РОТОРНЫЙ АППАРАТ
ROTOR-TYPE APPARATUS

Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано для проведения процессов эмульгирования, абсорбции и других в системах жидкость - жидкость.
Известен струйный гидродинамический излучатель акустических колебаний, содержащий корпус и соосные ротор и статор в виде тел вращения с отверстиями в их боковых стенках (RU 2156665 C1 B06B 1/20, 1999 г.). Отверстия статора выполнены с двумя участками разного сечения с выходным сечением отверстия, меньшим чем входное сечение. Участки отверстия ротора плавно сопряжены. Недостаток конструкции - низкая интенсивность кавитационной обработки среды в отверстиях статора, так как кавитация возбуждается в основном только за счет их перекрывания.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по получаемому эффекту является роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, камеру озвучивания. В канале статора установлены один или несколько кавитирующих вертикальных или горизонтальных, или чередующихся вертикальных и горизонтальных стержней (RU 2225250 С2 В01F 7/28, 2002 г.). Недостатком конструкции является недостаточная скорость в канале статора, вследствие чего гидродинамическая кавитация, вызываемая установленными стержнями, невелика.
Техническая задача изобретения - увеличение интенсивности гидродинамической кавитации.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, один или несколько кавитирующих стержней, установленных в каналах статора, камеру озвучивания, согласно изобретению каналы статора представляют собой два участка, причем входной участок выполнен в виде плоского конфузора, а выходной участок - в виде плоской щели постоянного поперечного сечения, кавитирующие стержни установлены в плоской щели.
На фиг.1 изображен роторный аппарат, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1.
Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубком 2 выхода среды, крышку 3 с патрубком входа 4, статор 5 с каналами 6 в боковых стенках, ротор 7 с каналами 8 в боковых стенках, камеру озвучивания 9, образованную корпусом 1, крышкой 3 и статором 5, стержни 10 в плоской щели 11 канала статора 5, соединенной с конфузором 12.
Роторный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая среда поступает через патрубок 4 под давлением в полость ротора 7. Затем через каналы 8 ротора 7 и каналы 6 статора 5 проходит в камеру озвучивания 9 и выводится из аппарата через патрубок 2. При обтекании потоком жидкости стержней в канале 6 статора 5 возбуждается интенсивная гидродинамическая кавитация. Таким образом жидкая среда проходит двухступенчатую кавитационную обработку: на начальном участке канала 6 статора 5 возбуждается акустическая импульсная кавитация, причем рост давления по длине конфузора 12 способствует интенсивному схлопыванию кавитационных пузырей, а в плоской щели 11 - гидродинамическая кавитация. Это способствует интенсификации технологических процессов. В роторных аппаратах количество каналов в статоре и роторе, их геометрические размеры - ширина на дуге окружности и высота - рассчитываются с учетом следующих факторов: производительности, основной частоты, генерируемой роторным аппаратом, условиями возникновения резонанса, автоколебаний, гидравлического удара и др. Таким образом, ширина канала статора на дуге окружности внутренней поверхности ротора - величина расчетная. В случае, когда ширина канала велика для достижения требуемой скорости потока жидкой среды, возбуждающего гидродинамическую кавитацию при обтекании стержней, или для увеличения ее интенсивности, входной участок выполнен в виде плоского конфузора. В конфузоре скорость потока возрастает примерно прямо пропорционально уменьшению площади поперечного сечения, что следует из интегрального уравнения неразрывности. Увеличение скорости приводит к увеличению кавитационного облака по всему сечению плоской щели за стержнями вплоть до образования суперкаверны. Минимальная ширина плоской щели ограничивается только реальными диаметрами стержней, так как степень стеснения потока оказывает значительное влияние на закономерности процесса кавитации.
Для подтверждения эффективности предлагаемого устройства проведены эксперименты на водопроводной воде. Основная частота колебаний, генерируемая роторным аппаратом, составляла 3025 Гц. Ширина канала на используемую производительность в базовом аппарате составляла 6 мм. По предлагаемому решению конфузор имел ширину на входе в плоскую щель 4 мм. Интенсивность кавитации характеризуется величиной кавитационных импульсов давления на расстоянии ~10 мм от выхода из канала статора, которые определяли с помощью гидрофона из титаната бария. В результате исследования установлено, что амплитуда кавитационных импульсов давления возросла в среднем на 30%. Таким образом, экспериментально подтверждена эффективность предлагаемой конструкции роторного аппарата.