно, к наибольшей величине стремится движущая сила, а гидравлическое сопротивление уменьшается. Для различных конструктивных решений аппарата можно рекомендовать диапазон 0°<α<90°.When the angle α → 90 °, the centrifugal pressure at the inlet to the rotor channel tends to the maximum value. Therefore, the driving force tends to the greatest value, and the hydraulic resistance decreases. For various design solutions of the apparatus, a range of 0 ° <α <90 ° can be recommended.

При вращении ротора жидкость проскальзывает относительно его поверхности за счет действия инерционных сил. Вектор направления действия инерционных сил для жидкости перпендикулярен радиальному лучу, исходящему от оси вращения ротора. При стремлении угла β→90°, ось канала ротора будет максимально приближаться к направлению вектора действия инерционной силы. В этом случае, сила действия инерции будет суммироваться с силами давления, и увеличивать движущую силу для потока жидкости в канале ротора. Для различных конструкций ротора аппарата можно рекомендовать диапазон 0°<β<90°.When the rotor rotates, the liquid slides relative to its surface due to the action of inertial forces. The direction vector of the inertial forces for the liquid is perpendicular to the radial beam emanating from the axis of rotation of the rotor. When the angle β approaches 90 °, the axis of the rotor channel will be as close as possible to the direction of the inertial force action vector. In this case, the force of inertia will be combined with the pressure forces, and increase the driving force for the fluid flow in the rotor channel. A range of 0 ° <β <90 ° can be recommended for various designs of the apparatus rotor.

Форма поперечного сечения каналов ротора и статора выбирается исходя из технологических возможностей их изготовления, и может быть круглой, овальной, прямоугольной или иметь профиль другой геометрической фигуры. При выборе формы поперечного сечения каналов необходимо придерживаться рекомендации о возможно наибольшей крутизне ниспадающей части графика зависимости изменения площади проходного сечения при совмещении канала ротора с каналом статора и совпадения центральной оси канала ротора на выходе с центральной осью канала статора на входе (Балабышко A.M., Зимин А.И., Ружицкий В.П. Гидромеханическое диспергирование. - М.: Наука, 1998.).The cross-sectional shape of the rotor and stator channels is selected based on the technological capabilities of their manufacture, and can be round, oval, rectangular or have a profile of another geometric shape. When choosing the shape of the cross section of the channels, it is necessary to adhere to the recommendation on the greatest steepness of the falling part of the graph of the dependence of the change in the passage area when the rotor channel is combined with the stator channel and the central axis of the rotor channel coincides with the central axis of the stator channel at the input (Balabyshko AM, Zimin A. I., Ruzhitsky V.P. Hydromechanical dispersion. - M .: Nauka, 1998.).

Claims

1. A rotary pulse apparatus comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator coaxially mounted therein in the form of disks with radial channels located on the periphery of the disks, the radius of the central axis of the rotor channels at the output is equal to the radius of the central axis of the stator channels, different the fact that the central axis of the rotor channels is deviated from the central axis of the rotor by an angle α, the value of which is selected from the condition 0 <α <90 °.

2. The rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the central axis of the rotor channels is deflected in the direction opposite to the direction of rotation from the radial beam perpendicular to the central axis of the rotor by an angle β, the value of which is selected from the condition 0 ° <β <90 °.

3. The rotary pulse apparatus according to claim 2, characterized in that the cross-sectional shape of the channels of the rotor and stator can have a round, oval or rectangular shape.

4. The rotary pulse apparatus according to claim 2, characterized in that the central axis of the rotor channels at the output coincides with the central axis of the stator channels at the input.