RU2428246C1

RU2428246C1 - Hydromechanical processing rotor apparatus

Info

Publication number: RU2428246C1
Application number: RU2010100621/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Аникеев (RU); Владимир Николаевич Аникеев; Юрий Николаевич Жуков (RU); Юрий Николаевич Жуков; Сергей Александрович Соловьёв (RU); Сергей Александрович Соловьёв; Елена Вячеславовна Мотина (RU); Елена Вячеславовна Мотина; Юрий Михайлович Петров (RU); Юрий Михайлович Петров
Original assignee: Федеральное Казенное Предприятие "Бийский Олеумный Завод"
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2011-09-10
Also published as: RU2010100621A

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to grinding and may be used in dispersion of heterogeneous suspensions to make crystalline round particles to be used in composite compounds. Apparatus comprises housing accommodating stator and radially wavy surface rotor. Stator disk is rigidly secured to housing and has its radially wavy surface facing rotor while rotor disk is rigidly secured to housing and has its radially wavy surface facing stator. Stator and rotor surface wave angle makes 5 to 25 degrees while gap between stator and rotor makes 5 to 15 mm. Suspension flows from mixing apparatus into rotor apparatus suction branch pipe, between rotor and stator and, via outlet branch pipe, flows back into apparatus. Suspension may be aqueous and in organic solvent. Rotor rpm, rotor and stator diameters are selected to ensure suspension turbulent flow between rotor and stator and Reynolds number exceeding 14000. ^ EFFECT: round particle crystalline substances. ^ 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измельчению материалов и может быть использовано в процессах диспергирования гетерогенных суспензий, в частности для придания кристаллическим веществам определенной, близкой к округлой, формы, которые в дальнейшем используются в композиционных составах.The invention relates to grinding materials and can be used in the dispersion of heterogeneous suspensions, in particular to give crystalline substances a specific, close to round shape, which are further used in composite compositions.

Известен роторно-пульсационный аппарат по патенту РФ №2124935, содержащий роторный и статорный диски с зубчатыми элементами, размещенными по чередующимся концентрическим окружностям и выполненными со смещением по концентрическим окружностям на одном из дисков. Расстояние между соседними зубчатыми элементами одной концентрической окружности меньше или равно ширине зубчатого элемента следующей концентрической окружности в направлении к периферии. Зубчатые элементы одной или нескольких концентрических окружностей роторного или статорного дисков смещены на величину, обеспечивающую перекрытие сквозных сечений между зубчатыми элементами соседней пары концентрических окружностей роторного и статорного дисков при открытом положении сквозного сечения любой другой соседней пары.Known rotary-pulsation apparatus according to the patent of the Russian Federation No. 2144935, containing rotor and stator disks with gear elements arranged in alternating concentric circles and made with displacement along concentric circles on one of the disks. The distance between adjacent gear elements of one concentric circle is less than or equal to the width of the gear element of the next concentric circle towards the periphery. The gear elements of one or more concentric circles of the rotor or stator disks are offset by an amount that ensures overlap of the through sections between the gear elements of an adjacent pair of concentric circles of the rotor and stator disks when the open section of the cross section of any other adjacent pair is open.

Недостатком данного технического устройства, несмотря на его хорошие эмульгирующие возможности, является непригодность для обработки суспензий при получении необходимой формы твердых частиц, так как это устройство будет измельчать твердые частицы суспензии за счет ударных нагрузок и сдвиговых деформаций.The disadvantage of this technical device, despite its good emulsifying capabilities, is unsuitability for processing suspensions upon receipt of the necessary form of solid particles, since this device will grind solid particles of the suspension due to shock loads and shear deformations.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является измельчитель-диспергатор, содержащий корпус, внутри которого концентрично расположены полые статор и ротор с радиальными щелями, при этом полость ротора имеет входную часть, образованную входным осевым патрубком, выходную часть с упомянутыми радиальными щелями, ограниченную с одной стороны торцевой стенкой ротора, и кольцевую среднюю часть. Торцевая стенка ротора в зоне кольцевой средней части полости ротора имеет кольцевое углубление, поверхность которого сопрягает поверхность центральной стенки кольцевой средней части полости ротора с поверхностью торцевой стенки в зоне выходной части полости ротора. Кольцевое углубление имеет большую глубину, чем имеет геометрическая поверхность, имеющая в осевом сечении дугу окружности 90°С и сопрягающая те же поверхности. Внутренняя поверхность корпуса имеет форму витка спирали в сечении, перпендикулярном оси ротора и статора (Патент RU №2321448).Closest to the proposed invention is a chopper-dispersant containing a housing inside which the hollow stator and rotor with radial slots are concentrically located, the rotor cavity having an inlet part formed by an inlet axial nozzle, an outlet part with said radial slots bounded on one end side the wall of the rotor, and the annular middle part. The end wall of the rotor in the zone of the annular middle part of the rotor cavity has an annular recess, the surface of which matches the surface of the central wall of the annular middle part of the rotor cavity with the surface of the end wall in the zone of the output part of the rotor cavity. An annular recess has a greater depth than a geometric surface having in its axial section an arc of a circle of 90 ° C and mating the same surfaces. The inner surface of the housing has the shape of a spiral coil in cross section perpendicular to the axis of the rotor and stator (Patent RU No. 2321448).

Недостатком данного диспергатора является то, что он предназначен для получения эмульсий либо для измельчения кристаллических веществ в суспензиях. Его действие основано на вибрационных либо кавитационных воздействиях на суспензии и эмульсии, сопряженных с ударными нагрузками за счет центростремительного ускорения и соударения частиц при прохождении сквозных каналов. Эти воздействия приводят к разлому кристаллов и их измельчению, вследствие чего кристаллы имеют неправильную форму с рваными острыми гранями.The disadvantage of this dispersant is that it is designed to obtain emulsions or to grind crystalline substances in suspensions. Its action is based on vibrational or cavitation effects on suspensions and emulsions, coupled with shock loads due to centripetal acceleration and collision of particles during passage through channels. These effects lead to fracture of the crystals and their grinding, as a result of which the crystals have an irregular shape with torn sharp edges.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка роторного аппарата гидромеханической обработки материалов, позволяющая получать кристаллические вещества с близкой к округлой формой частиц, которые в дальнейшем могут использоваться в композиционных составах.The objective of the invention is to develop a rotary apparatus for hydromechanical processing of materials, which allows to obtain crystalline substances with a close to round shape of particles, which can be further used in composite compositions.

Поставленная задача решается тем, что роторный аппарат гидромеханической обработки содержит корпус, внутри которого расположены статор и ротор с радиально-волновой поверхностью. Статор в форме диска жестко крепится к корпусу и радиально-волновой поверхностью расположен к ротору, а ротор, также в форме диска, крепится на вал привода и радиально-волновой поверхностью расположен к статору. Угол волны поверхности статора и ротора равен 5-25°, а зазор между статором и ротором составляет от 5 до 15 мм. Роторный аппарат работает как центробежный насос под заливом. Суспензия из аппарата, снабженного перемешивающим устройством, подается на всасывающий патрубок роторного аппарата, проходит между ротором и статором и через выходной патрубок возвращается обратно в аппарат. Суспензия может быть как водной, так и в органическом растворителе. Число оборотов ротора, диаметр ротора и статора подбираются таким образом, чтобы истечение суспензии между статором и ротором было турбулентным и число Рейнольдса превышало 14000.The problem is solved in that the rotor hydromechanical processing apparatus comprises a housing, inside of which a stator and a rotor with a radial-wave surface are located. A disk-shaped stator is rigidly attached to the housing and the radial-wave surface is located on the rotor, and the rotor, also in the form of a disk, is mounted on the drive shaft and the radial-wave surface is located on the stator. The angle of the wave surface of the stator and rotor is 5-25 °, and the gap between the stator and the rotor is from 5 to 15 mm. The rotary apparatus operates as a centrifugal pump under the inlet. The suspension from the apparatus, equipped with a mixing device, is fed to the suction nozzle of the rotor apparatus, passes between the rotor and the stator and through the outlet nozzle is returned to the apparatus. The suspension may be either aqueous or in an organic solvent. The number of rotor revolutions, the diameter of the rotor and stator are selected so that the flow of the suspension between the stator and rotor is turbulent and the Reynolds number exceeds 14,000.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид роторного аппарата; на фиг.2 - статор, вид сбоку и вид сверху.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of the rotary apparatus; figure 2 - stator, side view and top view.

Роторный аппарат гидромеханической обработки содержит корпус (4) в форме «улитки» с входным (3) и выходным (1) патрубками, ротор (6), закрепленный на валу привода (5), и статор (2) жестко закрепленный к корпусу аппарата со стороны входного патрубка. Зазор между статором и ротором равен 5-15 мм. Угол α° наклона радиальной волны (а) составляет 5÷25°. Приводом роторного аппарата гидромеханической обработки является электродвигатель.The rotary hydromechanical processing apparatus comprises a housing (4) in the form of a “cochlea” with inlet (3) and output (1) nozzles, a rotor (6) fixed to the drive shaft (5), and a stator (2) rigidly fixed to the apparatus body with side of the inlet pipe. The gap between the stator and the rotor is 5-15 mm. The angle α ° of the inclination of the radial wave (a) is 5 ÷ 25 °. The drive of the rotary hydromechanical processing apparatus is an electric motor.

Обрабатываемая суспензия самотеком подается по входному патрубку и поступает между статором и ротором аппарата, где за счет вращения ротора, создающего центростремительные ускорения суспензии, происходит истирание острых граней и углов кристаллических веществ, содержащихся в суспензии за счет трения твердых частиц о волновую поверхность ротора и статора. В случае, если зазор между статором и ротором менее 5 мм, будет значительное истирание кристаллических веществ, что будет приводить к значительному изменению гранулометрического состава твердой фазы суспензии. Увеличение зазора выше 15 мм приведет к увеличению времени обработки и соответственно к увеличению энергозатрат.The processed suspension is gravity fed through the inlet pipe and enters between the stator and the rotor of the apparatus, where due to the rotation of the rotor creating centripetal accelerations of the suspension, abrasion of sharp edges and angles of crystalline substances contained in the suspension occurs due to the friction of solid particles on the wave surface of the rotor and stator. If the gap between the stator and rotor is less than 5 mm, there will be a significant abrasion of crystalline substances, which will lead to a significant change in the particle size distribution of the solid phase of the suspension. An increase in the gap above 15 mm will increase the processing time and, consequently, increase the energy consumption.

Угол волны на рабочей поверхности статора и ротора обусловлен тем, что если угол α° будет меньше 5°, то время контакта твердых частиц за счет гидродинамических потоков с рабочей поверхностью будет снижено и это приведет к увеличению времени обработки. Увеличение угла волны более 25° будет приводить к увеличению лобовых столкновений частиц с поверхностью статора и ротора и разлому кристаллов. Число оборотов ротора, диаметр ротора и статора подбираются таким образом, чтобы истечение суспензии между статором и ротором было турбулентным и число Рейнольдса превышало 14000.The wave angle on the working surface of the stator and rotor is due to the fact that if the angle α ° is less than 5 °, the contact time of solid particles due to hydrodynamic flows with the working surface will be reduced and this will increase the processing time. An increase in the wave angle of more than 25 ° will lead to an increase in frontal collisions of particles with the surface of the stator and rotor and fracture of the crystals. The number of rotor revolutions, the diameter of the rotor and stator are selected so that the flow of the suspension between the stator and rotor is turbulent and the Reynolds number exceeds 14,000.

Claims

1. The rotary apparatus of hydromechanical processing, comprising a housing, inside which there is a stator and a rotor with a radial wave surface, the disk-shaped stator is rigidly attached to the housing and the radial wave surface is located on the rotor, and the rotor, also in the form of a disk, is attached located on the drive shaft and the radial-wave surface to the stator, the angle of the stator and rotor surface waves is 5–25 °, and the gap between the stator and rotor is 5–15 mm.

2. The rotary hydromechanical treatment apparatus according to claim 1, characterized in that it can process crystalline substances both in aqueous suspension and in organic solvents.

3. The rotary hydromechanical processing apparatus according to claim 1, characterized in that the number of rotations of the rotor shaft and the diameter of the rotor must be such as to ensure turbulence in the suspension flow with a Reynolds number of at least 14000.