SU1535608A1 - Кавитатор - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  эмульгировани , диспергировани  и гомогенизации веществ. Устройство содержит емкость 1, штуцер 2, в котором расположен полый ротор 3 с щелевыми выходными каналами 15, образующими жидкостные лопатки 20, подвижную перегородку 5, центральную трубу 13 с каналами 16 дл  образовани  жидкостных лопаток 17. Лопатки 17 и 20 образуют две ступени гидроакустического дисперпировани  среды. Обрабатываема  среда в роторе 3 подвергаетс  механическому диспергированию и затем, проход  через каналы 15 и 16, подвергаетс  гидроакустическому диспергированию. Изобретение позвол ет интенсифицировать процесс диспергировани , повысить производительность и надежность работы кавитатора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к химическому и сельскохоз йственному машиностроению , в частности к оборудованию по производству и применению химических средств защиты растений с использованием метода гидроакустического воздействи  на гетерогенные рабочие среды.

Изобретение может быть использовано дл  эт льгировани , диспергировани , гомогенизации смешивающихс  и несмешивающихс  жидкостей с газом, жидкостей с порошкообразными веществами , а также дл  гомогенизации других более сложных гетерогенных систем в пищевой, фармацевтической, косметической , строительной и других отрасл х промышленности, где требуетс  создание тонкодисперсных систем с высокой удепьной поверхностью внутренней фазы.

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса диспергировани , повышение напора производительности и надежности работы кавитатора.

На фиг.1 схематически изображен кавитатор, продольный разрез; на фиг.1 - разрез А-А на фиг.1 (схема образовани  жидких лопаток и на- правтение нагнетаемого ими потока); на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1 (расположение выходных каналов и наклонных щелевых выходных каналов в рото-„ ре, где

Vk - радиальна  скорость потока; V - тангенциальна  скорость потока; абсолютна  скорость потока;

V ft U ) угол взаимодействи  жидких лопаток со стенками кавитатора; углова  скорей т ь вращени  рото- Ра ),

сл

со сл

О5 О 00

а фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1 расположение входных каналов в под- ижной перегородке); на фиг.5 - схеа движени  потоков в кавитаторе.

Кавитатор состоит из емкости 1, в онном штуцере 2 которой расположены олый ротор 3, смонтированный на приодном валу 4, и подвижна  в осевом

проточка крышка 6 Дл  обес го зазор торцами родкой 5 жимаетс  Кавит

аправлении перегородка 5, закреплен- д образом.

При в тательны кость, н точке 19 робежных ваетс  и левые вы и на сте поступае про.точку и в коль чает от импульс к перифе тока. Од клонные в виде п ра 2 и в 3, нагне ми дина вход в к 12 и 19. каналам каналам ральной левые на емкости ростью ч лы 16, в ток 17, емкости временно 1 в осев Образующ рушаетс  рости по лопатки ции. I

на  от вращени  относительно крышки 6 штифтом 7 и поджимаема  к ротору 3 тарельчатой пружиной 8. Подвижна  перегородка 5 имеет входные каналы 9, переточные каналы 10 и направл ющие перегородки 11, смонтированные в кольцевой проточке 12. Ротор 3 снабжен центральной монтлруемо-де- монтируемой трубкой 13, переточно- выходными каналами 14 и щелевыми выходными каналами 15, расположенными наклонно к оси ротора (фиг.2) и тангенциально к поверхности рото- ра (фиг.З) или радиально (фиг.1), что менее предпочтительно с точки зрени  эффективности, но зато технологичнее . Центральна  монтируемо- демонтируема  труба 13 снабжена щелевыми наклонными каналами 16, формирующими жидкие лопатки 17 первой ступени нагнетани  ротора 3. Ротор 3 снабжен внутренними нагнетательными лопатками 18, смонтированными в кольцевой проточке 19 и выполн ющими в паре с направл ющими перегородками 11 роль вихревого насоса и рабочих органов ротора и статора, обеспечивающих преимущественно механическое нагнетание и диспергирование. Гидроакустическое нагнетание и диспергирование выполн ют перва  ступень нагнетани  ротора 3, состо ща  из жидких лопаток 17, и втора  ступень нагнетани  ротора 3, состо ща  из жидких лопаток 20, оформленных щелевыми выходными каналами 15 и динамическим напором жидкости.

В месте формировани  жидких лопаток 17 емкость 1 должна иметь вогнутую форму дл  образовани  зоны циркул ции с минимальными гидравлическими потер ми (фиг.5).

В месте формировани  жидких лопаток 20 штуцер 2 должен иметь выпукло-вогнутую форму дл  отбо  жидких лопаток и эжектировани  нагнетаемой ими среды во входные каналы 9 и далее во внутреннюю полость, образованную кольцевыми

проточками 12 и .19. С этой же целью крышка 6 снабжена обтекателем 21. Дл  обеспечени  минимального осевого зазора (вплоть до нул ) между торцами ротора 3 и подвижной перегородкой 5 последн   в работе поджимаетс  тарельчатой пружиной 8. Кавитатор работает следующим

образом.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При вращении ротора 3 его нагнетательные лопатки 18 увлекают жидкость , наход щуюс  в кольцевой проточке 19, во вращение. За счет центробежных сил часть жидкости выбрасываетс  из ротора через наклонные щелевые выходные каналы 15 в полость и на стенки штуцера 2. Друга  часть поступает на циркул цию в кольцевую про.точку 12 подвижной перегородки 5 и в кольцевую проточку 19, где получает от лопаток 18 дополнительный импульс давлени , снова отбрасываетс  к периферии и раздел етс  на два потока . Один поток вытекает через наклонные щелевые выходные каналы 15 в виде плоских струй в полость штуцера 2 и вращаетс  вместе с ротором 3, нагнета  жидкость своими жесткими динамическими поверхност ми на вход в каналы 9 и в полости проточек 12 и 19. Другой поток по переточным каналам 10 и переточно-выходным каналам 14 поступает во внутрь центральной трубы 13, а из нее через щелевые наклонные каналы 16 - в полость емкости 1. Вытека  с высокой скоростью через щелевые наклонные каналы 16, в виде плоских жидких лопаток 17, поток нагнетает жидкость из емкости 1 в полость штуцера 2 и одновременно увлекает жидкость в емкости 1 в осевую и круговую циркул цию. Образующа с  в емкости 1 воронка разрушаетс  радиальной составл ющей скорости потока, формирующего жидкие лопатки 17, и за счет осевой циркул ции . I

Регулиру  высоту выступа центральной трубы 13 над торцом штуцера 2, регулируют степень нагнетани  первой гидроакустической ступени ротора 3. Если в емкость 1 загрузить порошкообразные компоненты, то они вместе - с жидкостью поступ т во внутреннюю полость ротора 3, где подвергнутс  механическому разрушению при ударах о направл ющие перегородки 11 и в осевых зазорах между ними и нагнетательными лопатками 18 ротора 3. Из ротора 3 смесь под действием центробежных сил выбрасываетс  через щелевые наклонные выходные каналы 15 в полость штуцера 2 и по системе каналов 10-14-16 - в полость емкости 1. Вытека  с высокой скоростью через щелевые выходные каналы в полость штуцера 2 и в емкость 1 , стру кавитирует, а при взаимодействии с выпукло-вогнутыми стенками штуцера 2 резко измен ет свое направление, возбуждает ударные нагрузки, упругие колебани  и кавитационные  влени , интенсифицирующие процесс. При вращении жидких лопаток в них и за ними образуютс  кавитационные каверны по всему сечению емкости. Диспергируемое вещество поступает в каверны за счет низкого давлени  в них. При смыкании каверн образуютс  пол  микропузырьков . При схлопывании микропузырьков образуютс  кумул тивные микроструи со скорост ми до 1000 м/с и ударными местными давлени ми до 1000 МПа, которые оказывают размалывающее , перемешивающее, раствор ющее микрокинетическое воздействие на обрабатываемые компоненты.

При воздействии на обрабатываемые вещества жестких поверхностей вращающихс  жидких лопаток происходит макрокинетическое турбулентное перемешивание, эжектирование и нагнетание смеси.

Если круговое вращение рабочей среды в емкости 1 нежелательно, то кавитатор пускают в работу без центральной трубы 13. В этом случае обработанный в роторе 3 продукт вытекает с высокой скоростью через пере точно-вьгходные каналы 14 непосредственно в емкости 1 и создает в ней вертикальную циркул цию в виде торо- образных вихрей.

Скорость истечени  струй, формирующих жидкие нагнетательные лопатки 17 и 20, должна быть в пределах 20- 80 м/с, предпочтительно 50 м/с, так как при этом получаютс  минимальные энергетические затраты при хорошей интенсивности диспергировани , степени гомогенизации и высокой производительности .

При скорости менее 20 м/с жидкие лопатки плохо нагнетают. Весь эффект

0

5

складываетс  в основном не за счет нагнетани , а за счет эжекцин потока из емкости 1 в полость ротора 3. При скорост х более 80 м/с жидкие лопатки работают как металлические, однако износ, энергозатраты и габариты кавитатора при этом резко возрастают .

Угол взаимодействи  р жидких лопаток с выпукло-вогнутой поверхностью штуцера 2 должны быть в пределах 150-170° , так как при этом значении угла / кавитацнонное поле локализуетс  в замкнутое пространство с возможно минимальной поверхностью.

Технико-экономическа  эффективность изобретени  заключаетс  в повышении диспергирующей способности кавитатора , в повышении степени гомогенизации , напора, производительности , в уменьшении износа рабочих органов , в прощении монтажа-демонтажа кавитатора, в меньшей засор емости кавитатора и т.п.

Claims (3)

1. Кавитатор, включающий емкость с донным штуцером, расположенным в ее днище, полый ротор с входными осевыми и выходными щелевыми радиальными каналами, внутренней подвижней с осевом направлении перегородкой и центральной трубой, размещенной в его верхней части, отличающий- с   тем, что, с целью интенсификации процесса диспергировани , повышени  напора, производительности и надежности работы кавитатора, полый ротор установлен в донном штуцере, при этом осевые входные каналы выполнены в подвижной перегородке, а в центральной трубе выполнены радиальные каналы дл  образовани  наружных жидкостных лопаток из обрабатываемой среды.

2.Кавитатор по п.отличающийс  тем, что донный штуцер емкости в месте расположени  выходных щелевых радиальных каналов ротора выполнен выпукло-вогнутым.

3.Кавитатор по пп.1 и 2, о т

55

дл  образовани  наружных жидкостных лопаток в центральной трубе расположены в емкости у ее днища.

8()

Фиг.з

Составитель Н.Ледорова

Редактор Н.Горват Техред л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 70

Тираж 50

Подписное

Произволе гненно-нтллте

д- , .4. ,..

ком;пега по изобретени м иоткрыти м при ГКНТ СССР 1 13035 /с

;u,t4 иг комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

ВНИИПИ Государственно ...... - наб., д. 4/5

Фиг. 5

Подписное