RU186250U1

RU186250U1 - ROTARY DEVICE

Info

Publication number: RU186250U1
Application number: RU2018131797U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталья Андреевна Прохоренко; Юлия Валерьевна Аристова; Наталья Владимировна Грачева; Михаил Евгеньевич Кисиль; Андрей Сергеевич Корнилов
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2019-01-14

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к конструкции роторных аппаратов для одновременного макро- и микроперемешивания высоковязких, неньютоновских и структурированных жидкостей, суспензий и эмульсий и может найти применение в химической, нефтехимической, лакокрасочной, фармакологической, пищевой и других отраслях промышленности.The proposed technical solution relates to the design of rotary devices for simultaneous macro- and micro-mixing of highly viscous, non-Newtonian and structured liquids, suspensions and emulsions and can be used in chemical, petrochemical, paint and varnish, pharmacological, food and other industries.

Техническим результатом предлагаемой конструкции роторного аппарата является увеличение производительности.The technical result of the proposed design of the rotary apparatus is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что в роторном аппарате, внутри которого концентрически установлены статор и ротор со щелями, выполненными на боковых стенках в виде каналов, при этом ротор разделен на две части и на нем размещены лопатки, создающие центробежные силы в обрабатываемом потоке, причем части ротора разделены подшипником скольжения, установленным на статоре в зоне размещения лопаток, а сами лопатки закреплены с внешней стороны ротора.

The technical result is achieved by the fact that in the rotor apparatus, inside which the stator and rotor are concentrically mounted with slots made in the form of channels on the side walls, the rotor is divided into two parts and blades are placed on it, creating centrifugal forces in the processed stream, and the rotor parts are separated by a sliding bearing mounted on the stator in the area of the blades, and the blades themselves are fixed on the outside of the rotor.

Description

Техническое решение относится к конструкции роторных аппаратов для одновременного макро- и микроперемешивания высоковязких, неньютоновских и структурированных жидкостей, суспензий и эмульсий и может найти применение в химической, нефтехимической, лакокрасочной, фармакологической, пищевой и других отраслях промышленности.The technical solution relates to the design of rotary devices for simultaneous macro- and micro-mixing of highly viscous, non-Newtonian and structured liquids, suspensions and emulsions and can be used in chemical, petrochemical, paint and varnish, pharmacological, food and other industries.

Известен роторный аппарат АР2-4, состоящий из емкости с перемешивающим устройством (тихоходной мешалкой) и эллиптическим днищем, рубашки для охлаждения и обогрева обрабатываемого продукта, роторного перемешивающего устройства типа ГАРТ- гидроаккустического смесителя роторного типа и электродвигателя. Роторная головка имеет, вихревую камеру, образованную вращающимся ротором и неподвижным статором. При вращении ротора жидкость с большой скоростью проходит между зубьями ротора и статора. При этом происходит эффективное перемешивание диспергирование, гомогенизация частиц, обрабатываемых твердых и жидких материалов с одновременным перемешиванием тихоходной мешалкой (А.С. Тимонин. Основы конструкция и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Справочник. Издание 2-ое, переработанное и дополненное. Т.2- Калуга: издательство Н.Бочкаревой, 2002, с. 906-907).Known rotary apparatus AP2-4, consisting of a tank with a mixing device (low-speed mixer) and an elliptical bottom, a shirt for cooling and heating the processed product, a rotary mixing device such as a GART-hydroacoustic mixer of a rotary type and an electric motor. The rotor head has a vortex chamber formed by a rotating rotor and a fixed stator. When the rotor rotates, the fluid passes between the teeth of the rotor and stator at high speed. In this case, effective mixing is the dispersion, homogenization of particles, processed solid and liquid materials with simultaneous stirring by a low-speed mixer (A. Timonin. Fundamentals of design and calculation of chemical-technological and environmental equipment. Reference book. 2nd edition, revised and supplemented. T .2- Kaluga: publishing house N. Bochkareva, 2002, S. 906-907).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность перемешивания, из-за того что микроперемешивание жидкости тихоходной мешалкой и микроперемешивание в роторном перемешивающем устройстве происходит в разных местах объема емкости что уменьшает скорость смешения, особенно при перемешивании высоковязких, неньютоновских и структурированных жидкостей, так как структура разрушается и снижается эффективная вязкость только в зоне, где расположена роторная головка ГАРТ, а в периферийной зоне, где работает тихоходная мешалка, структура жидкости и высокая неньютоновская эффективная вязкость сохраняется, что препятствует микросмешению и росту производительности.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include insufficient mixing efficiency, due to the fact that micromixing of the liquid by a slow-moving mixer and micromixing in a rotary mixing device occurs in different places of the tank volume, which reduces the mixing speed, especially when mixing highly viscous, non-Newtonian and structured liquids, since the structure is destroyed and the effective viscosity decreases only in the area where the GART rotor head is located, and in The serial zone where the low-speed mixer operates, fluid structure and high non-Newtonian apparent viscosity is maintained, which prevents the micromixing and growth performance.

Известна конструкция перемешивающего устройства, включающего перфорированный диффузор и размещенную в нем пропеллерную мешалку, при этом на концах лопастей пропеллера закреплен перфорированный цилиндр. (Описание изобретения и авторскому свидетельству СССР №4133972, BO1F/22,1974).A known design of a mixing device comprising a perforated diffuser and a propeller stirrer located therein, with a perforated cylinder fixed to the ends of the propeller blades. (Description of the invention and USSR copyright certificate No. 4133972, BO1F / 22.1974).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность, так как часть жидкости не участвует в микросмешении между перфорированным цилиндром и перфорированным диффузором, а просто перемешивается на макроуровне лопастями пропеллерной мешалки.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include insufficient productivity, since part of the liquid does not participate in the micromixing between the perforated cylinder and the perforated diffuser, but is simply mixed at the macro level by the blades of the propeller mixer.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип относится конструкция роторного аппарата гидроударного действия, содержащего корпус, внутри которого концентрически установлены статор и ротор со щелями, выполненными на боковых стенках в виде каналов по форме дозвуковых сопел с сужением, примыкающим к расширяющимся полостям, имеющим вогнутые поверхности, при этом ротор разделен на две части внешнюю и внутреннюю кольцеобразным углублением, в котором размещен статор, при этом щели в форме дозвуковых сопл выполнены в статоре, а щели в форме расширяющих полостей на внешней части ротора, причем на внутренней части ротора размещены лопатки, создающие центробежные силы в обрабатываемом потоке (описание изобретения к патенту РФ №2114689 BO1F/12,1998).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is the design of a rotary hydropercussion device containing a housing inside which a stator and rotor are concentrically mounted with slots made on the side walls in the form of channels in the form of subsonic nozzles with a narrowing adjacent to expanding cavities having concave surfaces, wherein the rotor is divided into two parts by an external and internal annular recess in which the stator is placed, wherein gaps in the form of subsonic nozzles are made in the stator, and gaps in the form of expanding cavities on the outer part of the rotor, and on the inner part of the rotor are blades that create centrifugal forces in the treated stream (description of the invention to RF patent No. 2114689 BO1F / 12.1998).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная эффективность микросмешения, особенно при перемешивании высоковязких, неньютоновских и структурированных жидкостей, суспензий и эмульсий, из-за малого времени пребывания перемешиваемой жидкости в зоне смешения, что снижает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient micromixing efficiency, especially when mixing highly viscous, non-Newtonian and structured liquids, suspensions and emulsions, due to the short residence time of the mixed liquid in the mixing zone, which reduces productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что в роторном аппарате, внутри которого концентрически установлены статор и ротор со щелями, выполненными на боковых стенках в виде каналов, при этом ротор разделен на две части и на нем размещены лопатки, создающие центробежные силы в обрабатываемом потоке, причем, части ротора разделены подшипником скольжения, установленным на статоре в зоне размещения лопаток, а сами лопатки закреплены с внешней стороны ротора.The technical result is achieved by the fact that in the rotor apparatus, inside which the stator and rotor are concentrically mounted with slots made in the form of channels on the side walls, the rotor is divided into two parts and blades are placed on it, creating centrifugal forces in the processed stream, and , the rotor parts are separated by a sliding bearing mounted on the stator in the area of the blades, and the blades are fixed on the outside of the rotor.

Разделение двух частей ротора подшипником скольжения, установленном на статоре, предотвращает радиальные колебания ротора относительно оси вращения, так как он является дополнительной опорой для ротора в нижней зоне аппарата.The separation of the two parts of the rotor by a sliding bearing mounted on the stator prevents radial vibrations of the rotor relative to the axis of rotation, since it is an additional support for the rotor in the lower zone of the apparatus.

Кроме того, он предотвращает в отличии от подшипника качения (шарикового или роликового) попадания обрабатываемой жидкости из верхней части статора в нижнюю части без ее обработки в гидроакустическом смесителе между щелями, выполненными на боковых станках в виде каналов и выходу ее в аппарат в верхней части ротора и возвращению из аппарата при повторной обработке между щелями внутрь статора. Такая двойная обработка жидкости в гидроакустическом смесители, какими становятся верхняя и нижняя части статора и ротора, имеющие щели на боковых станках в виде каналов, интенсифицируют микрослежение за счет увеличения времени воздействия акустических колебаний и в целом повышает производительность.In addition, it, unlike a rolling bearing (ball or roller), prevents the treatment fluid from getting from the upper part of the stator to the lower part without processing it in the hydroacoustic mixer between the slots made on the side machines in the form of channels and its exit to the apparatus in the upper part of the rotor and return from the apparatus during repeated processing between the slots into the stator. Such double processing of liquid in hydroacoustic mixers, such as the upper and lower parts of the stator and rotor, which have slots in the side machines in the form of channels, intensify micro-tracking by increasing the time of exposure to acoustic vibrations and, in general, increase productivity.

Установка подшипника скольжения в зоне размещения лопаток создает опору для ротора в нижней части аппарата там, где динамическое воздействие от вращения лопаток на вращающийся ротор наибольшее. Это снижает вибрацию ротора, уменьшает износ трущихся поверхностей подшипника скольжения, увеличивает срок работы роторного аппарата без ремонта, а значит способствует росту производительности.The installation of a sliding bearing in the area where the blades are located creates support for the rotor in the lower part of the apparatus where the dynamic effect of the rotation of the blades on the rotating rotor is greatest. This reduces the vibration of the rotor, reduces the wear of the friction surfaces of the sliding bearing, extends the life of the rotor apparatus without repair, and therefore contributes to increased productivity.

Закрепление лопаток на внешней стороне ротора обеспечивает макросмешение обрабатываемой жидкости во всем объеме аппарата без образования застойных зон, что также дополнительно способствует увеличению производительности.The fixing of the blades on the outer side of the rotor provides macro mixing of the processed fluid in the entire volume of the apparatus without the formation of stagnant zones, which also further contributes to an increase in productivity.

На чертеже представлен общий вид предлагаемой конструкции роторного аппарата.The drawing shows a General view of the proposed design of the rotary apparatus.

Он состоит из корпуса 1 и крышки 2. Внутри корпуса 1 осесимметрично с ним закреплен статор 3 в виде пустотелой трубы, в верхней и нижней частях которого на боковых стенках выполнены щели 4 в виде каналов. Между верхней и нижней частями статор 3 установлены подшипник скольжения 5, а в нижней части статора 3 на выходе из корпуса 1 герметично закреплен патрубок 6 для отвода обработанной жидкости из корпуса 1. Осесимметрично с корпусом 1 и статором 3 установлен ротор 7, соединенный с приводом вращения (на фигуре не показан). В верхней части над крышкой 2 ротор закреплен в подшипнике 8, а в нижней части - в подшипнике скольжения 5. С внешней стороны ротора 7 в зоне установки подшипника скольжения 5 закреплены лопатки 9.It consists of a housing 1 and a cover 2. Inside the housing 1, a stator 3 is fixed axisymmetrically with it in the form of a hollow pipe, in the upper and lower parts of which slots 4 are made in the form of channels on the side walls. A sliding bearing 5 is installed between the upper and lower parts of the stator 3, and in the lower part of the stator 3 at the outlet of the housing 1 a pipe 6 is sealed to drain the treated fluid from the housing 1. Rotor 7 is mounted axisymmetrically with the housing 1 and the stator 3, connected to the rotation drive (not shown in the figure). In the upper part above the cover 2, the rotor is fixed in the bearing 8, and in the lower part - in the sliding bearing 5. On the outer side of the rotor 7 in the installation area of the sliding bearing 5 are fixed blades 9.

В верхней и нижней частях ротора 7 в смежных с верхней и нижней частями статора 3 в зонах со щелями 4 статора Звыполнены такие же щели 10.In the upper and lower parts of the rotor 7 in adjacent to the upper and lower parts of the stator 3 in the areas with slots 4 of the stator The same slots 10 are filled.

Роторный аппарат работает следующим образом. Сверху внутрь пустотелой трубы статора 3 подают обрабатываемую жидкость и включают привод, приводящий во вращение ротор 7. Обрабатываемая жидкость выходит через щели 4 в верхней части статора 3 в кольцевой зазор между статором 3 и ротором 7, а далее через щели 10 попадает в корпус 1 аппарата. Так как кольцевой зазор с обрабатываемой жидкостью между статором 3 с его щелями 4 и ротором 7 с его щелями 10 образуют гидроакустический смеситель, обрабатываемая жидкость в этом кольцевом зазоре подвергается интенсивному микросмешению, снижению эффективной вязкости и тиксотропному разрушению структуры высоковязких неньютоновских жидкостей, что способствует быстрому смешению на уровне молекул и увеличению производительности.The rotary apparatus operates as follows. From above, the processed fluid is fed into the hollow tube of the stator 3 and the drive that drives the rotor 7 is turned on. The processed fluid exits through the slots 4 in the upper part of the stator 3 into the annular gap between the stator 3 and the rotor 7, and then through the slots 10 it enters the housing 1 of the apparatus . Since the annular gap with the fluid to be processed between the stator 3 with its slots 4 and the rotor 7 with its slots 10 forms a hydroacoustic mixer, the processed fluid in this annular gap undergoes intensive micro-mixing, reducing the effective viscosity and thixotropic destruction of the structure of high-viscosity non-Newtonian fluids, which contributes to rapid mixing at the molecular level and increase productivity.

Обрабатываемая жидкость, выходя из щелей 10 в верхней части ротора 7 перемешивается внутри корпуса 1 аппарата лопатками 9 на макроуровне, предупреждая образование застойных зон, что вовлекает в такое перемешивание весь объем обрабатываемой жидкости, снижает необходимость повторного макросмешения или увеличения времени перемешивания, что также способствует росту производительности.The processed fluid, leaving the slots 10 in the upper part of the rotor 7, is mixed inside the apparatus body 1 with blades 9 at the macro level, preventing the formation of stagnant zones, which involves the entire volume of the processed fluid in such mixing, reduces the need for repeated macro mixing or an increase in mixing time, which also contributes to the growth performance.

Перемешенная на макроуровне лопатками 9 обрабатываемая жидкость из корпуса 1 поступает в нижнюю часть этого корпуса и затем через щели 10 в роторе 7 попадает в кольцевой зазор между стенками статора 3 и ротора 7. Так как щели 4 в статоре и 10 в роторе в нижней части корпуса 1 образует гидроакустический смеситель, аналогичный вышеописанному гидроакустическому смесителю в верхней части корпуса 1, это обрабатываемая жидкость вторично дополнительно перемешивается на микроуровне и выходит из аппарата через патрубок.The liquid being mixed at the macro level by the blades 9 from the housing 1 enters the lower part of this housing and then through the slots 10 in the rotor 7 it enters the annular gap between the walls of the stator 3 and the rotor 7. Since the slots 4 in the stator and 10 in the rotor in the lower part of the housing 1 forms a hydroacoustic mixer, similar to the hydroacoustic mixer described above in the upper part of the housing 1, this processed liquid is additionally mixed for the second time at the micro level and leaves the apparatus through the pipe.

Такое двойное микросмешение в верхней и нижней частях статора 3 и ротора 7, разделенное макросмешением лопатками 9 внутри корпуса 1 особенно при обработке высоковязких неньютоновских жидкостей позволяет снизить их эффективную вязкость, разрушить структуру многокомпонентных растворов, суспензии и эмульсий, что приводит к интенсификации процесса перемешивания и повышению производительности.Such double micromixing in the upper and lower parts of the stator 3 and rotor 7, separated by macro mixing of the blades 9 inside the housing 1, especially when processing highly viscous non-Newtonian fluids, reduces their effective viscosity, destroys the structure of multicomponent solutions, suspensions and emulsions, which leads to an intensification of the mixing process and increase performance.

Claims

The rotor apparatus, inside which the stator and rotor are concentrically mounted, with slots made in the form of channels on the side walls, the rotor is divided into two parts and blades are placed on it, which create centrifugal forces in the treated stream, characterized in that the rotor parts are separated by a sliding bearing mounted on the stator in the area of the blades, and the blades themselves are fixed on the outside of the rotor.