RU130877U1

RU130877U1 - ROTARY PULSE UNIT

Info

Publication number: RU130877U1
Application number: RU2013107869/05U
Authority: RU
Inventors: Максим Александрович Промтов; Андрей Юрьевич Степанов; Андрей Владимирович Алешин
Original assignee: Максим Александрович Промтов
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2013-08-10

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, центральная ось каналов ротора отклонена от центральной оси ротора на угол α, величина которого выбирается из условия 0<α<90°, a также отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси ротора, на угол β, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°, отличающийся тем, что точки пересечения центральных осей каналов статора с поверхностью диска статора, ближней к диску ротора, располагаются на окружности радиусом R, который определяется по формуле R=R+δ·tgα, где R- радиус окружности точек пересечения центральных осей каналов ротора с поверхностью диска ротора, ближней к диску статора.2. Роторный импульсный аппарат по п.1, отличающийся тем, что центральная ось каналов статора отклонена от центральной оси статора и ротора на такой же угол α, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0<α<90°.3. Роторный импульсный аппарат по п.2, отличающийся тем, что центральная ось каналов статора отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси статора и ротора, на такой же угол β, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°.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 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 conditions 0 <α <90 °, a is also deviated 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 °, characterized in that the points of cross sections of the central axes of the stator channels with the surface of the stator disk closest to the rotor disk are located on a circle of radius R, which is determined by the formula R = R + δ · tgα, where R is the radius of the circle of the points of intersection of the central axes of the rotor channels with the surface of the rotor disk near to the stator disk. 2. The rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the central axis of the stator channels is deviated from the central axis of the stator and rotor by the same angle α as the rotor channels, the value of which is selected from the condition 0 <α <90 °. 3. The rotary pulse apparatus according to claim 2, characterized in that the central axis of the stator channels is deflected in the direction opposite to the direction of rotation from the radial beam perpendicular to the central axis of the stator and rotor by the same angle β as the rotor channels, the value of which is selected from conditions 0 ° <β <90 °.

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 роторный аппарат, содержащий корпус, с входными и выходными патрубками, концентрично установленные в нем ротор и статор с отверстиями в боковых стенках, отверстия статора расположены под острым углом к отверстиям ротора по направлению его вращения (SU 789147). Недостатком этого аппарата является то, что исполнение каналов статора под острым углом к каналам ротора по направлению его вращения способствует снижению гидравлического сопротивления только для радиального типа конструкций ротора и статора.A rotary apparatus is known, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator concentrically mounted in it with holes in the side walls, the stator holes are at an acute angle to the rotor holes in the direction of its rotation (SU 789147). The disadvantage of this apparatus is that the execution of the stator channels at an acute angle to the rotor channels in the direction of its rotation helps to reduce hydraulic resistance only for the radial type of rotor and stator designs.

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 радиальным выходом и тангенциальным расположением каналов статора способствует снижению гидравлического сопротивления только для радиального типа конструкций ротора и статора.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 entrance and a radial exit are made in the side walls of the rotor, tangential through are made in the side walls of the stator channels (RU 2189274). The disadvantage of this apparatus is that the design of the rotor channels with a radial outlet and the tangential arrangement of the stator channels contributes to the reduction of hydraulic resistance only for the radial type of rotor and stator designs.

Наиболее близким к заявленному устройству является роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, соосные 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, центральная ось каналов ротора отклонена от центральной оси ротора на угол α, величина которого выбирается из условия 0<α<90°, а также отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси ротора, на угол β, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°. Центральная ось каналов ротора на выходе совпадает с центральной осью каналов статора на входе (патент на полезную модель RU 116784).Closest to the claimed device is a rotary pulse apparatus containing a housing with inlet and outlet nozzles, a coaxial rotor and a stator 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, 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 °, and is also rejected in the direction opposite to the direction of rotation , From radial beam perpendicular to the central axis of the rotor at an angle β, the value of which is chosen from the condition of 0 ° <β <90 °. The central axis of the rotor channels at the output coincides with the central axis of the stator channels at the inlet (patent for utility model RU 116784).

Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счет снижения его гидравлического сопротивления и уменьшения затрат энергии на прокачивание жидкости через 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 pumping fluid through 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 каналами, расположенными по периферии дисков, центральная ось каналов ротора отклонена от центральной оси ротора на угол α, величина которого выбирается из условия 0<α<90°, а также отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси ротора, на угол β, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°, отличающийся тем, что точки пересечения центральных осей каналов статора с поверхностью диска статора, ближней к диску ротора, располагаются на окружности радиусом R₂, который определяется по формуле R₂=R₁+δ·tgα, где R₁ - радиус окружности точек пересечения центральных осей каналов ротора с поверхностью диска ротора, ближней к диску статора;- a rotary pulse apparatus comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator coaxially mounted in it in the form of disks with channels located on the periphery of the disks, 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 condition 0 <α <90 °, and also deviated 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 °, characterized in that the points of intersection are cent The axial axes of the stator channels with the stator disk surface closest to the rotor disk are located on a circle of radius R ₂ , which is determined by the formula R ₂ = R ₁ + δ · tgα, where R ₁ is the radius of the circle of the points of intersection of the central axes of the rotor channels with the disk surface the rotor closest to the stator disk;

- центральная ось каналов статора отклонена от центральной оси статора и ротора на такой же угол α, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0<α<90°;- the central axis of the stator channels is deviated from the central axis of the stator and rotor by the same angle α as the channels of the rotor, the value of which is selected from the condition 0 <α <90 °;

- центральная ось каналов статора отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси статора и ротора, на такой же угол β, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°.- the central axis of the stator channels is deflected in the direction opposite to the direction of rotation from the radial beam perpendicular to the central axis of the stator and rotor, by the same angle β as the channels of the rotor, the value of which is selected from the condition 0 ° <β <90 °.

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, на фиг.4 - разрез В-В, проходящий по стенке диска статора, ближней к диску ротора.Figure 1 shows a rotary pulse apparatus. Figure 2 shows the remote section of the channel zone of the rotor and stator. FIG. 3 shows a view A of the rotor disk in the region of the rotor channel; FIG. 4 is a section B-B extending along the wall of the stator disk closest to the rotor disk.

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. In the cover 5, a pipe 8 is installed for the outlet of the processed fluid, in the housing 1 - a pipe 9 for the entrance 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.

Для снижения гидравлического сопротивления потоку жидкости, выходящему из канала ротора, и входящему в канал статора в момент их полного совмещения, необходимо поток жидкости точно направить вдоль линии, которая является продолжением оси канала ротора и совпадает с осью канала статора. Для этого необходимо, чтобы центральная ось каналов статора, была бы отклонена от центральной оси дисков статора и ротора на такой же угол α, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0<α<90°, а также была бы отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси дисков статора и ротора, на такой же угол β, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°.To reduce hydraulic resistance to the fluid flow exiting the rotor channel and entering the stator channel at the moment of their full alignment, it is necessary to direct the fluid flow along a line that is a continuation of the axis of the rotor channel and coincides with the axis of the stator channel. For this, it is necessary that the central axis of the stator channels be deflected from the central axis of the stator and rotor disks by the same angle α as the rotor channels, the value of which is selected from the condition 0 <α <90 °, and also be deviated to the side opposite to the direction of rotation, from a radial beam perpendicular to the central axis of the disks of the stator and rotor, by the same angle β as the channels of the rotor, the value of which is selected from the condition 0 ° <β <90 °.

Исполнение каналов статора 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 статора за счет уменьшения гидродинамических сил, препятствующих ее продвижению из канала ротора в канал статора.The design of the stator 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 when the fluid flows through the stator channel by reducing hydrodynamic forces, preventing it from moving from the rotor channel to the stator channel.

При исполнении каналов статора под углом α к центральной оси диска статора, необходимо точно позиционировать расположение каналов статора на диске статора относительно выходных участков каналов в роторе, чтобы исключить смещение центральных осей каналов статора относительно центральных осей каналов ротора за счет наличия зазора между дисками ротора и статора. Для этого, точки пересечения центральных осей каналов статора с поверхностью диска статора, ближней к диску ротора, необходимо располагать на окружности радиусом R₂, который определяется по формуле R₂=R₁+δ·tgα, где R₁ - радиус окружности точек пересечения центральных осей каналов ротора с поверхностью диска ротора, ближней к диску статора, δ - величина зазора между ротором и статором.When stator channels are executed at an angle α to the central axis of the stator disk, it is necessary to accurately position the location of the stator channels on the stator disk relative to the output sections of the channels in the rotor in order to eliminate the displacement of the central axes of the stator channels relative to the central axes of the rotor channels due to the gap between the rotor and stator disks . For this, the points of intersection of the central axes of the stator channels with the surface of the stator disk closest to the rotor disk must be located on a circle of radius R ₂ , which is determined by the formula R ₂ = R ₁ + δ · tgα, where R ₁ is the radius of the circle of the points of intersection of the central the axis of the rotor channels with the surface of the rotor disk closest to the stator disk, δ is the gap between the rotor and the stator.

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 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 conditions 0 <α <90 °, a is also deviated 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 °, characterized in that the points of the cross sections of the central axes of the stator channels with the surface of the stator disk closest to the rotor disk are located on a circle of radius R ₂ , which is determined by the formula R ₂ = R ₁ + δ · tgα, where R ₁ is the radius of the circle of the points of intersection of the central axes of the rotor channels with the surface rotor disk closest to the stator disk.

2. The rotary pulse apparatus according to claim 1, characterized in that the central axis of the stator channels is deviated from the central axis of the stator and rotor by the same angle α as the rotor channels, the value of which is selected from the condition 0 <α <90 °.

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