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.
Известен роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, внутри, которого на приводном валу установлены статоры и роторы в форме дисков с радиальными щелевыми отверстиями (SU 486769). Недостатком этого аппарата является то, что при вращении ротора центробежная сила препятствует прохождению жидкости через каналы ротора, создает дополнительное гидравлическое сопротивление.
Известен роторный аппарат, содержащий корпус, с входными и выходными патрубками, концентрично установленные в нем ротор и статор с отверстиями в боковых стенках, отверстия статора расположены под острым углом к отверстиям ротора по направлению его вращения (SU 789147). Недостатком этого аппарата является то, что исполнение каналов статора под острым углом к каналам ротора по направлению его вращения способствует снижению гидравлического сопротивления только для радиального типа конструкций ротора и статора.
Известен роторно-импульсный аппарат радиального типа, содержащий корпус, концентрично установленные в корпусе выполненные в виде тел вращения полые ротор и статор с зазором между ними, в боковых стенках ротора выполнены сквозные каналы с тангенциальным входом и радиальным выходом, в боковых стенках статора выполнены тангенциальные сквозные каналы (RU 2189274). Недостатком этого аппарата является то, что исполнение каналов ротора с радиальным выходом и тангенциальным расположением каналов статора способствует снижению гидравлического сопротивления только для радиального типа конструкций ротора и статора.
Наиболее близким к заявленному устройству является роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, соосные ротор и статор в форме дисков с радиальными каналами, расположенными по периферии дисков, радиус расположения центральной оси каналов ротора на выходе равен радиусу расположения центральной оси каналов статора, центральная ось каналов ротора отклонена от центральной оси ротора на угол α, величина которого выбирается из условия 0<α<90°, а также отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси ротора, на угол β, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°. Центральная ось каналов ротора на выходе совпадает с центральной осью каналов статора на входе (патент на полезную модель RU 116784).
Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счет снижения его гидравлического сопротивления и уменьшения затрат энергии на прокачивание жидкости через роторный импульсный аппарат.
Указанная техническая задача достигается тем, что в предлагаемой конструкции:
2
2
1
1
- роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, соосно установленные в нем ротор и статор в форме дисков с каналами, расположенными по периферии дисков, центральная ось каналов ротора отклонена от центральной оси ротора на угол α, величина которого выбирается из условия 0<α<90°, а также отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси ротора, на угол β, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°, отличающийся тем, что точки пересечения центральных осей каналов статора с поверхностью диска статора, ближней к диску ротора, располагаются на окружности радиусом R, который определяется по формуле R=R+δ·tgα, где R - радиус окружности точек пересечения центральных осей каналов ротора с поверхностью диска ротора, ближней к диску статора;
- центральная ось каналов статора отклонена от центральной оси статора и ротора на такой же угол α, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0<α<90°;
- центральная ось каналов статора отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси статора и ротора, на такой же угол β, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°.
Данная конструкция роторного импульсного аппарата обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление пары канал ротора - канал статора, уменьшает затраты энергии на подачу жидкости через аппарат, повышает эффективность его работы.
На фиг.1 изображен роторный импульсный аппарат. На фиг.2 показано выносное сечение зоны каналов ротора и статора. На фиг.3 показан вид А на диск ротора в области канала ротора, на фиг.4 - разрез В-В, проходящий по стенке диска статора, ближней к диску ротора.
Роторный импульсный аппарат содержит корпус 1, в котором установлен подшипниковый узел с валом 2. На вале 2 установлен ротор 3 в форме диска, в котором выполнены каналы 4. К корпусу 1 прикреплена крышка 5, в которой установлен статор 6 в форме диска, имеющий каналы 7. В крышке 5 установлен патрубок 8 для выхода обрабатываемой жидкости, в корпусе 1 - патрубок 9 для входа обрабатываемой жидкости.
Роторный импульсный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость подается под давлением чрез входной патрубок 9, проходит через каналы ротора 4, каналы статора 7 и выводится из аппарата через выходной патрубок 8. При вращении ротора 3 его каналы 4 периодически совмещаются с каналами 7 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.
Для снижения гидравлического сопротивления потоку жидкости, выходящему из канала ротора, и входящему в канал статора в момент их полного совмещения, необходимо поток жидкости точно направить вдоль линии, которая является продолжением оси канала ротора и совпадает с осью канала статора. Для этого необходимо, чтобы центральная ось каналов статора, была бы отклонена от центральной оси дисков статора и ротора на такой же угол α, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0<α<90°, а также была бы отклонена в сторону, противоположную направлению вращения, от радиального луча, перпендикулярного центральной оси дисков статора и ротора, на такой же угол β, что и каналы ротора, величина которого выбирается из условия 0°<β<90°.
Исполнение каналов статора с наклоном под углом α к центральной оси ротора и с наклоном в сторону, противоположную направлению вращения, под углом β к радиальному лучу, перпендикулярному центральной оси ротора, способствует снижению гидравлического сопротивления при течении жидкости через канал статора за счет уменьшения гидродинамических сил, препятствующих ее продвижению из канала ротора в канал статора.
2
2
1
1
При исполнении каналов статора под углом α к центральной оси диска статора, необходимо точно позиционировать расположение каналов статора на диске статора относительно выходных участков каналов в роторе, чтобы исключить смещение центральных осей каналов статора относительно центральных осей каналов ротора за счет наличия зазора между дисками ротора и статора. Для этого, точки пересечения центральных осей каналов статора с поверхностью диска статора, ближней к диску ротора, необходимо располагать на окружности радиусом R, который определяется по формуле R=R+δ·tgα, где R - радиус окружности точек пересечения центральных осей каналов ротора с поверхностью диска ротора, ближней к диску статора, δ - величина зазора между ротором и статором.