UA135517U - Багатофункціональний роторний гідродинамічний агрегат - Google Patents

Abstract

Багатофункціональний роторний гідродинамічний агрегат містить циліндрично-дискове кріплення на фланці електродвигуна, корпус статора із дисками та торцевим ущільненням, дисковий ротор. Внутрішні поверхні дисків статора і ротора, які мають подібні концентричні канавки прямокутного профілю, знаходяться на відстані 1±0,2 мм один від одного. Для покращення характеристик рідин, які подаються в робочу зону між статором і ротором, відбувається їх активування та структуризація за допомогою завихрювача та магнітного поля. В центральній частині і на краях ротора виготовлено наскрізні отвори для вирівнювання тиску, інтенсифікації процесів та покращення циркуляції рідини.

Description

Корисна модель належить до теплотехніки і технологій розчинення, змішування, емульгування, гомогенізації, диспергування різних рідин, знезараження води та різноманітних рідких сумішей.

Відомий аналог теплопарогенератор за патентом ВО 2277681 (МПК Б24) 3/00, опубл. 10.06.2006) являє собою привідний кавітаційний пристрій, який складається із корпуса, кришок і робочого диска, на якому виготовлено виступи із круглими поглибленнями, причому внутрішні поверхні виконані аналогічно. Корпус та вхідні чи вихідні патрубки можуть бути з'єднані обвідним каналом. Недоліком такого теплопарогенератора є складність виготовлення, надмірна вага ротора, недостатня ефективність змішування та інтенсифікація процесів.

Відомий гідродинамічний кавітаційний реактор за патентом ША 26545 (МПК СО2Е 1/34, опубл. 25.09.2007) являє собою корпус із вхідними і вихідними отворами, в якому міститься статор і ротор у вигляді дисків із виконаних на них канавками, пазами і виступами у формі прямокутної трапеції. Недоліком такого реактора є складність виготовлення та налаштування, вірогідність появи кавітаційної ерозії на поверхнях статора і ротора.

Як найближчий аналог взято гідродинамічний реактор згідно з міжнародною заявкою УМО 2012/005631 (МПКСОО2Е 1/34, ВО6В 1/10, опубл. 12/01/2012) та патенту ВО 2450981 (МПК СО2Е 11/00, опубл. 20.05.2012), який складається із корпуса статора та ротора діаметром 310 мм, на яких виготовлено пилоподібні виступи висотою 5 мм та кутом 40-80", відстань між поверхнями статора і ротора становить 1 мм, профіль пазів на статорі і роторі виготовлено ідентичним, на роторі є ряд наскрізних отворів для інтенсифікації процесів, на краях ротора і статора є ряд отворів для турбуленції потоків рідин.

Недоліком такого реактора є невелика ефективність перетворення механічної енергії в теплову, низька напірність, вузька спеціалізація застосування.

В основу корисної моделі поставлено задачу розширення сфери застосування, підвищення надійності та ефективності.

Поставлена задача вирішується тим, що створенням багатофункціонального роторного гідродинамічного агрегату, який складається із електроприводу, нерухомих частин: 2 дисків статора із концентричними канавками прямокутного профілю на внутрішніх поверхнях, магістралей для подачі та для виведення рідини чи суміші рідин, які нагріваються чи змішуються, із системи попередньої підготовки рідин за допомогою завихрення і сильного постійного магнітного поля, який виробляється магнітами, закріпленими навколо магістралі для подачі рідин, із рухомої частини: дискового ротора, обидві поверхні якого мають концетричні канавки прямокутного профілю, подібні до тих, які є на поверхні статора. Перед найближчим до центру ротора концентричним поглибленням виготовлено ряд наскрізних отворів, які забезпечують надходження рідини до іншої частини, компенсацію перепаду тиску та завихрення рідин, а на краях ротора є ряд наскрізних отворів для додаткової активації процесів.

Концетричні канавки прямокутного профілю на поверхнях дисків статора і ротора сприяють збільшенню швидкості нагрівання рідин, покращують якість змішування і гомогенізації рідин, підвищують напірність та збільшення продуктивності агрегату в цілому. При роботі агрегату відбувається механічне тертя багатоступеневих поверхонь статора і ротора із рідинами, яке призводить до нагрівання, гідродинамічного подрібнення рідин, їх змішування та значне знезараження від шкідливих бактерій і мікроорганізмів. При обертанні ротора відцентрові сили проштовхують рідини через вузький проміжок (відстань 1:00,2 мм) між поверхнями прямокутного профілю ротора та статора до їх країв, де відбувається значна турбуленція, кавітація та інтенсифікація теплофізичних процесів, утворюються мікровихори та бульбашки, при розриванні яких виділяється велика кількість енергії, яка обумовлює додаткове нагрівання рідин.

Суть і принцип роботи запропонованого багатофункціонального роторного гідродинамічного агрегату пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 показано конструктивна схема, на Фіг. 2 А (для наглядності) показано збільшений фрагмент на Фіг. 1 із проміжками між дисками статора і ротора.

Багатофункціональний роторний гідродинамічний агрегат складається із електродвигуна (деталі 1,2,3,21), на фланці З якого болтами закріплено диск 4 із циліндричними фрагментами 5 і втулку 13, до яких приварений статор, що складається з внутрішнього б та зовнішнього 22 дисків, на внутрішніх поверхнях яких виготовлено концентричні канавки прямокутного профілю.

Між дисками статора, які скріплюються болтами, виготовлено кільцеподібний концентричний проміжок 7 для гумового ущільнення. До корпусу статора приварено також циліндричну втулку 13 їз отвором 25 для подачі рідини в порожнину 26 між статором і ротором, втулку 12 для торцевого ущільнення 15, патрубок 10 із отвором 8 для виходу суміші рідин, циліндричне кріплення 19 із патрубком 18 для подачі додаткової рідини чи добавки, магістраль 23 для подачі бо основної рідини із гвинтоподібною вставкою 24 для додаткової турбуленції. На магістралі 23 встановлено систему потужних постійних магнітів для попередньої активації та структурування рідини (на кресленнях не показано).

Всередині статора розміщений дисковий ротор 11, на поверхнях якого виготовлено концентричні канавки прямокутного профілю, форма яких аналогічна до виступів та поглиблень на внутрішній поверхні дисків статора. В центральній зоні ротора рівномірно виготовлено отвори 14 для подачі рідини на всю робочу зону 26 і для компенсації перепаду тиску, по краях виготовлено отвори 9, які призначені для інтенсифікації процесів. Ротор закріплено на валу 21 електродвигуна за допомогою втулки 20 і кругового кріплення 16, болтів 17 та ущільнено за допомогою торцевого ущільнення 15 і втулки 12.

Багатофункціональний роторний гідродинамічний агрегат працює таким чином: рідина для обробки самопливом надходить магістраллю 23 в робочу зону 26 через систему обробки магнітним полем (на кресленні не показано) і систему завихрення 24 через отвір 25, додаткова рідина для змішування може подаватися в робочу зону 26 через магістраль 18 чи змішувач (на кресленні не показано) на магістралі 23. Рідина, що подається в робочу зону 26, також охолоджує торцеве ущільнення 15. При обертанні дискового ротора 11 відцентрові сили спрямовують рідину до краю робочої зони частково через проміжок між поверхнями статора 6 та 23 і ротора 11, а частково через отвори 9 і 14. Завдяки механічному тертю при проходженні рідини по складній прямокутній траєкторії, додатковому завихренню за допомогою отворів 9 та 14 в роторі 11, кавітаційних розриваннях бульбашок та гідродинамічній пульсації, відбувається (в залежності від поставленої задачі) нагрівання середовища, змішування, емульгування, гомогенізація, знезараження рідин. Оброблена рідина (чи суміш рідин) виходить назовні через отвір 8 в статорі та магістраль 10 і може бути спрямована на повторну циклічну обробку в робочу зону 26. Зовнішня поверхня статора покрита спеціальною теплостійкою, теплоізоляційною краскою.

Спроектовано, виготовлено і успішно протестовано аналоги агрегатів різної потужності, які показали свою високу ефективність: підвищення ККД при нагріванні рідин, значне зменшення викидів в довкілля при спалюванні емульсій, багатократне зменшення кількості шкідливих мікроорганізмів. Наприклад, при випробовуванні агрегату із електроприводом потужністю 11 квт, 3000 об./хв, зовнішній діаметр дисків статора 390 мм, діаметр ротора 320 мм, відстань між

Зо поверхнями ротора і статора 1 мм, глибина концентричних канавок 4 мм, кількість канавок 4, матеріал для виготовлення деталей статора і ротора - нержавіюча сталь 08х13, виробництво теплової енергії складає 11180 ккал/год. При випробовуванні агрегату в режимі змішування дизельного палива із спеціально підготовленою водою в співвідношенні 70:30 отримано стійку водопаливну емульсію (ВПЕ), яка при згорянні виділяє теплову енергію в кількості не менше, ніж при спалюванні такої самої кількості дизельного палива.

Claims (3)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Багатофункціональний роторний гідродинамічний агрегат, що містить циліндрично-дискове 40 кріплення на фланці електродвигуна, корпус статора із дисками та торцевим ущільненням, дисковий ротор, який відрізняється тим, що внутрішні поверхні дисків статора і ротора, які мають подібні концентричні канавки прямокутного профілю, знаходяться на відстані 150,2 мм один від одного.

2. Багатофункціональний роторний гідродинамічний агрегат за п. 1, який відрізняється тим, що 45 для покращення характеристик рідин, які подаються в робочу зону між статором і ротором, відбувається їх активування та структуризація за допомогою завихрювача та магнітного поля.

3. Багатофункціональний роторний гідродинамічний агрегат за п. 1, який відрізняється тим, що в центральній частині і на краях ротора виготовлено наскрізні отвори для вирівнювання тиску, інтенсифікації процесів та покращення циркуляції рідини.