РОТОРНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ АППАРАТ

Роторный импульсный аппарат относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использован для интенсификации процессов диспергирования, эмульгирования, гомогенизации, растворения, экстрагирования и т.п. в различных отраслях промышленности.
Известна гидроакустическая сирена, содержащая корпус, установленные внутри корпуса полый ротор с центральным отверстием и окнами на его боковой поверхности и статор с аналогичными окнами, расположенные концентрично, и резонансную камеру озвучивания, образованную корпусом и статором, полость ротора имеет форму, ограниченную поверхностью тела вращения, образованного вращением вокруг оси ротора трапеции, большее основание которой отстоит от оси ротора на расстоянии, равном радиусу его центрального отверстия, а высота полости изменяется обратно пропорционально расстоянию от оси ротора (SU 542570). Недостатком этого аппарата является слабая интенсивность обработки жидкости в полости ротора.
Наиболее близким к заявленному устройству является роторный аппарат для создания акустических колебаний в проточной жидкости, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, крышку, камеру озвучивания, привод, во входном патрубке установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения насадок с осевыми каналами. Осевые каналы в насадке выполнены цилиндрическими или сужающимися-расширяющимися типа трубы Вентури (RU 2397826). Недостатком этого аппарата является сложность конструкции и необходимость установки дополнительных устройств для гидродинамической обработки жидкости.
Техническая задача изобретения - повышение эффективности обработки жидкости в аппарате
Указанная техническая задача достигается тем, что в предлагаемой конструкции:
- роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, концентрично установленные в нем ротор с каналами в боковой стенке, выполненный в форме полого диска, статор с каналами в боковой стенке, в полости ротора, на его торцевых стенках с внутренней стороны выполнены торообразные выступы и впадины;
- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора имеет сужение и расширение проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении;
- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора имеет два или более последовательных сужений и расширений проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении;
- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора соответствует профилю трубки Вентури;
- профиль радиального сечения внутренней поверхности ротора соответствует двум или более последовательным профилям трубки Вентури.
Данная конструкция роторного импульсного аппарата обеспечивает интенсивную обработку жидкости в полости ротора, предварительную подготовку обрабатываемой среды перед воздействием на нее в каналах ротора и статора, зазоре между ротором и статором.
На фиг. 1 изображен роторный импульсный аппарат.
Роторный импульсный аппарат содержит корпус 1 с патрубком выхода среды 2, крышку 3 с патрубком входа среды 4, ротор 5, выполненный в форме полого диска, статор 6, каналы 7 в боковой стенке ротора, каналы 8 в боковой стенке статора, камеру 9. В полости ротора 5, выполнены торообразные выступы 10 и впадины 11 на его внутренних дисковых поверхностях. Профиль радиального сечения внутренней поверхности крышки 3 и ротора 5 образует одно или несколько последовательных сужений 12 и расширений 13 проходного сечения по ходу потока жидкости в радиальном направлении. На фиг. 1 кромки выступов 10 выполнены острыми. Для снижения гидравлического сопротивления кромки выступов 10 могут быть сглаженными. Сужения 12 и расширения 13 могут образовывать один или несколько последовательных профилей, соответствующих профилю трубки Вентури (фиг. 2).
Роторный импульсный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкая среда подается под давлением через входной патрубок 4 в полость ротора 5 проходит через торообразные сужения и расширения, образованные цилиндрическими выступами 10 и впадинами 11, проходит через каналы ротора 7 и статора 8, затем попадает в камеру 9 и выводится из аппарата через выходной патрубок 2.
При вращении ротора 5 его каналы 7 периодически совмещаются с каналами 8 статора 6. В период времени, когда каналы ротора перекрыты стенкой статора, в полости ротора давление возрастает, а при совмещении канала ротора с каналом статора давление за короткий промежуток времени сбрасывается и в результате этого в канал статора распространяется импульс давления. При распространении в канале статора импульса избыточного давления, вслед за ним возникает область пониженного давления, так как совмещение каналов ротора и статора завершилось, и подача жидкости в канал статора происходит только за счет транзитного течения из зазора между ротором и статором. Объем жидкости, вошедший в канал статора, стремится к выходу из канала, и инерционные силы создают растягивающие напряжения в жидкости, что вызывает кавитацию. Жидкость подвергается воздействию импульсов давления, способствующих интенсификации физико-химических процессов.
Движение жидкости в роторе от центральной оси до каналов в боковой стенке ротора обеспечивается за счет внешнего давления и центробежных сил. При прохождении жидкости в радиальном направлении через торообразное сужение и расширение давление по ходу потока жидкости в сужении уменьшается в соответствии с законом Бернулли, а в расширении возрастает. Изменение давления и скорости по ходу движения жидкости в полости ротора аналогично изменению скорости и давления в трубе при местном сужении, но этот процесс происходит по радиальному направлению от центральной оси ротора до его внутренней боковой стенки. Пульсации давления и скорости потока в радиальном направлении при движении жидкости в роторе вызывают вихреобразования и кавитацию в полости ротора. Интенсивная гидродинамическая обработка жидкости внутри полости ротора повышает эффективность обработки жидкости в роторном импульсном аппарате.
Вариант исполнения профиля радиального сечения внутренней полости ротора в форме одного или нескольких последовательных профилей трубки Вентури повысит эффективность работы роторного импульсного аппарата как генератора вихрей и кавитации, так как трубка Вентури генерирует срыв вихрей и пульсаций давления. Эффективность развития кавитации при прохождении жидкости с закономерностями изменения давления и скорости потока как это происходит при движении жидкости в трубке Вентури, значительно выше по сравнению с потоком, проходящем через профиль постоянного сечения. Профиль трубки Вентури широко применяется в технике и технологиях для создания кавитации в проходящем потоке жидкости.