RU2206380C1 - Multi-stage rotor pulsating apparatus - Google Patents
Multi-stage rotor pulsating apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2206380C1 RU2206380C1 RU2002116298/12A RU2002116298A RU2206380C1 RU 2206380 C1 RU2206380 C1 RU 2206380C1 RU 2002116298/12 A RU2002116298/12 A RU 2002116298/12A RU 2002116298 A RU2002116298 A RU 2002116298A RU 2206380 C1 RU2206380 C1 RU 2206380C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- pulsation
- radial
- blades
- stators
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области эмульгирования и диспергирования коллоидных систем в смесителях с вращающимися дисками вокруг горизонтальной оси в неподвижных резервуарах, в частности к устройствам, и может быть использовано в фотохимической, пищевой, фармацевтической и микробиологической промышленности. The invention relates to the field of emulsification and dispersion of colloidal systems in mixers with rotating disks around the horizontal axis in fixed tanks, in particular to devices, and can be used in the photochemical, food, pharmaceutical and microbiological industries.
Известен многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, внутри корпуса размещены ротор, выполненный на валу привода, и два статора. На роторе вокруг вала выполнены сквозные отверстия, а с обеих его сторон концентричными венцами расположены лопатки. Статоры наружной стороной соединены с корпусом посредством фланцев. На внутренних сторонах статоров выполнены цилиндры с радиальными пазами, охватывающие с зазором венцы лопаток, которые образуют между собой ступени роторно-пульсационных пар. (Патент РФ 2090253. Способ обработки жидкотекучих сред и роторно-пульсационный аппарат для его осуществления. - МКИ 6: В 01 F 7/00. Бюл. 26, 20.09.97). Данное устройство принято за прототип. Known multi-stage rotary pulsation apparatus containing a housing with inlet and outlet nozzles, inside the housing there is a rotor made on the drive shaft, and two stators. Through holes are made on the rotor around the shaft, and blades are located on both sides of the shaft with concentric crowns. The stators are externally connected to the housing via flanges. On the inner sides of the stators, cylinders with radial grooves are made, covering with a gap the crowns of the blades, which form steps of rotor-pulsating pairs. (RF patent 2090253. A method of processing fluid media and a rotary pulsation apparatus for its implementation. - MKI 6: 01 F 7/00. Bull. 26, 09/20/97). This device is taken as a prototype.
Недостатком известного роторно-пульсационного аппарата, принятого за прототип, является его низкая эффективность переработки коллоидной системы из-за недостаточного вибрационного воздействия статора на дисперсную фазу. Это связано с тем, что, во-первых, в зазоре между корпусом и статором по мере эксплуатации под действием колебаний статора уплотняется дисперсная фаза, что очень влияет на спектр колебаний статора; во-вторых, зазор, заполненный дисперсной фазой, передает корпусу механические колебания статора, которые вызывают резонанс колебаний всего аппарата, что приводит к сокращению срока его службы, при этом еще расходуется часть воспроизведенной энергии; в-третьих, наличие окон в обечайке статора исключает в зазоре получение каких-либо гидродинамических колебаний, необходимых для переработки коллоидной системы, и, в-четвертых, невысокая производительность аппарата. A disadvantage of the known rotor-pulsation apparatus, adopted as a prototype, is its low efficiency of processing the colloidal system due to the insufficient vibration effect of the stator on the dispersed phase. This is due to the fact that, firstly, in the gap between the housing and the stator, during operation, under the influence of the stator oscillations, the dispersed phase is compacted, which greatly affects the stator oscillation spectrum; secondly, the gap filled with the dispersed phase transfers the stator to mechanical vibrations of the stator, which cause a resonance of vibrations of the entire apparatus, which leads to a reduction in its service life, while a part of the reproduced energy is still consumed; thirdly, the presence of windows in the stator shell excludes any hydrodynamic vibrations necessary for processing the colloidal system in the gap, and fourthly, the low productivity of the apparatus.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструкции роторно-пульсационного аппарата с более высокой производительностью, позволяющего вести обработку различных по составу и природе коллоидных систем под воздействием спектра частот гидроакустических колебаний и волновым резонансом гидродинамических деформаций с наложением собственных колебаний роторно-пульсационного аппарата. The problem to which the claimed invention is directed is to create a design of a rotor-pulsating apparatus with higher productivity, which allows processing of colloidal systems of various composition and nature under the influence of the frequency spectrum of hydroacoustic vibrations and wave resonance of hydrodynamic deformations with superimposed natural oscillations of the rotor-pulsation apparatus .
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является повышение производительности и качества переработки и расширение сферы применения роторно-пульсационного аппарата, в частности для диспергирования, гомогенизации, пастеризации и стерилизации коллоидных систем. The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to increase the productivity and quality of processing and expand the scope of the rotary pulsation apparatus, in particular for dispersing, homogenizing, pasteurizing and sterilizing colloidal systems.
Указанный технический результат достигается тем, что, в известном многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, внутри корпуса размещены ротор, установленный на валу привода, вокруг последнего на роторе выполнены сквозные отверстия, а с обеих его сторон концентричными венцами расположены лопатки, и два статора, которые наружной стороной соединены с корпусом посредством фланцев, а на внутренних сторонах выполнены цилиндры с радиальными пазами, охватывающие с зазором венцы лопаток и образующие между собой ступени роторно-пульсационных пар, согласно предложенному техническому решению фланцы сопряжены со статорами посредством цилиндрических втулок, внутренний диаметр которых больше диаметра приводного вала, образующие с последним внутренние полости, сообщающиеся с входным патрубком, а между статорами и корпусом образованы наружные полости, сообщающиеся с выходным патрубком, при этом внутренние и наружные полости сообщены друг с другом через радиальные отверстия, выполненные в теле втулок; на каждой ступени роторно-пульсационной пары ширина радиальных пазов, по крайней мере, не больше толщины лопаток; рабочие поверхности лопаток и радиальных пазов каждой ступени выполнены с углами наклона к радиусу ротора с вершинами на пересечении радиуса с окружностями внутренних поверхностей венца и цилиндра соответствующей роторно-пульсационной пары; на втулках установлены заслонки, изменяющие площадь проходного сечения радиальных отверстий на втулках, в виде поворотного кольца с окнами, выполненными соосно с радиальными отверстиями; внутри втулок размещены полые цилиндры, которые соединены одним торцом с первым венцом ротора, а с другого торца выполнены пазы, открывающие радиальные отверстия при вращении ротора; рабочие поверхности лопаток и радиальных пазов роторно-пульсационных пар выполнены с переменным углом отклонения от радиуса ротора с уменьшением величины угла отклонения по мере удаления каждой последующей ступени роторно-пульсационной пары от оси вращения ротора; ширина радиальных пазов и толщина лопаток роторно-пульсационных пар на каждой предыдущей ступени роторно-пульсационных пар выполнены с размерами, большими, чем на более удаленной соседней ступени роторно-пульсационной пары от оси вращения ротора; радиальные пазы на противоположных статорах расположены асимметрично друг к другу и смещены на половину угла между соседними радиальными пазами на первой или последней ступенях роторно-пульсационных пар путем поворота статора вокруг оси вращения ротора. The specified technical result is achieved by the fact that, in the well-known multi-stage rotary pulsation apparatus, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor mounted on the drive shaft is placed inside the housing, through holes are made around the latter on the rotor, and concentric crowns are located on both sides of the rotor the blades, and two stators, which are externally connected to the casing by means of flanges, and on the inner sides there are cylinders with radial grooves, covering with a gap the crowns of the blades and forming between themselves the stages of rotor-pulsation pairs, according to the proposed technical solution, the flanges are connected to the stators by means of cylindrical bushings, the inner diameter of which is larger than the diameter of the drive shaft, forming internal cavities with the latter communicating with the inlet pipe, and external cavities are formed between the stators and the housing, communicating with the outlet pipe, while the inner and outer cavities are communicated with each other through radial holes made in the body of the bushings; at each stage of the rotor-pulsation pair, the width of the radial grooves is at least no more than the thickness of the blades; the working surfaces of the blades and radial grooves of each stage are made with angles of inclination to the radius of the rotor with the vertices at the intersection of the radius with the circles of the inner surfaces of the crown and cylinder of the corresponding rotor-pulsating pair; dampers are installed on the sleeves, changing the area of the bore of the radial holes on the sleeves, in the form of a rotary ring with windows made coaxially with the radial holes; hollow cylinders are placed inside the bushings, which are connected at one end to the first rim of the rotor, and grooves are made from the other end to open the radial holes when the rotor rotates; the working surfaces of the blades and radial grooves of the rotor-pulsation pairs are made with a variable angle of deviation from the radius of the rotor with a decrease in the angle of deviation as each subsequent stage of the rotor-pulsation pair moves away from the axis of rotation of the rotor; the width of the radial grooves and the thickness of the blades of the rotor-pulsation pairs at each previous stage of the rotor-pulsation pairs are made with dimensions larger than at a more distant adjacent step of the rotor-pulsation pair from the axis of rotation of the rotor; radial grooves on opposite stators are located asymmetrically to each other and are offset by half the angle between adjacent radial grooves on the first or last stages of the rotor-pulsation pairs by rotating the stator around the axis of rotation of the rotor.
Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного многоступенчатого роторно-пульсационного аппарата, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна". The analysis of the prior art cited by the applicant has made it possible to establish that there are no analogs characterized by sets of features identical to all the features of the claimed multi-stage rotary pulsation apparatus. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "novelty."
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". The search results for known solutions in the art in order to identify features that match the distinctive features of the prototypes of the claimed technical solution have shown that they do not follow explicitly from the prior art. From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed technical solution on the achievement of the specified technical result is not revealed. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "inventive step".
На фиг. 1 изображен продольный разрез предложенного многоступенчатого роторно-пульсационного аппарата; на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - фрагмент ступени роторно-пульсационной пары, узел Б на фиг. 2. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed multi-stage rotary pulsation apparatus; in FIG. 2 is a cross section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - a fragment of the stage of the rotor-pulsation pair, node B in FIG. 2.
Многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса 1 размещены ротор 4, установленный на валу 5 диаметром D1, и два статора 6 и 7, расположенные по разные стороны ротора 4 и сопряженные наружными сторонами посредством цилиндрических втулок 8 с фланцами 9, соответственно, последними статоры 6 и 7 соединены с корпусом 1 (фиг. 1). На роторе 4 вокруг приводного вала 5 выполнены сквозные отверстия 10. Внутренний диаметр D2 втулок 8 больше D1 вала 5, образующие между собой внутренние полости 11 и 12, сообщающиеся между собой через отверстия 10 и с входным патрубком 2. Снаружи втулок 8 между корпусом 1 и статорами 6 и 7 образованы наружные полости 13 и 14, сообщающиеся с выходным патрубком 3, при этом внутренние 11 и 12 и наружные полости 13 и 14 сообщены друг с другом соответственно через радиальные отверстия 15, выполненные в теле втулок 8. На втулках установлены заслонки 16, изменяющие площадь проходного сечения радиальных отверстий 15 на втулках 8, в виде поворотного кольца с окнами 17, выполненными соосно с радиальными отверстиями 15, посредством валика 18 с зубчатой передачей. Внутри втулок 8 размещены полые цилиндры 19, которые соединены одним торцом с первым венцом ротора 4, а с другого торца цилиндра выполнены пазы 20, открывающие радиальные отверстия 15 при вращении ротора 4. С обеих сторон ротора 4 концентричными венцами 21 расположены лопатки 22 (фиг. 2). На внутренних сторонах статоров 6 и 7 выполнены цилиндры 23 с радиальными пазами 24, охватывающие с зазором δ венцы 21 с лопатками 22, образующие между собой ступени роторно-пульсационных пар. Лопатки 22 на венцах 21 и пазы 24 на цилиндрах 23 на каждой ступени сопряженной пары размещены в определенном порядке, где ширина а радиальных пазов 24 по крайней мере не больше толщины b лопаток 22 (фиг. 3).The multistage rotary pulsation apparatus comprises a housing 1 with an input 2 and an
На каждой ступени роторно-пульсационных пар рабочие поверхности 25 лопаток 22 выполнены с переменным отклонением от радиуса 26 ротора 4 на углы α с вершинами на пересечении радиуса 26 с окружностями 27 внутренних поверхностей венцов 21 с лопатками 22, а рабочие поверхности 28 радиальных пазов 24 отклонены от радиуса 26 ротора 4 на углы β с вершинами на пересечении радиуса 26 с окружностями 29 внутренних поверхностей цилиндров 23 с радиальными пазами 24 с уменьшением по мере удаления от оси вращения. Радиальные пазы 24 одного из статоров 6 или 7 смещены относительно другого статора соответственно поворотом его вокруг вала 5 на угол, равный половине угла между соседними радиальными пазами 24 на первой и последней ступенях роторно-пульсационных пар. At each stage of the rotor-pulsation pairs, the
Предложенный роторно-пульсационный аппарат работает следующим образом. The proposed rotary pulsation apparatus operates as follows.
Приводной вал 5, установленный в корпусе 1, сообщает вращение ротору 4. Коллоидная система поступает через входной патрубок 2 в полость 11 и через сквозные отверстия 10 в полость 12. Вращающиеся лопатки 22 толщиной b=14 мм, расположенные венцами 21 с обеих сторон ротора 4, своими рабочими поверхностями 25 с углом наклона α = 4° к радиусу 26 захватывают дисперсную фазу и задают ей линейные перемещения по окружностям венцов 21, при которых дисперсная фаза под воздействием центробежных сил и угла α устремляется в радиальные пазы 24 шириной a = 12 мм в цилиндрах 23 статоров 6 и 7 с углом рабочей поверхности β = 3° и нагнетается в последующие ступени роторно-пульсационных пар. При этом в зазорах между венцом 21 с лопатками 22 и цилиндром 23 с радиальными пазами 24, образующими роторно-пульсационные пары, происходит сложный комплекс различных гидродинамических процессов, в каждой из которых происходит измельчение коллоидной системы и высокоградиентное течение в зазоре δ = 0,1 мм между вращающимися венцами 21 с лопатками 22 мм и неподвижными цилиндрами 23 с радиальными пазами 24.The
В последних происходят интенсивная турбулизация потока дисперсной фазы, вихреобразование, кавитация и пульсация потока за счет изменения проходного сечения радиальных пазов 24 из-за перемещения лопаток 22, вызывающие при обработке коллоидной системы спектр частот гидроакустических колебаний. Изменение углов на рабочих поверхностях 25 лопаток 22 до α = 1° и на рабочих поверхностях 28 радиальных пазов 24 до β = 0°, а также ширины радиальных пазов до а = 8 мм и толщины лопаток до b = 10 мм в направлении к последней ступени роторно-пульсационных пар усиливают разрушение измельчаемой дисперсной фазы при свободном ударе о рабочие поверхности 28 радиальных пазов 24 с образованием частиц, разлетающихся с определенной скоростью за счет полученной кинетической энергии, и насосный эффект конструкции. Асимметричное расположение радиальных пазов 24 на статорах 6 или 7 путем смещения одного статора относительно другого поворотом вокруг вала 5 на угол, равный половине угла между соседними радиальными пазами 24 на первой или последней ступенях роторно-пульсационных пар, интенсифицируют гидроакустические процессы в аппарате. На выходе из статоров под действием насосного эффекта основная часть коллоидной системы поступает в выходной патрубок 3, а часть ее перемещается в полости 13 и 14, затем через радиальные отверстия 15 на втулках 8 в полости 11 и 12, из которых измельчаемая дисперсная фаза снова захватывается ротором 4 и направляется на переработку в статоры 6 и 7. Установленные на втулках 8 заслонки в виде поворотных колец 16 с окнами 17 регулируют проток дисперсной фазы поворотом его вокруг оси вращения ротора 4 с помощью валика 18 с зубчатой передачей, тем самым создают в полостях 13 и 14 упругие гидродинамические колебания.In the latter, intense turbulization of the dispersed phase flow occurs, vortex formation, cavitation and flow pulsation due to a change in the flow cross section of the
Размещенные внутри втулок 8 полые цилиндры 19, которые соединены одним торцом с первым венцом ротора 4, а с другого торца цилиндров 19 выполнены пазы 20, последние периодически открывают радиальные отверстия 15 при вращении ротора 4, тем самым создают пульсирующий эффект, которым дополнительно вызывают в полостях 13 и 14 встречные гидродинамическим колебаниям волновые упругие деформации коллоидной системы, еще более интенсифицируя процесс ее обработки. Hollow cylinders 19 located inside the bushings 8, which are connected at one end to the first crown of the
На предложенный многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат разработана техническая документация, изготовлен и испытан опытный образец. Испытания показали хорошее качество и высокую производительность переработки. The proposed multistage rotary pulsation apparatus has developed technical documentation, a prototype has been manufactured and tested. Tests have shown good quality and high processing capacity.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002116298/12A RU2206380C1 (en) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | Multi-stage rotor pulsating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002116298/12A RU2206380C1 (en) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | Multi-stage rotor pulsating apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2206380C1 true RU2206380C1 (en) | 2003-06-20 |
Family
ID=29212078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002116298/12A RU2206380C1 (en) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | Multi-stage rotor pulsating apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2206380C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA012471B1 (en) * | 2007-03-28 | 2009-10-30 | Владимир Николаевич Козаков | Rotary cavitation device |
-
2002
- 2002-06-19 RU RU2002116298/12A patent/RU2206380C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA012471B1 (en) * | 2007-03-28 | 2009-10-30 | Владимир Николаевич Козаков | Rotary cavitation device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4136971A (en) | Apparatus for creating acoustic oscillations in a running liquid medium | |
EP3072579B1 (en) | Cavitation device | |
US10450849B2 (en) | System and method for system and method for a turbomachine multiphase hyrdrocarbon pump having an auger coupling | |
WO2015138381A1 (en) | Method and apparatus for heating liquids | |
RU2438769C1 (en) | Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions) | |
RU2206380C1 (en) | Multi-stage rotor pulsating apparatus | |
EA012818B1 (en) | Rotor for rotary machine and a rotary machine | |
US7192264B2 (en) | Hyrdraulic motor | |
US2887958A (en) | Pump | |
RU2329862C2 (en) | Disperser-activator | |
RU2495337C2 (en) | Electrically driven pump-sealed rotary heat generator | |
US1525332A (en) | Centrifugal fluid vacuum pump | |
SU944627A1 (en) | Apparatus for producing drilling mud | |
RU163727U1 (en) | RING PUMP | |
RU55302U1 (en) | ROTARY-PULSATION MACHINE | |
RU2166986C2 (en) | Rotary pulsating apparatus | |
WO1990004721A1 (en) | Device for generating acoustic oscillations in a liquid medium | |
RU2257948C1 (en) | Pulsation apparatus of a rotor type | |
RU2215574C2 (en) | Device for dissolving, emulsification and dispersion of fluid media | |
RU2311970C2 (en) | Rotor apparatus | |
RU2146170C1 (en) | Acoustic rotary pulsation apparatus (versions) | |
RU2052161C1 (en) | Compressor | |
RU173857U1 (en) | Multistage rotary pump | |
RU2056537C1 (en) | Liquid-packed ring machine | |
RU175742U1 (en) | Hydroacoustic unit with flow modulation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20050620 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070620 |