RU1836133C - Сатуратор - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к устройствам дл  диспергировани  и растворени  газов в жидкост х. Сущность изобретени : сатура Ьр содержит корпус 1 с 4 12 . установленным внутри него по оси на валу 3 ротором 6, патрубки подвода газа и жидкости , отверсти  дл  выхода газожидкостной смеси. Ротор выполнен в виде диска с зубчатым кольцом 5 на его образующей и нагнетательными лопатками 6 на поверхности диска. Статор 8 выполнен в виде диска (с зубчатым кольцом 9, расположенным ко- аксиально зубчатому кольцу ротора с зазором между ними. Межзубное пространство статора 8 посредством каналов 11 в теле статора 8 и газовой камеры 10, образованной корпусом сатуратора и торцовой поверхностью статора, соединено с патрубком подвода газа 12, а внутренн   полость ротора св зана с патрубком подвода жидкости 13.3 з. п. ф-лы, 2 ил. Ч Ј j 00 со о -Л 00 00 СО

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  диспергировани  и растворени  газов в жидкост х (растворах, эмульси х, суспензи х ) и может использоватьс , например, в рудодобывающей промышленности, нефтехимическом синтезе, флотационной и микробиологической очистке сточных вод, их озонировании.

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  массробмена путем уменьшени  размеров пузырьков газа, диспергируемого в турбулентном потоке жидкости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что сатуратор содержит корпус с установленными внутри него по оси ротором и статором. Ротор выполнен в виде диска с зубчатым кольцом на его образующей и нагнетательными лопатками на поверхности диска, а статор - в виде диска с-зубчатым кольцом, расположенным коаксиально зубчатому кольцу ротора с зазором между ними. Зубчатое кольцо и нагнетательные лопатки расположены по одну сторону плоскости диска, Зубчатое кольцо статора расположено между зубчатым кольцом ротора и его нагнета- тельными лопатками. Межзубное пространство статора посредством каналов .в теле статора и газовой камеры, образованной корпусом сатуратора и торцовой поверхностью статора, соединено с патрубком подвода газа. Внутренн   полость ротора св зана с патрубком подвода жидкости. Сатуратор выполн етс  погружным с перфорированным по периметру корпусом и проточным с корпусом в виде улитки,

На фиг. 1 изображен сатуратор в .погружном исполнении,.а на фиг. 2 - в проточном ,

Сатуратор (фиг. 1) состоит из корпуса 1 с перфорацией 2 по периметру. Внутри корпуса 1 по его оси на валу 3 установлен ротор

4в виде диска с зубчатым кольцом 5 на его образующей и нагнетательными лопатками б на поверхности диска. Вал герметизирован посредством узла уплотнени  7, Зубчатое кольцо 5 и нагнетательные лопатки 6 расположены по одну сторону плоскости диска ротора 4. Коаксиально зубчатому кольцу

5ротора 4 с зазором с ним расположен статор 8 в виде диска с зубчатым кольцом 9. Зубчатое кольцо 9 статора 8 расположено между зубчатым кольцом 5 ротора 4 и его нагнетательными лопатками 6. Корпус сатуратора 1 и торцова  поверхность статора 8 образуют газовую камеру 10. Межзубное пространство зубчатого кольца 9 статора 8 посредством каналов 11 в теле статора 8 и газовой камеры 10 соединено с патрубком подвода газа 12. Внутренн   полость рото0

ра 4 соединена с патрубком подвода жидкости 13.

Сатуратор работает следующим образом . Сатуратор погружаетс  в жидкость, Га- зова  камера 10, каналы 11 в теле статора 8, внутренн   полость ротора 4 и патрубок подвода газа 12 заполн ютс  жидкостью. Патрубок подвода газа 12 соедин етс  с атмосферой или источником газа. Через вал 3 от внешнего привода (на фиг. 1 не показан) во вращение приводитс  ротор 4, нагнетательные лопатки 6 которого отбрасывают наход щуюс  между ними жидкость на периферию . Через патрубок подвода жидкости 13 в полость ротора 4 поступает новый объем жидкости. При совмещении части отверстий зубчатого кольца 9 статора 8 жидкость истекает сквозь них и через щели 2 корпуса 1 выбрасываетс  в объем окружающей сатуратор жидкости. При этом через каналы 11 в теле статора 8 в этот поток эжектируетс  жидкость, заполн юща  каналы 11 в теле статора 8, газовую камеру 10 и патрубок подвода газа 12 По истечению жидкости, изначально заполн ющей газовую камеру 10, каналы 11 в теле статора 8, патрубок подвода газа 12, в газовую камеру 10 сатуратора эжектируетс  газ, который через каналы 11 статора 8 поступает в межзуб- ное пространство зубчатого кольца 9 статора 8 и смешиваетс  в нем с турбулентным потоком проход щей сквозь него жидкости . Газожидкостна  смесь прокачиваетс  через зазор между зубчатым кольцом 9 ротора 4 и зубчатым кольцом статора 8, где подвергаетс  механическому измельчению и воздействию пульсирующего давлени , возникающего вследствие чередующегос  полного совмещени  и полного перекрыти  межзубных пространств зубчатых колец 5 и 9 ротора 4 и статора 8. Полностью перекрывающиес  и совмещающиес  щели чередуютс  между собой, что обуславливает непрерывность истечени  газожидкостной смеси из сатуратора. Выбрасываемые с высокой скоростью из прорезей 2 корпуса 1 газожидкостные струи турбулизируют жидкость в радиусе 5-10 диаметров ротора, что дополнительно интен0

5

0

0

5

0

5

сифицируег массообмен.

При определенных сочетани х величин зазора между зубчатым кольцом 5 ротора 4 и зубчатым кольцом 9 статора 8, их диаметров , линейных скоростей вращени  ротора 4, в зазоре между ними возникает пульсаци  давлени , порождающа  кавитаци ,  вл ющуюс  наиболее эффективным фактором интенсификации тепломассообмена .

Сатуратор в проточном исполнении (фиг. 2) состоит из корпуса 1, выполненного в виде улитки. Внутри корпуса 1 по его оси на валу 3 установлен ротор 4 в виде диска с зубчатым кольцом 5 на его образующей и нагнетательными лопатками 6 на поверхности диска. Вал герметизирован посредством узла уплотнени  7. Зубчатое кольцо 5 и нагнетательные лопатки 6 расположены по одну сторону плоскости диска ротора 4. Ко- аксиально зубчатому кольцу 5 ротора 4 с зазором с ним расположен статор 8 в виде диска с зубчатым кольцом 9. Зубчатое коль- цо 9 статора 8 расположено между зубчатым кольцом 5 ротора 4 и его нагнетательными лопатками 6. Корпус сатуратора 1 и торцо- |ва  поверхность статора 8 образуют газовую камеру 10. Межзубное пространство зубчатого кольца 9 статора 8 посредством каналов 11 в теле статора 8 и газовой камеры 10 соединено с патрубком подвода газа J12. Внутренн   полость ротора 4 соединена Ic патрубком подвода жидкости 13. Корпус сатуратора 1 и торцова  поверхность стато- |ра 8 образуют полость улитки 1-4. | Сатуратор работает следующим обраJ30M .

I Через патрубок подвода жидкости 13 полость сатуратора заполн етс  жидкостью , после чего задвижка (на фиг. 2 не показана), расположенна  на напорном патрубке сатуратора, соединенного с полостью улитки 14, закрываетс . Патрубок подвода газа 12 перекрыт. Через вал от внешнего привода (на фиг. 2 не показан) во вращение приводитс  ротор 4, нагнетательные лопатки 6 которого отбрасывают наход щуюс  между ними жидкость на периферию. При совмещении части отверстий зубчатого кольца 5 ротора 4 с частью отверстий зубчатого кольца 9 статора 8 жид- | кость истекает сквозь них и накаплива сь в | полости улитки 14 выбрасываетс  из нее. |Открываетс  патрубок подвода газа 12. При |этом через перекрывающиес  отверсти  j зубчатого кольца 5 ротора и отверсти  зуб,- :чатого кольца 9 статора 8, эжектируетс  |жидкость, заполн юща  каналы 11 в теле статора 8, газовую камеру 10 и патрубок | подвода газа 12. По ее истечению в газовую камеру 10 сатуратора эжектируетс  газ, который через каналы 11 статора 8 поступает |в межзубное пространство зубчатого коль- |ца 9 статора 8 и смешиваетс  в нем с турбу- |лентным потоком проход щей сквозь него жидкости. Газожидкостна  смесь прокачи- | ваетс  через зазор между зубчатым кольцом |9 ротора 4 и зубчатым кольцом статора 8, где j подвергаетс  механическому измельчению ;и воздействию пульсирующего давлени ,

возникающего вследствие чередующегос  полного совпадени  и полного перекрыти  межзубных пространств зубчатых колец 5 и 9 ротора 4 и статора 8.

5Авторами экспериментально установлено , что сатуратор с диаметром ротора 0,06 м, зазором между ротором и статором 110 м, скоростью вращени  ротора 3000 с позвол ет получать пузырьки воздуха в воде диа0 метром 5-6 106 м. Размер пузырьков замер лс  по времени их всплыти .

Сатуратор имеет следующие преимущества по сравнению с известным:

-обеспечивает высокий тепло- и массо- 5 обмен за счет получени  пузырьков диамет . ром 5-6 м, диспергированных в турбулентном потоке жидкости;

-изготавливаетс  на базе серийных погружных и центробежных насосов путем мо0 дернизации центробежного колеса в ротор с дополнительной установкой статора;

-ротор и статор сатуратора могут изготавливатьс  из коррозионноустойчивых неметаллических материалов, например,

5 фторопласта, что расшир ет диапазон использовани :

-сатуратор работает как с самовсрсом газа, так и при принудительной его подаче;

-сатуратор может быть выполнен в по- 0 гружном исполнении и в проточном как центробежный насос;

-сатуратор на базе центробежного насоса одновременно выполн ет функции насоса и химического реактора, что упрощает

5 обслуживание, повышает надежность технологии , снижает затраты на ремонт и эксплуатацию;

-сатуратор, выполненный на базе центробежного насоса перекачивает газожид0 костную смесь в устойчивом режиме при содержании в ней до 8-10% об. газа, что в 260-330 раз больше, чем дл  центробежного насоса, сбрасывающего при содержании газа в жидкости 0,04% об.

Claims (4)

1. Сатуратор, содержащий корпус с установленным внутри по его оси на валу ротором , патрубки подвода газа и жидкости, отверсти  дл  выхода газожидкостной сме0 си, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации массообмена путем уменьшени  размеров пузырьков газа, диспергируемого в турбулентном потоке жидкости, ротор выполнен в виде диска с зубчатым

5 кольцом на его периферии и нагнетательными лопатками на поверхности диска, а статор - в виде диска с зубчатым кольцом, расположенным коаксиально зубчатому кольцу ротора с зазором между ними, при- чем межзубное пространство статора посредством каналов в теле статора и газовой камеры, образованной Корпусом сатуратора и торцовой поверхностью статора, соединено с патрубком подвода газа, а внутренн   полость ротора св зана с патрубком подвода жидкости.

2, Сатуратор по п. 1,отличающийс  тем, что зубчатое кольцо и нагнетательные лопатки расположены по одну сторону плоскости диска ротора..

3.Сатуратор по п. 1,отличающийс  тем, что зубчатое кольцо статора расположено между зубчатым кольцом ротора и его нагнетательными лопатками.

4.Сатуратор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что он выполнен погружным с перфорированными по периметру корпусом или проточным с корпусом в виде улитки.