RU2033252C1

RU2033252C1 - Rotor hydraulic-shock-operated apparatus

Info

Publication number: RU2033252C1
Application number: SU925040940A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Александрович Сайпеев
Original assignee: Геннадий Александрович Сайпеев
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: dispersing and mixing. SUBSTANCE: rotor apparatus has housing, inlet and outlet branch pipes, rotor, and stator. Passages are made in the rotor over periphery. The axes of the passages are inclined and bent counter to the direction of rotation of the rotor. Walls are made up as resonators. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к диспергированию и одновременному смешиванию материалов и может быть использовано в технологических процессах тонкого измельчения рудных и нерудных минералов в системе жидкость-твердое тело, а также в массообменных процессах в системе жидкость-жидкость. The invention relates to the dispersion and simultaneous mixing of materials and can be used in technological processes of fine grinding of ore and non-metallic minerals in a liquid-solid system, as well as in mass transfer processes in a liquid-liquid system.

Известен роторный аппарат для диспергирования грубодисперсных суспензий, содержащий корпус, внутри которого концентрично установлены с радиальным зазором ротор и статор с окнами в боковых стенках, образованных плоскими поверхностями [1]
В аппарате имеются условия возникновения прямого гидравлического удара и гидродинамической кавитации. Однако гидроудары в узких боковых окнах ротора, образованных плоскими поверхностями прямоугольных призм, получаются слабыми. В статоре гидродинамическая кавитация незначительна по причине постоянного сечения окон по всей толщине статора.Known rotary apparatus for dispersing coarse suspensions containing a housing inside which a rotor and a stator are concentrically mounted with a radial clearance with windows in the side walls formed by flat surfaces [1]
In the apparatus there are conditions for the occurrence of direct hydraulic shock and hydrodynamic cavitation. However, water hammers in the narrow side windows of the rotor formed by the flat surfaces of rectangular prisms are weak. In the stator, hydrodynamic cavitation is insignificant due to the constant section of the windows over the entire thickness of the stator.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является роторный аппарат гидроударного действия, содержащий корпус, внутри которого концентрично установлены ротор с каналами в боковых стенках в виде дозвуковых сопел и статор с отверстиями в боковых стенках, выполненных расширяющимися в сторону корпуса и имеющими вогнутые поверхности [2]
Наличие дозвуковых сопел в роторе известного аппарата обеспечивает значительный первичный гидроудар, однако конфигурация дозвуковых сопел ограничивает возможности аппарата по увеличению значения импульса давления, возникающего при гидравлическом ударе, и соответственно повышению интенсификации диспергирования материалов.The closest in technical essence to the claimed object is a rotary apparatus of hydropercussion action, comprising a housing inside which a rotor is concentrically mounted with channels in the side walls in the form of subsonic nozzles and a stator with holes in the side walls made expanding towards the body and having concave surfaces [2 ]
The presence of subsonic nozzles in the rotor of the known apparatus provides significant primary water hammer, however, the configuration of subsonic nozzles limits the apparatus's ability to increase the value of the pressure impulse that occurs during water hammer, and accordingly increase the dispersion of materials.

Задачей заявляемого технического решения является разработка аппарата, позволяющего эффективно использовать явление резонанса при диспергировании твердых частиц в гидродинамическом потоке суспензии, прерываемого с заданной частотой. The objective of the proposed technical solution is to develop an apparatus that allows you to effectively use the phenomenon of resonance when dispersing solid particles in the hydrodynamic flow of a suspension interrupted at a given frequency.

Технический результат, который получен при реализации изобретения, заключается в интенсификации и селективности процесса тонкого измельчения (диспеpгирования), активации рудных и нерудных твердых и органических материалов в системе жидкость-твердое тело, а также интенсификации массообменных процессов и эмульгирования в системе жидкость-твердое тело, а также интенсификации массообменных процессов и эмульгирования в системе жидкость-жидкость. The technical result obtained by the implementation of the invention consists in the intensification and selectivity of the fine grinding (dispersion) process, the activation of ore and non-metallic solid and organic materials in the liquid-solid system, as well as the intensification of mass transfer processes and emulsification in the liquid-solid system, as well as the intensification of mass transfer processes and emulsification in the liquid-liquid system.

Технический результат достигается тем, что в роторном аппарате гидроударного действия, содержащем корпус, внутри которого концентрично установлены ротор с каналами переменного сечения в боковых стенках и статор с отверстиями в боковых стенках, согласно изобретению, стенки каналов в роторе выполнены в виде резонаторов, а оси каналов наклонены и изогнуты против хода вращения ротора. The technical result is achieved by the fact that in a rotary apparatus of hydropercussion action, comprising 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, according to the invention, the channel walls in the rotor are made in the form of resonators, and the channel axis tilted and bent against the course of rotation of the rotor.

Каналы представляют собой полости в теле ротора, ограниченные металлическими стенками и расположенные по окружности, при этом две смежные полости имеют общую стенку. Эта стенка в процессе работы аппарата при воздействии пульсирующих гидравлических ударов выполняет функцию резонатора, способного усиливать собственные колебания с амплитудой, во много раз превышающей амплитуду импульса давления, что позволяет во много раз увеличить энергию гидравлического удара и концентрировать ее в малом объеме. The channels are cavities in the rotor body, bounded by metal walls and located around the circumference, while two adjacent cavities have a common wall. This wall during the operation of the apparatus when exposed to pulsating hydraulic shocks performs the function of a resonator capable of amplifying its own oscillations with an amplitude many times greater than the amplitude of the pressure pulse, which allows many times to increase the energy of hydraulic shock and concentrate it in a small volume.

Наклон и изогнутость осей каналов обеспечивает конфигурацию резонаторов, которая максимально использует окружные и тангенциальные составляющие скоростей потока суспензии. The slope and curvature of the channel axes provides a resonator configuration that makes maximum use of the circumferential and tangential components of the suspension flow rates.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Заявляемая конструкция представляет собой нелинейную колебательную систему, которая создается совокупностью резонаторов, выполненных в теле ротора по окружности. The inventive design is a nonlinear oscillatory system, which is created by a set of resonators made in the body of the rotor around the circumference.

Резонаторы обеспечивают наличие в теле ротора отдельных полостей, выполняющих функцию отдельных резонансных камер, в которых твердые (разрушаемые) частицы подвергаются прямому гидравлическому удару, вызванному внезапной остановкой потока суспензии при перекрывании каналов ротора перемычками статора. Действие прямого гидравлического удара носит пульсирующий характер, обусловленный вращением ротора. В целом процесс происходит в режиме колебаний импульсов давления, которые передаются через жидкую несжимаемую среду на разрушаемые частицы. В каналах за счет наличия резонирующих стенок происходит многократное (на несколько порядков) увеличение амплитуды значения давления (до значений, близких или превышающих значения давления разрыва сплошности среды). Частоту импульсов давления можно регулировать скоростью вращения ротора. В резонансных камерах создаются условия для воздействия на разрушаемую частицу прямого гидравлического удара со значениями, равными или выше значения разрыва сплошности среды с частотой импульсов давления, равной частоте собственных колебаний разрушаемых частиц, что резко (в несколько десятков и сотен раз) усиливает воздействие амплитуды давления на твердые частицы обрабатываемой суспензии, т.е. позволяет значительно интенсифицировать процесс диспергирования, а за счет возможности регулирования частоты гидроудара, настроенной на требуемую крупность частиц, обеспечивается селективность процесса тонкого измельчения и одновременного смешивания. Resonators provide the presence in the rotor body of individual cavities that function as separate resonant chambers in which solid (destructible) particles are subjected to direct hydraulic shock caused by a sudden stop of the suspension flow when the rotor channels are blocked by stator bridges. The action of direct water hammer is pulsating, due to the rotation of the rotor. In general, the process occurs in the mode of oscillation of pressure pulses, which are transmitted through a liquid incompressible medium to destructible particles. Due to the presence of resonating walls, a multiple (by several orders of magnitude) increase in the amplitude of the pressure value occurs (up to values that are close to or greater than the values of the continuity gap pressure). The frequency of the pressure pulses can be controlled by the rotor speed. In resonance chambers, conditions are created for the impact of a direct hydraulic shock on the destructible particle with values equal to or higher than the discontinuity of the medium with a frequency of pressure pulses equal to the frequency of natural vibrations of the destructible particles, which dramatically (several tens and hundreds of times) enhances the effect of the pressure amplitude solid particles of the processed suspension, i.e. allows you to significantly intensify the dispersion process, and due to the ability to control the frequency of water hammer tuned to the desired particle size, selectivity of the process of fine grinding and simultaneous mixing is ensured.

На фиг. 1 изображен роторный аппарат гидроударного действия, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сегмент ротора и статора. In FIG. 1 shows a rotary apparatus hydropercussion action, General view; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 segment rotor and stator.

Роторный аппарат гидроударного действия содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки, ротор 4 и статор 5. В роторе 4 выполнены каналы со стенками в виде резонаторов. Статор 5 имеет каналы 7, расширяющиеся в сторону корпуса 1. Ротор 4 имеет лопатки 8 для разгона суспензии. The hydropercussion rotary apparatus comprises a housing 1, an inlet 2 and an outlet 3 nozzles, a rotor 4 and a stator 5. In the rotor 4 there are channels with walls in the form of resonators. The stator 5 has channels 7, expanding towards the housing 1. The rotor 4 has blades 8 for dispersing the suspension.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Подготовленная однородная суспензия через входной патрубок 2 поступает в широкую часть каналов 6 с дозвуковой скоростью. Конфигурация резонаторов обеспечивает увеличение скорости потока суспензии на выходе из ротора 4. Во время перекрывания выходных отверстий каналов 6 перемычкой статора 5 потоку суспензии, движущемуся с дозвуковой скоростью, создается преграда, вследствие чего происходит прямой гидравлический удар. Периодически повторяемые мгновенные гидравлические удары создают высокоградиентные импульсы давления, амплитуда которых значительно усиливается в каналах 6 и, концентрируясь в них, позволяет создать значения амплитуды давления, равного или превышающего разрыв сплошности среды, которое для воды равно 1350-1500 кг/см², полученное давление через несжимаемую среду жидкость передается на твердые частицы, частота вынужденных колебаний которых совпадает с задаваемой регулируемой частотой (вращением ротора) и с частотой резонаторов, разрушая частицы.The prepared homogeneous suspension through the inlet pipe 2 enters a wide part of the channels 6 at a subsonic speed. The configuration of the resonators provides an increase in the flow rate of the suspension at the exit of the rotor 4. During the blocking of the outlet openings of the channels 6 by the stator jumper 5, the flow of the suspension moving at subsonic speed creates an obstacle, as a result of which a direct hydraulic shock occurs. Periodically repeated instantaneous hydraulic shocks create high-gradient pressure pulses, the amplitude of which is significantly amplified in channels 6 and, concentrating in them, allows you to create pressure amplitude values equal to or greater than the continuity gap of the medium, which for water is 1350-1500 kg / cm ² , the resulting pressure through an incompressible medium, the liquid is transferred to solid particles, the frequency of the forced oscillations of which coincides with a given adjustable frequency (rotation of the rotor) and with the frequency of the resonators, destroying the particle,.

После совмещения отверстий каналов 6 и отверстий каналов 7 поток суспензии поступает в полости статора 5, где образуется зона гидродинамической кавитации, что еще (дополнительно) увеличивает степень диспергирования. After combining the openings of the channels 6 and the openings of the channels 7, the suspension flow enters the cavity of the stator 5, where a zone of hydrodynamic cavitation is formed, which (additionally) increases the degree of dispersion.

Заявляемая конструкция позволяет увеличить эффективность диспеpгирования в 10 раз и более по сравнению с существующими, что создает возможность для разработки новейших технологий во многих отраслях. The inventive design allows to increase the dispersion efficiency of 10 times or more compared to existing ones, which creates the opportunity for the development of the latest technologies in many industries.

Селективность процесса диспеpгирования при использовании аппарата заявляемой конструкции составляет 50-80% частиц заданной величины от общего числа разрушаемых частиц. The selectivity of the dispersion process when using the apparatus of the claimed design is 50-80% of the particles of a given size of the total number of destructible particles.

Claims

ROTARY HYDRAULIC ACTION DEVICE, comprising a housing inside which a rotor is concentrically mounted with variable cross-section channels in the side walls and a stator with holes in the side walls, characterized in that the channel walls in the rotor are made in the form of resonators, and the channel axes are inclined and bent against the direction of rotation rotor.