RU8905U1 - Роторно-пульсационный аппарат - Google Patents

Abstract

1. Роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, преимущественно цилиндрический, вертикальный вал, расположенный вдоль его продольной оси и соединенный с электромотором, установленным на верхней крышке корпуса, и выполненные в корпусе предварительную, основную и дополнительную камеры смешивания, первая из которых выполнена сообщающейся посредством системы трубопроводов с источником дополнительных ингредиентов и снабжена по меньшей мере одним входным отверстием, а внутри нее размещены закрепленные на вертикальном валу лопасти с криволинейным поясом, основная камера смешивания выполнена сообщающейся с предварительной камерой смешивания посредством отверстия в боковой стенке корпуса, внутри нее размещены статор, образованный выступами в ее нижней части, расположенными симметрично продольной оси корпуса и имеющими форму трапециевидных зубьев, закрепленные на вертикальном валу лопасти основной камеры смешивания и ротор, выполненный в виде диска с отверстиями, аналогичными выступам статора, дополнительная камера смешивания выполнена сообщающейся с основной камерой смешивания через отверстие, расположенное в нижней части последней вокруг вертикального вала, в дополнительной камере смешивания размещены закрепленные на вертикальном валу два ряда упругих лопастей и расположенные между ними неподвижные упругие лопасти, закрепленные на боковых стенках корпуса, а в нижней части дополнительной камеры смешивания выполнено выходное отверстие и размещен предохранительный клапан, отличающийся тем, что стенка предварительной камеры смешивания выполнена полой, при этом наружная стенка полости выпол

Description

Роторно-пульсационный аппарат

Полезная модель относится к области химического машиностроения и может использоваться в роторных устройствах для приготовления диспергированных смесей эмульсий и (или) суспензий в различных областях техники (переработки нефтепродуктов, производства моющих средств, пищевой и фармацевтической промышленности).

Известен аппарат, выполняющий функции смесителя-диспергатора и работающий по принципу роторных аппаратов, содержащий конический корпус с входным и выходным отверстиями, выполненный в поперечном сечении овальным, и вертикальный вал, расположенный вдоль продольной оси корпуса, при этом корпус имеет с внутренней стороны по меньшей мере три углубления овальной формы, а смесительный орган выполнен в виде размещенных по крайне мере в трех рядах по длине вертикального вала основных и дополнительных полусферических элементов, подпружиненных относительно вертикального вала и снабженных стержнями из упругого материала / 1 /. Этот аппарат обеспечивает интенсивное перемешивание и диспергирование смесей.

Однако этот аппарат не позволяет получить высокую гомогенность и мелкодисперсность структуры получаемой смеси. Кроме того, не предусмотрено введение в аппарат в процессе обработки смеси дополнительных ингредиентов, в том числе в виде твердых частиц.

Из известных устройств наиболее близким к предложенному является роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, преимущественно цилиндрический, вертикальный вал, расположенный вдоль его продольной оси и соединенный с электромотором, установленным на верхней крышке корпуса, и выполненные в корпусе предварительную, основную и дополнительную камеры смешивания, первая из которых выполнена сообщающейся посредством системы трубопроводов с источником дополнительных ингредиентов и снабжена по меньшей мере одним входным отверстием, а внутри нее размещены

МПК: B01F7/16

закрепленные на вертикальном валу лопасти с криволинейным поясом, основная камера смешивания выполнена сообщающейся с предварительной камерой смешивания посредством отверстия в боковой стенке корпуса, внутри нее размещены статор, образованный выступами в ее нижней части, расположенными симметрично продольной оси корпуса и имеющими форму трапециевидных зубьев, закрепленные на вертикальном валу лопасти основной камеры смешивания и ротор, выполненный в виде диска с отверстиями, аналогичными выступам статора, дополнительная камера смешивания выполнена сообщающейся с основной камерой смешивания через отверстие, расположенное в нижней части последней вокруг вертикального вала, в дополнительной камере смешивания размещены закрепленные на вертикальном валу два ряда упругих лопастей и расположенные между ними неподвижные упругие лопасти, закрепленные на боковых стенках корпуса, а в нижней части дополнительной камеры смешивания выполнено выходное отверстие и размещен предохранительный клапан / 2 /. В этом аппарате стенка предварительной камеры смешивания выполнена сплошной, а внутри этой камеры размещен подогреваемый резервуар, через который в камеру поступают дополнительные ингредиенты из источника дополнительных ингредиентов.

Этот аппарат, однако, не обеспечивает достижения наивысшей степени стабильности приготовленной смеси при высокой гомогенности и мелкодисперсности стурктуры, особенно для случая трудно смешиваемых компонентов. А это очень важно, например, для жидких топлив двигателей внутреннего сгорания и котлоагрегатов. Этот аппарат не дает возможности приготавливать такие, например, смеси, которые бы позволяли в качестве добавок повысить октановое число бензинового топлива.

Задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании роторно-пульсационного аппарата, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении стабильности, гомогенности и мелкодисперсности

приготавливаемой ротороно-пульсационным аппаратом смеси, в том числе трудно смешиваемых компонентов.

Это достигается тем, что в роторно-пульсационном аппарате, содержащем корпус, преимущественно цилиндрический, вертикальный вал, расположенный вдоль его продольной оси и соединенный с электромотором, установленным на верхней крышке корпуса, и выполненные в корпусе предварительную, основную и дополнительную камеры смешивания, первая из которых выполнена сообщающейся посредством системы трубопроводов с источником дополнительных ингредиентов и снабжена по меньшей мере одним входным отверстием, а внутри нее размещены закрепленные на вертикальном валу лопасти с криволинейным поясом, основная камера смешивания выполнена сообщающейся с предварительной камерой смешивания посредством отверстия в боковой стенке корпуса, внутри нее размещены статор, образованный выступами в ее нижней части, расположенными симметрично продольной оси корпуса и имеющими форму трапециевидных зубьев, закрепленные на вертикальном валу лопасти основной камеры смещивания и ротор, выполненный в виде диска с отверстиями, аналогичными выступам статора, дополнительная камера смешивания выполнена сообщающейся с основной камерой смешивания через отверстие, расположенное в нижней части последней вокруг вертикального вала, в дополнительной камере смешивания размещены закрепленные на вертикальном валу два ряда упругих лопастей и расположенные между ними неподвижные упругие лопасти, закрепленные на боковых стенках корпуса, а в нижней части дополнительной камеры смешивания выполнено выходное отверстие и размещен предохранительный клапан, стенка предварительной камеры смешивания выполнена полой, при этом наружная стенка полости выполнена сплошной и гладкой, внутренняя ее стенка имеет спиральновинтовую форму и снабжена отверстиями, а сообщение между предварительной камерой смешивания и источником дополнительных ингредиентов осуществлено через эту полость. Отверстия во

внутренней стенке полости могут быть выполнены в виде пор, а внутри этой полости могут быть размещены нагревательные элементы. Внутрення стенка полости при этом может быть выполнена из металлокерамики. Внутренняя стенка полости может быть выполнена из упругого материала.

Новым в полезной модели является выполнение предварительной камеры смешивания.

На чертеже показан вариант конструкции роторно-пульсационного аппарата в продольном разрезе.

Он содержит корпус, например, цилиндрический, 1 с верхней крышкой 2, на которой размещен электромотор 3. Вдоль продольной оси корпуса 1 размещен вертикальный вал 4. В корпусе 1 выполнены предварительная 5, основная б и дополнительная 7 камеры смешивания.

Предварительная камера смешивания 5 расположена в верхней части корпуса 1 и имеет преимущественно цилиндрическую форму. В ее верхней части имеется по меньшей мере одно входное отверстие 8. На вертикальном валу 4 закреплены лопасти 9, имеющие криволинейный пояс (утолщение к боковой части против направления вращения). Стенка камеры предварительного смешивания 5 выполнена полой. Внешняя (наружная) стенка полости 10 выполнена сплошной и гладкой. Внутрення ее стенка выполнена спирально-винтовой с отверстиями. Полость 10 сообщается с источником дополнительных ингредиентов 11 посредством трубопровода 12. Для случая жидкого дополнительного ингредиента один из вариантов роторно-пульсационного аппарата предусматривает выполнение отверстий во внешней стенке полости 10 в виде пор, а в самой полости размещены нагревательные элементы 13, которые могут быть выполнены в виде электрических нагревательных элементов или в виде трубок с перегретым паром. Внутрення стенка полости 10 при этом выполнена, например, из металлокерамики. Для случая твердого дополнительного ингредиента внутренняя стенка полости 10 выполнена из упругого материала, например, стали.

цилиндрическую форму, расположена в центральной части корпуса 1 и сообщается с предварительной камерой смешивания через отверстие (проход) вдоль продольной оси корпуса 1 и образованный его стенками (на чертеже не обозначен). В основной камере смешивания размещены статор 14 и ротор 15. Ротор 15 закреплен на вертикальном валу 4 и выполнен в виде диска, верхняя часть кторого плоская, а в нижней части выполнены отверстия (углубления). Статором 14 служит нижняя часть основной камеры смешивания 6, имеющая выступы в форме трапециевидных зубьев, которые расположены концентрично относительно продольной оси корпуса 1 равномерно радиально относительно один другого. Отверстия в роторе 15 имеют форму и размеры, аналогичные форме и размерам выступов статора 14. Концентрические окружности, над которыми расположены эти отверстия, имеют радиусы, отличающиеся от радиусов концентрических окружностей, над которыми расположены выступы статора 14. В основной камере смешивания 6 на вертикальном валу 4 закреплены также лопасти 16, которые могут быть выполнены аналогично лопастям 9.

Дополнительная камера смешивания 7 сообщается с основной камерой смешивания 6 через отверстие 17 вокруг вертикального вала 4. В ней размещены закрепленные на вертикальном валу 4 два ряда упругих лопастей 18. Между ними расположены неподвижные упругие лопасти 19, закрепленные на боковых стенках дополнительной камеры смешивания 7. В нижней части этой камеры выполнено выходное отверстие 20, а также размещен предохранительный клапан 21.

Роторно-пульсационный аппарат работает следующим образом. Подлежащая обработке жидкая смесь из эмульсий и (или) суспензий поступает через входное отверстие 8 в предварительную камеру смешивания 5. При включении электрического мотора 3 начинает вращаться вертикальный вал 4. Иэ источника дополнительных ингредиентов 11 через систему трубопроводов 12 в полость 10 поступает под давлением дополнительный иингредиент в виде жидкости

или твердых частиц. Дополнительный жидкий ингредиент под действием нагревательных элементов 13 превращается в газ, который в виде микрокапель проходит через поры внутренней стенки полости 10 и затем конденсируется на ее внешней стенке. Конденсируемые микрокапли дополнительного жидкого ингредиента деформируются в капли жидкой смеси, протекающей вдоль спирально-винтовой стенки полости 10 и образуют диспергированную жидкую стабильную смесь (эмульсию или суспензию). При подаче в полость 10 дополнительного ингредиента в виде твердых частиц, при протекании жидкой смеси через отверстия внутренней стенки полости 10 эти частицы растворяются. При этом вибрация, возникающая в упругой стенке полости 10, способствует более полному растворению твердых частиц и предотвращает застревание отдельных частиц в отверстиях этой стенки.

Под действием давления, создаваемого лопастями 9 и 16, жидкая смесь направляется к ротору 15 основной камеры смешивания 6. Ротор 15 и статор 14 вырабатывают переменное сопротивление потоку жидкой смеси. В протекающей через камеры 5 и б жидкой смеси возникают повышенная турбулентность и увеличенные пульсации потока, образуются и разрушаются под действием возникающих волн пузырьки газа. Микровзрывы высокой частоты и освобождающаяся при этом энергия приводят к значительному измельчению и дроблению жидких частиц. Это обеспечивает наилучшие условия диспергирования эмульсии и (или) суспензии.

Жидкая смесь, поступающая под давлением в дополнительную камеру смешивания 7, подвергается дополнительному диспергированию за счет наличия лопастей 18, 19, которые создают низкочастотную вибрацию. Кроме того, свой вклад в качество приготавливаемой смеси вносит и непосредственно вертикальный вал 4, который создает высокочастотную вибрацию в потоке жидкой смеси.

Приготовленная таким образом диспергированная смесь выпускается через выходное отверстие 20. Предохранительный клапан

21 предназначен для стравливания излишнего давления воздуха или газа, освобождающегося при диспергировании.

Роторно-пульсационный аппарат, выполненный в соответствии с полезной моделью, обеспечивает получение жидких смесей из трудно смешиваемых компонентов, например, газоконденсата и присадки для получения дизельного топлива или высокооктнового бензина. При этом обеспечивается наивысшая степень дисперсии и достигается высокая стабильность приготовленной смеси (в течение десятков месяцев).

Источники информации:

1.Авторское свидетельство СССР N 1828762, МПК B01F7/16, 1989.

2.Патент США N 4332486, МПК B01F15/06, 1982.

Claims (4)

1. Роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, преимущественно цилиндрический, вертикальный вал, расположенный вдоль его продольной оси и соединенный с электромотором, установленным на верхней крышке корпуса, и выполненные в корпусе предварительную, основную и дополнительную камеры смешивания, первая из которых выполнена сообщающейся посредством системы трубопроводов с источником дополнительных ингредиентов и снабжена по меньшей мере одним входным отверстием, а внутри нее размещены закрепленные на вертикальном валу лопасти с криволинейным поясом, основная камера смешивания выполнена сообщающейся с предварительной камерой смешивания посредством отверстия в боковой стенке корпуса, внутри нее размещены статор, образованный выступами в ее нижней части, расположенными симметрично продольной оси корпуса и имеющими форму трапециевидных зубьев, закрепленные на вертикальном валу лопасти основной камеры смешивания и ротор, выполненный в виде диска с отверстиями, аналогичными выступам статора, дополнительная камера смешивания выполнена сообщающейся с основной камерой смешивания через отверстие, расположенное в нижней части последней вокруг вертикального вала, в дополнительной камере смешивания размещены закрепленные на вертикальном валу два ряда упругих лопастей и расположенные между ними неподвижные упругие лопасти, закрепленные на боковых стенках корпуса, а в нижней части дополнительной камеры смешивания выполнено выходное отверстие и размещен предохранительный клапан, отличающийся тем, что стенка предварительной камеры смешивания выполнена полой, при этом наружная стенка полости выполнена сплошной и гладкой, внутренняя ее стенка имеет спирально-винтовую форму и снабжена отверстиями, а сообщение между предварительной камерой смешивания и источником дополнительных ингредиентов осуществлено через эту полость.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что отверстия во внутренней стенке полости выполнены в виде пор, а внутри этой полости размещены нагревательные элементы.

3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что внутренняя стенка полости выполнена из металлокерамики.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что внутренняя стенка полости выполнена из упругого материала.