RU2694774C1 - Роторный пульсационный аппарат - Google Patents
Роторный пульсационный аппарат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694774C1 RU2694774C1 RU2018128078A RU2018128078A RU2694774C1 RU 2694774 C1 RU2694774 C1 RU 2694774C1 RU 2018128078 A RU2018128078 A RU 2018128078A RU 2018128078 A RU2018128078 A RU 2018128078A RU 2694774 C1 RU2694774 C1 RU 2694774C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- stator
- rotor
- liquid
- angle
- Prior art date
Links
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 abstract description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
- B01F27/94—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with rotary cylinders or cones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/50—Mixing liquids with solids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано для интенсификации процессов эмульгирования, абсорбции и других в системах «жидкость-жидкость», «жидкость - твердое тело». Роторный пульсационный аппарат содержит корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, камеру озвучивания, электродвигатель, при этом каналы ротора и статора выполняют противоположно друг другу под углом 35° к радиальной оси, при этом каналы ротора выполнены в виде конфузора, а каналы статора - в виде диффузора, а угол при вершине конуса, образующего конфузор и диффузор, составляет 13-14°. Количество каналов в статоре и роторе четное, от 20 до 50. Технический результат - повышение степени диспергирования и эмульгирования твердой и жидкой фаз буровых и тампонажных растворов, исключение «холостого хода». 1 з.п ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано для интенсификации процессов эмульгирования, абсорбции и других в системах «жидкость-жидкость», «жидкость - твердое тело».
Известен роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод, каналы в стенке статора выполнены переменного сечения с чередующимися сужениями и расширениями (А.с. СССР 1389830, В01F 7/28, 1988 г).
Недостатком этой конструкции является то, что в ней происходит недостаточно интенсивная кавитационная обработка среды, т.к. кавитация возбуждается в основном только за счет перекрытия отверстий статора.
Прототипом изобретения является роторный аппарат, который (патент РФ №2225250 от 25.03.2002 г.) содержит корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, камеру озвучивания, привод, установленные в каналах статора один или несколько вертикальных стержней, или горизонтальных или чередующихся вертикально и горизонтально стержней.
Недостатками данного роторного аппарата является то, что каналы статора перекрыты промежутками между каналами ротора, в результате чего возникает "холостой ход", т.е. время работы, когда возникают транзитные течения через радиальный зазор между ротором и статором, и часть потока обрабатываемой среды не подвергается кавитационному и импульсному воздействию; отсутствие профилированных каналов в отверстиях статора ведет к низкой интенсивности кавитационной обработки среды, так как кавитация возбуждается в основном только за счет их перекрывания; выход из канала статора имеет цилиндрическую форму, что также обуславливает низкую интенсивность кавитации.
Указанные недостатки приводят к снижению эффективности работы аппарата при проведении процессов в системе «жидкость-жидкость», «жидкость - твердое тело».
Задачей изобретения является усовершенствование роторного пульсационного аппарата, повышающее степень эффективности работы аппарата при проведении процессов эмульгирования и диспергирования в системах "жидкость-жидкость" и "жидкость-твердое тело".
Технический результат - повышение степени диспергирования и эмульгирования твердой и жидкой фазы буровых и тампонажных растворов, исключение «холостого хода».
Технический результат достигается тем, роторный пульсационный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, камеру озвучивания, электродвигатель, при этом, каналы ротора и статора выполняют противоположно друг другу под углом 35° к радиальной оси, при этом каналы ротора выполнены в виде конфузора, а каналы статора в виде диффузора, а угол при вершине конуса, образующего конфузор и диффузор, составляет 13-14°. Количество каналов в статоре и роторе четное, от 20 до 50.
Выполнение каналов ротора и статора противоположно друг другу под углом 35° к радиальной оси повышает степень диспергирования и эмульгирования твердой и жидкой фазы буровых и тампонажных растворов за счет снижения гидравлического сопротивления тангенциальных каналов и интенсификации процессов гидродинамической кавитации.
Снижения гидравлического сопротивления тангенциальных каналов достигается за счет ориентации каналов в роторе и статоре в соответствии с суммарным вектором скорости частиц жидкости, т.к. жидкость, находящаяся в роторе, участвует в движениях двух видов: радиальном - за счет перепада давления между входным и выходными патрубками и тангенциальном - за счет вращения ротора (без проскальзывания). В этом случае суммарный вектор скорости частиц жидкости направлен под углом к радиальной оси. Угол наклона каналов ротора и статора, равный 35°, экспериментально определен как оптимальный, который является углом отклонения вектора скорости истечения жидкости от радиальной прямой при вращении ротора. Каналы ротора и статора наклонены в противоположные стороны от радиальной оси (в роторе - наклонены назад, что соответствует насосному колесу, в статоре - наклонены вперед, что соответствует направляющему аппарату), что обеспечивает снижение потерь на трение, повышение производительности и КПД. Количество каналов в статоре и роторе четное, от 20 до 50, в зависимости от наружного диаметра ротора и производительности роторно-пульсационного аппарата.
Выполнение каналов ротора в виде конфузора с углом при вершине конуса 13-14° необходимо для снижения сопротивлений, а каналов статора в виде диффузора с углом при вершине конуса 13-14° является наиболее эффективным для создания кавитации, что приводит к интенсификации процессов гидродинамической кавитации. Обрабатываемая среда, проходя конфузорный участок канала, значительно увеличивает скорость течения среды до значения, необходимого для возникновения гидродинамической кавитации, а при необходимости и до образования суперкаверны. Во время перекрывания выходных отверстий каналов - конфузоров перемычками статора создается преграда. Происходит резкое повышение давления, прямой гидроудар. Периодически повторяемые гидроудары создают высокоградиентные импульсы давления.
При перекрывании каналов - конфузоров ротора, в каналах - диффузорах статора жидкость устремляется из сужения в широкую часть канала, при этом поток замедляется, давление возрастает, кавитационные каверны схлопываются, что приводит к возникновению импульсов давления и волновым процессам. Возникающие при этом кумулятивные струйки, высокие давления и температура, способствуют интенсификации различных технологических процессов, таких как эмульгирование, диспергирование твердых частиц, экстракция, растворение и т.д. Использование диффузорного сечения канала статора вызывает возникновение циркуляционных, вихревых потоков среды в области расширения, что увеличивает турбулизацию потока и время пребывания обрабатываемой среды в активной зоне - каналах статора.
В разработанном роторном пульсационном аппарате решается главная задача - исключение «холостого хода» - отсутствие кавитационного воздействия в период, который возникает при перекрывании каналов ротора промежутками между каналами статора. В результате весь объем обрабатываемой среды подвержен кавитационному и импульсному воздействию.
Схема разработанного роторного пульсационного аппарата представлена на фиг.1.
Роторный пульсационный аппарат содержит корпус 1 с патрубком 2 выхода среды, крышку 3 с патрубком 4 входа среды, статор 5 с каналами 6 в боковых стенках, выполненными в виде конфузора с конусностью 13-14°, наклоненными под углом 35° к радиальной оси (вперед), ротор 7 с каналами 8 в боковых стенках, выполненными в виде диффузора с конусностью 13-14°, наклоненными под углом 35° к радиальной оси (назад), противоположными углу наклона каналов статора, камеру озвучивания 9, образованную корпусом 1, крышкой 3 и статором 5.
Роторный пульсационный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая среда поступает через патрубок 4 входа среды, под давлением в полость ротора 7. Затем через каналы 8 ротора 7 и каналы 6 статора 5 проходит в камеру озвучивания 9 и выходит из аппарата через патрубок 2 выхода среды. При вращении ротора 7 его каналы 8 периодически совмещаются с каналами 6 статора 5.
В период времени, когда каналы 8 ротора 7 перекрыты стенкой статора 5, в полости ротора 7 давление возрастает, а при совмещении канала 8 ротора 7 с каналом 6 статора 5 давление за короткий промежуток времени сбрасывается, и в результате этого, в канал 6 статора 5 распространяется импульс избыточного давления. При распространении в канале 6 статора 5 импульса избыточного давления, вслед за ним возникает область пониженного давления, так как совмещение каналов 8 ротора 7 и каналов 6 статора 5 завершилось, и подача жидкости в канал 6 статора 5 происходит только за счет транзитного течения из зазора между ротором 7 и статором 5. Объем жидкости, вошедший в канал 6 статора 5, стремится к выходу из канала 6, и инерционные силы создают растягивающие напряжения в жидкости, что вызывает кавитацию. Жидкость подвергается воздействию импульсов давления, способствующих интенсификации физико-химических процессов.
Применение усовершенствованной конструкции позволяет получить высокую гомогенность и мелкодисперсность структуры получаемой смеси, значительно интенсифицировать технологический процесс за счет увеличения интенсивности кавитации и снижения гидравлического сопротивления тангенциальных каналов.
Claims (2)
1. Роторный пульсационный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, камеру озвучивания, электродвигатель, отличающийся тем, что каналы ротора и статора выполняют противоположно друг другу под углом 35° к радиальной оси, при этом каналы ротора выполнены в виде конфузора, а каналы статора - в виде диффузора, при этом угол при вершине конуса, образующего конфузор и диффузор, составляет 13-14°.
2. Роторный пульсационный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что количество каналов в статоре и роторе четное, от 20 до 50.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128078A RU2694774C1 (ru) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Роторный пульсационный аппарат |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128078A RU2694774C1 (ru) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Роторный пульсационный аппарат |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2694774C1 true RU2694774C1 (ru) | 2019-07-16 |
Family
ID=67309341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128078A RU2694774C1 (ru) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Роторный пульсационный аппарат |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2694774C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113450749A (zh) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种免负压源低频推挽调制流体声源系统 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2527474A1 (fr) * | 1982-05-28 | 1983-12-02 | Janke & Kunkel Kg | Dispositif pour la production de dispersions de substances |
SU1389830A1 (ru) * | 1986-06-02 | 1988-04-23 | Тамбовский институт химического машиностроения | Роторный аппарат |
SU1666168A1 (ru) * | 1989-01-31 | 1991-07-30 | Государственный проектно-конструкторский и технологический институт подъемно-транспортного машиностроения | Смеситель-диспергатор |
US5590961A (en) * | 1992-12-16 | 1997-01-07 | Niro Holding A/S | Method for injecting a first fluid into a second fluid and an apparatus for carrying out the method |
RU2080167C1 (ru) * | 1995-08-29 | 1997-05-27 | Олег Юрьевич Никишин | Роторный аппарат гидроударного действия |
RU2225250C2 (ru) * | 2002-03-25 | 2004-03-10 | Тамбовский государственный технический университет | Роторный аппарат |
RU2317849C2 (ru) * | 2005-09-12 | 2008-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" (ООО "РУС-Инжиниринг") | Гидроударно-кавитационный диспергатор для приготовления углерод-углеродных композиций |
RU2357791C1 (ru) * | 2007-11-22 | 2009-06-10 | Александр Дмитриевич Петраков | Роторный гидродинамический кавитационный аппарат |
-
2018
- 2018-07-31 RU RU2018128078A patent/RU2694774C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2527474A1 (fr) * | 1982-05-28 | 1983-12-02 | Janke & Kunkel Kg | Dispositif pour la production de dispersions de substances |
SU1389830A1 (ru) * | 1986-06-02 | 1988-04-23 | Тамбовский институт химического машиностроения | Роторный аппарат |
SU1666168A1 (ru) * | 1989-01-31 | 1991-07-30 | Государственный проектно-конструкторский и технологический институт подъемно-транспортного машиностроения | Смеситель-диспергатор |
US5590961A (en) * | 1992-12-16 | 1997-01-07 | Niro Holding A/S | Method for injecting a first fluid into a second fluid and an apparatus for carrying out the method |
RU2080167C1 (ru) * | 1995-08-29 | 1997-05-27 | Олег Юрьевич Никишин | Роторный аппарат гидроударного действия |
RU2225250C2 (ru) * | 2002-03-25 | 2004-03-10 | Тамбовский государственный технический университет | Роторный аппарат |
RU2317849C2 (ru) * | 2005-09-12 | 2008-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" (ООО "РУС-Инжиниринг") | Гидроударно-кавитационный диспергатор для приготовления углерод-углеродных композиций |
RU2357791C1 (ru) * | 2007-11-22 | 2009-06-10 | Александр Дмитриевич Петраков | Роторный гидродинамический кавитационный аппарат |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113450749A (zh) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种免负压源低频推挽调制流体声源系统 |
CN113450749B (zh) * | 2020-03-24 | 2024-04-23 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种免负压源低频推挽调制流体声源系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3072579B1 (en) | Cavitation device | |
RU2694774C1 (ru) | Роторный пульсационный аппарат | |
RU2422733C1 (ru) | Тепловой кавитационный генератор | |
WO2021008831A1 (en) | A vortex device and a method for hydroacoustic treatment of a fluid | |
RU116784U1 (ru) | Роторный импульсный аппарат | |
RU2631878C1 (ru) | Устройство диспергирования газожидкостной смеси | |
RU159457U1 (ru) | Роторный импульсный аппарат | |
RU130877U1 (ru) | Роторный импульсный аппарат | |
RU2150318C1 (ru) | Роторный аппарат | |
RU2040962C1 (ru) | Роторный диспергатор | |
SU944627A1 (ru) | Аппарат дл приготовлени бурового раствора | |
RU147138U1 (ru) | Роторный импульсный аппарат | |
RU185656U1 (ru) | Генератор гидродинамических колебаний | |
US10233097B2 (en) | Liquid treatment apparatus with ring vortex processor and method of using same | |
RU2264850C2 (ru) | Диспергатор | |
RU2116518C1 (ru) | Рабочее колесо центробежного насоса | |
RU2231004C1 (ru) | Роторный кавитационный насос-теплогенератор | |
RU2817546C9 (ru) | Роторный импульсный аппарат | |
RU2817546C1 (ru) | Роторный импульсный аппарат | |
RU1824228C (ru) | Устройство дл перемешивани | |
RU2550609C1 (ru) | Смесительно-активирующее устройство для жидких сред | |
RU2225250C2 (ru) | Роторный аппарат | |
RU2149680C1 (ru) | Устройство для растворения, эмульгирования и диспергирования различных материалов | |
RU2382682C2 (ru) | Двухконтурный роторный аппарат | |
RU2393391C1 (ru) | Роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200413 Effective date: 20200413 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200801 |