ГОМОГЕНИЗАТОР ДЛЯ ТЯЖЕЛЫХ ТОПЛИВ

Заявляемый гомогенизатор для тяжелых топлив относится к области смесителей с вращающимися перемешивающими устройствами в неподвижных резервуарах и может быть использован в химической, нефтяной, пищевой, фармацевтической, топливоэнергетической и других отраслях промышленности для осуществления процессов смешивания, диспергирования, гомогенизации и массообмена в гомогенных и гетерогенных системах, в частности и преимущественно для подготовки тяжелого мазута к использованию на судах и береговых предприятиях.
Известен роторно-пульсационный аппарат, содержащий роторный и статорный диски с зубчатыми элементами, размещенными по чередующимся концентрическим окружностям и выполненными со смещением по концентрическим окружностям на одном из дисков, причем расстояние между соседними зубчатыми элементами одной концентрической окружности меньше или равно ширине зубчатого элемента следующей концентрической окружности в направлении к периферии, при этом зубчатые элементы одной или нескольких концентрических окружностей роторного или статорного дисков смещены на величину, обеспечивающую перекрытие сквозных сечений между зубчатыми элементами соседней пары концентрических окружностей роторного и статорного дисков при открытом положении сквозного сечения любой другой соседней пары (Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2124935, B01F 5/06, B01F 7/10).
Известен также роторно-пульсационный аппарат для однократной обработки жидких систем, содержащий статоры с набором коаксиальных цилиндров с прорезями и ротор, выполненный в виде диска, по обе стороны которого укреплены коаксиальные цилиндры с прорезями, размещенные между цилиндрами статоров, причем диск имеет отверстия и радиальные лопасти, укрепленные с обеих сторон (Описание изобретения к авторскому свидетельству Российской Федерации №331811, B01F 11/02).
Недостатком указанных аппаратов является относительная неоднородность обрабатываемого материала и его высокая вязкость на выходе из гомогенизатора, т.е. низкое качество гомогенизации, особенно тяжелых мазутных топлив, содержащих асфальтосмолистые вещества.
Известен также роторно-пульсационный аппарат, в котором обработку текучей среды ведут двумя вращающимися в противоположные стороны (навстречу друг другу) роторами, содержащий корпус, крышку корпуса, входное и выходное отверстия и размещенные внутри корпуса соосно и противоположно относительно друг друга два ротора, образующих в пространстве между собой рабочую камеру, вращающихся относительно друг друга в противоположных направлениях, каждый со своим приводным валом (патент Швейцарии N 372537, кл. 50 с, 18/01, 1963).
Указанный роторно-пульсационный аппарат по своему функциональному назначению, технической сущности и достигаемому техническому результату является наиболее близким к заявляемому техническому решению.
Недостатком указанного аппарата является относительная неоднородность обрабатываемого материала и его высокая вязкость на выходе из гомогенизатора, т.е. низкое качество гомогенизации, особенно тяжелых мазутных топлив, содержащих асфальтосмолистые вещества.
При создании заявляемого технического решения ставилась задача разработать гомогенизатор такой конструкции, который бы обеспечивал в результате обработки более высокое качество конечного продукта, характеризуемого его однородностью и вязкостью, что особенно актуально для используемых в настоящее время на судах и береговых базах тяжелых мазутных топлив, содержащих асфальтосмолистые вещества.
Указанная задача была решена созданием заявляемого гомогенизатора для тяжелых топлив, содержащего корпус, крышку корпуса, входное и выходное отверстия и размещенные внутри корпуса соосно и противоположно относительно друг друга два ротора, образующих в пространстве между собой рабочую камеру, вращающихся относительно друг друга в противоположных направлениях, каждый со своим приводным валом, при этом гомогенизатор снабжен кольцевым кавитатором с соплами и с кольцевым сливным каналом, крылаткой, жестко закрепленной на одном из приводных валов в корпусе гомогенизатора, кавитаторами роторов, жестко закрепленными каждый в своем роторе, выполненными каждый в виде цилиндра со сквозными по толщине стенки цилиндра прорезями в виде окон, причем каждый ротор выполнен в виде диска с радиально ориентированными разгонными каналами, снабженными по периферии диска каждый двумя кавитаторами разгонного канала, а в одном из приводных валов выполнен подводящий канал, соединяющий входное отверстие с рабочей камерой.
Общие существенные признаки наиболее близкого к заявляемому техническому решению роторно-пульсационного аппарата и заявляемого гомогенизатора для тяжелых топлив:
- ротационный аппарат, выполненный в виде гомогенизатора для тяжелых топлив,
- содержащий корпус,
- крышку корпуса,
- входное и выходное отверстия
- и размещенные внутри корпуса соосно
- и противоположно относительно друг друга два ротора,
- образующих в пространстве между собой рабочую камеру,
- вращающихся относительно друг друга в противоположных направлениях,
- каждый со своим приводным валом.
Отличительные от прототипа существенные признаки заявляемого гомогенизатора для тяжелых топлив:
- гомогенизатор снабжен кольцевым кавитатором
- с соплами
- и с кольцевым сливным каналом,
- крылаткой,
- жестко закрепленной на одном из приводных валов в корпусе гомогенизатора,
- кавитаторами роторов,
- жестко закрепленными каждый в своем роторе,
- выполненными каждый в виде цилиндра
- со сквозными по толщине стенки цилиндра прорезями в виде окон,
- причем каждый ротор выполнен в виде диска
- с радиально ориентированными разгонными каналами,
- снабженными по периферии диска каждый двумя кавитаторами разгонного канала,
- а в одном из приводных валов выполнен подводящий канал, соединяющий входное отверстие с рабочей камерой.
Реализация заявленного технического решения с указанной совокупностью общих и отличительных от прототипа существенных признаков позволила снизить вязкость обрабатываемых тяжелых мазутных топлив, содержащих асфальтосмолистые вещества, с 10°ВУ (вязкость условная по Энглеру) до 7°ВУ и повысить однородность мазутных топлив на выходе, ввиду использования пульсаций скоростного потока одновременно с его турболизацией, получаемых засчет постоянного изменения направления и скорости потока обрабатываемого материала.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.
На фигуре 1 изображен продольный разрез заявляемого гомогенизатора для тяжелых топлив.
На фигуре 2 изображен разрез по АА заявляемого гомогенизатора для тяжелых топлив.
На фигуре 3 изображен кавитатор ротора.
На фигуре 4 изображен разрез по ВВ кавитатора ротора
Заявляемый гомогенизатор для тяжелых топлив содержит корпус 1, крышку корпуса 2, входное отверстие 3, выходное отверстие 4 и размещенные внутри корпуса соосно и противоположно относительно друг друга ротор 5 и ротор 6, образующих в пространстве между собой рабочую камеру 7, вращающиеся относительно друг друга в противоположных направлениях, ротор 5 приводным валом 8, а ротор 6 приводным валом 9, причем гомогенизатор дополнительно снабжен кольцевым кавитатором 10 с соплами 11 и с кольцевым сливным каналом 12, крылаткой 13, жестко закрепленной на приводном валу 9 в корпусе гомогенизатора, кавитаторами 14 ротора 5 и кавитаторами 15 ротора 6, жестко закрепленными каждый в своем роторе, выполненными каждый в виде цилиндра 16 со сквозными по толщине стенки цилиндра прорезями 17 в виде окон, при этом каждый ротор выполнен в виде диска 18 с радиально ориентированными разгонными каналами 19, снабженными по периферии диска каждый двумя кавитаторами 20 разгонного канала 19, а в одном из приводных валов выполнен подводящий канал 21, соединяющий входное отверстие 3 с рабочей камерой 7.
Работает заявляемый гомогенизатор для тяжелых топлив следующим образом. Тяжелое мазутное топливо, содержащее асфальтосмолистые вещества, в виде мазута марки M100 с вязкостью 10°ВУ после очистки в сепараторе подают через входное отверстие 3 по подводящему каналу 21 в рабочую камеру 7. Вращением крылатки 13 центробежными силами топливо отбрасывается на периферию рабочей камеры 7 в зону первой ступени гомогенизации. Вращающиеся в разные стороны роторы 5 и 6 при помощи своих кавитаторов 14 и 15 подвергают топливо первичной гомогенизации и центробежными силами отбрасывают его к периферии дисков 18 по разгонным каналам 19 и кавитаторам 20 в зону вторичной гомогенизации, где под воздействием турбулентной пульсации скорости потока топлива осуществляется его дальнейшая гомогенизация. Третья ступень гомогенизации происходит за счет кавитационных процессов при прохождении топливом кавитаторов 11 кольцевого кавитатора 10. Обработанное таким образом топливо по кольцевому сливному каналу 12 через выходное отверстие 3 подают к потребителям.
После многочисленных экспериментальных наблюдений был сделан вывод о том, что в результате обработки в заявляемом гомогенизаторе для тяжелых топлив, мазут марки M100 содержит по сравнению с необработанным (исходным) продуктом более мелкие асфальтосмолистые образования и более мелкие глобулы воды. Кроме этого, вязкость мазута марки M100 в результате обработки уменьшается с 10°ВУ до 7°ВУ.
Реализация заявленного технического решения позволила получить заявленный технический результат, т.е. снизить вязкость обрабатываемых тяжелых мазутных топлив, содержащих асфальтосмолистые вещества, с 10°ВУ до 7°ВУ и повысить однородность мазутных топлив на выходе, ввиду использования пульсаций скоростного потока одновременно с его турболизацией, получаемых за счет постоянного изменения направления и скорости потока обрабатываемого материала.