RU2064822C1

RU2064822C1 - Rotor apparatus of hydraulic impact action

Info

Publication number: RU2064822C1
Application number: RU92012372A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Александрович Сайпеев
Original assignee: Геннадий Александрович Сайпеев
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1996-08-10

Abstract

FIELD: dispergation and simultaneous mixing of homogeneous and heterogeneous suspensions with usage of double hydraulic impacts in different branches of industry. SUBSTANCE: apparatus has body 1, inside which rotor 4 with variable cross-section canals 6 and blades 7 and 8 and stator 5 with holes in side walls are concentrically mounted. To produce material of polyfractional composition canal and blades of rotor 4 are made smoothly bent and are located azimuthally to axis of apparatus. In the case canals of rotor between two protruding blades 8 are mounted stepped increasingly in direction of concave surface of blade 8. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к помольно-смесительному оборудованию и может быть использовано для диспергирования (тонкого измельчения) и одновременного смешивания гомогенных и гетерогенных суспензий с применением двойных гидравлических ударов в различных отраслях промышленности. The invention relates to grinding and mixing equipment and can be used for dispersion (fine grinding) and simultaneous mixing of homogeneous and heterogeneous suspensions using double hydraulic shocks in various industries.

Известен роторный аппарат гидроударного действия, содержащий корпус, внутри которого концентрично установлены ротор с каналами переменного сечения (дозвуковые сопла, сужающиеся к статору) и лопатками для создания центробежной силы и статор с отверстиями (щелями) в боковых стенках. Каналы в роторе расположены радиально, а лопатки расположены вокруг вала ротора, выпуклая поверхность которых направлена в сторону каналов ротора [1]
Такой аппарат не позволяет получать материал полифракционного состава (размер зерен материала преимущественно 10 мкм).A rotary apparatus of hydropercussion is known, comprising a housing inside which a rotor is concentrically mounted with variable cross-section channels (subsonic nozzles tapering to the stator) and vanes to create centrifugal force and a stator with holes (slots) in the side walls. The channels in the rotor are located radially, and the blades are located around the rotor shaft, the convex surface of which is directed towards the channels of the rotor [1]
Such an apparatus does not allow obtaining material of polyfraction composition (the grain size of the material is predominantly 10 μm).

Наиболее близким является роторный аппарат гидроударного действия, содержащий корпус, внутри которого концентрично расположены ротор и статор. Ротор имеет радиальные каналы переменного сечения, образованные выступающими радиальными лопастями. The closest is a rotary apparatus of hydropercussion, containing a housing, inside of which the rotor and stator are concentrically located. The rotor has radial channels of variable cross section formed by protruding radial blades.

В статоре выполнены перемычки и отверстия (прорези) [2]
Радиальные каналы разделены дополнительно установленными лопастями, расположенными также радиально, но меньшими по высоте, образуя отводы.Jumpers and openings (slots) are made in the stator [2]
The radial channels are separated by additionally mounted blades, also located radially, but smaller in height, forming bends.

Из-за периодичности перекрывания отводов, движение суспензии по каналам не прерывается, что увеличивает производительность кавитации. Due to the frequency of overlapping bends, the movement of the suspension along the channels is not interrupted, which increases the productivity of cavitation.

Однако таким аппаратом не удается получать материал полифракционного состава (преобладает фракция 10 мкм). However, such an apparatus fails to obtain a material with a polyfraction composition (a fraction of 10 μm prevails).

Задачей заявляемого технического решения является разработка высокоэффективного аппарата, основанного на использовании двойного гидравлического удара для диспергирования (тонкого измельчения) твердых частиц в гидродинамическом потоке. The objective of the proposed technical solution is to develop a highly efficient apparatus based on the use of double hydraulic shock for dispersing (fine grinding) of solid particles in a hydrodynamic flow.

Технический результат, который может быть достигнут от использования изобретения, заключается в получении материала полифракционного состава. The technical result that can be achieved by using the invention is to obtain a material of polyfraction composition.

Технический результат достигается тем, что в роторном аппарате гидроударного действия, содержащем корпус, внутри которого концентрично установлены ротор с каналами переменного сечения и лопастями и статор с отверстиями в боковых стенках, каналы и лопасти ротора выполнены плавноизогнутыми и расположены азимутально к оси аппарата. Каналы ротора между двумя соседними большими (выступающими) лопастями установлены ступенчато по нарастающей в сторону вогнутой поверхности большей лопасти. The technical result is achieved by the fact that in the rotary apparatus of hydropercussion, comprising a housing inside which the rotor is concentrically mounted with variable cross-section channels and blades and a stator with holes in the side walls, the channels and rotor blades are made smoothly curved and are located azimuthally to the axis of the apparatus. The rotor channels between two adjacent large (protruding) blades are installed stepwise along the growing towards the concave surface of the larger blades.

Сущность изобретения заключается в интенсификации процесса диспергирования за счет сообщения твердым частицам гетерогенной суспензии высокой кинетической энергии, увеличения воздействия единичной мощности гидравлического удара на разрыв сплошности среды и увеличения коэффициента диффузии. The essence of the invention is to intensify the dispersion process by communicating to the solid particles of a heterogeneous suspension of high kinetic energy, increasing the effect of a unit power of a hydraulic shock on the continuity gap and increasing the diffusion coefficient.

Заявляемая конструкция представляет собой нелинейную колебательную систему, которая создается совокупностью разновысотных каналов переменного сечения и лопастями, выполненными в течение ротора по окружности. The inventive design is a nonlinear oscillatory system, which is created by a set of different-height channels of variable cross-section and blades made around the circumference of the rotor.

Выполнение каналов и лопастей плавноизогнутыми позволяет увеличить скорость гидродинамического потока и соответственно увеличить силу гидравлических ударов, равных или превышающих значение разрыва сплошности среды, т.е. происходит интенсивное измельчение за счет увеличения процесса диффузии и вскрытия зерен диспергируемого материала. The implementation of the channels and blades smoothly curved allows you to increase the speed of the hydrodynamic flow and, accordingly, increase the force of hydraulic shocks equal to or greater than the value of the continuity gap of the medium, i.e. intensive grinding occurs by increasing the diffusion process and opening the grains of the dispersible material.

Азимутальное расположение каналов и лопастей относительно оси аппарата дает сложение сил радиального и тангенциального направления гидродинамического потока, что приводит к увеличению силы гидравлических ударов, т.е. повышается интенсивность измельчения материала. The azimuthal arrangement of channels and blades relative to the axis of the apparatus gives an addition of the forces of the radial and tangential directions of the hydrodynamic flow, which leads to an increase in the force of hydraulic shocks, i.e. the intensity of grinding material increases.

Ступенчатость расположения каналов между двумя выступающими лопастями по нарастающей в сторону вогнутой поверхности выступающей лопасти представляет собой совокупность резонаторов, настpоенных на различную частоту свободного колебания частиц измельчаемого материала. В результате чего конечный материал имеет полифракционный зерновой состав (от 5 до 15 мкм). The stepwise arrangement of the channels between the two protruding blades along the concave surface of the protruding blade growing towards the side is a set of resonators tuned to a different frequency of free oscillation of particles of the crushed material. As a result, the final material has a multifractional grain composition (from 5 to 15 microns).

Исследование уровня техники показало, что применение ступенчатого расположения каналов по нарастающей в сторону вогнутой поверхности выступающей лопасти является новым. Предложение имеет изобретательский уровень, т.к. данная совокупность отличительных признаков позволяет получить материал полифракционногоо зернового состава. A study of the prior art has shown that the use of a stepped arrangement of channels along a rising concave surface of the protruding blade is new. The proposal has an inventive step, because This set of distinctive features allows to obtain material of polyfraction-grain composition.

На фиг. 1 изображен общий вид роторного аппарата гидроударного действия в разрезе; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a General view in section of a rotary apparatus of hydropercussion action; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Роторный аппарат гидроударного действия содержит корпус 1, с входным 2 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса концентрично друг другу установлены ротор 4 и статор 5. Ротор имеет каналы переменного сечения 6, сужающиеся в сторону статора, образованные ступенчатыми (разновысотными) лопастями 7, и выступающими (большие) лопасти 8. Лопасти и каналы расположены по окружности ротора азимутально к оси 9 аппарата. В статоре выполнены отверстия 10, расширяющиеся в сторону корпуса 1. The rotary apparatus hydropercussion action contains a housing 1, with input 2 and output 3 nozzles. A rotor 4 and a stator 5 are mounted concentrically to each other inside the housing. The rotor has channels of variable cross section 6, tapering towards the stator, formed by stepped (different-height) blades 7, and protruding (large) blades 8. The blades and channels are located azimuthally to the axis around the rotor circumference 9 apparatus. Holes 10 are made in the stator, expanding towards the housing 1.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Подготовленная однородная суспензия, например, состоящая из шлака и воды в соотношении 1:2, через входной патрубок 2 поступает в свободное пространство ротора 4. С помощью выступающих изогнутых лопастей 8 суспензия разгоняется и способствует лучшему распределению гетерогенного гидродинамического потока и каналах 6, настроенных на различную частоту колебаний частиц. По мере продвижения гидродинамического потока по каналам увеличивается его скорость на выходе из ротора. Во время перекрывания выходных отверстий каналов перемычками стенки статора 5 создается преграда, в результате чего происходит прямой гидравлический удар (первичный). Периодическое (с заданной частотой) повторяющее перекрывание каналов ротора перемычками статора создает высокоградиентные импульсы давления, амплитуда которых значительно усиливается в каналах 6. Возникающее давление через несжимаемую среду (жидкость) передается на твердые частицы измельчаемого материала. A prepared homogeneous suspension, for example, consisting of slag and water in a ratio of 1: 2, through the inlet 2 enters the free space of the rotor 4. With the help of the protruding curved blades 8, the suspension accelerates and contributes to a better distribution of the heterogeneous hydrodynamic flow and channels 6 tuned to different particle vibration frequency. As the hydrodynamic flow moves through the channels, its velocity at the exit of the rotor increases. During the blocking of the outlet openings of the channels by the jumpers of the stator wall 5, an obstacle is created, as a result of which a direct hydraulic shock (primary) occurs. Periodic (with a given frequency) repeating overlapping of the rotor channels by the stator bridges creates high-gradient pressure pulses, the amplitude of which is significantly amplified in the channels 6. The resulting pressure is transmitted through the incompressible medium (liquid) to the solid particles of the crushed material.

Частоты вынужденных колебаний частиц различны и совпадают с соответствующей частотой разновысотных каналов, работающих как резонаторы, настроенные на разную частоту. Поэтому частицы, получая различное давление, разрушаются неодинаково. The frequencies of the forced oscillations of the particles are different and coincide with the corresponding frequency of different-height channels operating as resonators tuned to different frequencies. Therefore, particles, receiving a different pressure, are destroyed differently.

После совмещения отверстий каналов ротора и отверстий 10 статора поток суспензии, получивший высокую кинетическую энергию в каналах резонаторах 6 ротора попадает в расширяющуюся часть отверстий 10 статора 5, где происходит резкое падение давления с повышением скорости частиц, в результате чего возникает гидродинамическая кавитация (вторичный гидроудар). After combining the holes of the rotor channels and the stator holes 10, the suspension flow, which has received high kinetic energy in the channels of the rotor resonators 6, enters the expanding part of the holes 10 of the stator 5, where there is a sharp drop in pressure with increasing particle velocity, resulting in hydrodynamic cavitation (secondary shock) .

В процессе чередования первичных и вторичных гидроударов происходит вскрытие зерен измельченных частиц суспензии. Диспергированная суспензия из статора 5 поступает к выходному патрубку 3 корпуса 1 аппарата. Затем суспензия поступает на фильтры (на черт. не показаны). In the process of alternating primary and secondary hydroshocks, the grains of the crushed particles of the suspension are opened. The dispersed suspension from the stator 5 enters the outlet pipe 3 of the housing 1 of the apparatus. Then the suspension enters the filters (to hell. Not shown).

Изобретение позволяет увеличить эффективность процесса диспергирования в 10 и более раз по сравнению с существующими роторными аппаратами, при одновременном получении материала различного фракционного состава (от 5 до 15 мкм). The invention allows to increase the efficiency of the dispersion process by 10 or more times compared with existing rotary devices, while obtaining material of different fractional composition (from 5 to 15 microns).

Claims

A hydropercussion rotary apparatus comprising a housing inside which a rotor is concentrically mounted with variable cross-section channels and blades and a stator with holes in the side walls, characterized in that the rotor channels are smoothly curved and are located azimuthally to the rotor axis, while the channel walls are made in the form of resonators and placed between the blades in steps.