МНОГОРЯДНЫЙ РОТОРНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ДИСПЕРГАТОР

Предлагаемое техническое решение относится к гидромеханическим роторно-статорным аппаратам и может быть использовано для тонкого измельчения, смешения и гомогенизации в системах «жидкость - твердое тело» и «жидкость - жидкость» с применением эффектов кавитации и гидравлических ударов, например, при приготовлении теста с минеральными добавками или жироподобными ингредиентами.
Известен высокочастотный многорядный роторно-импульсный аппарат [Патент РФ №2179895, В06В 1/20, Заявка: 2000106386/28, 14.03.2000, Зимин А.И., Промтов М.А., Карепанов С.К.], содержащий корпус с кольцевой рабочей камерой, в котором концентрично с зазором установлены, выполненные в виде тел вращения полые статор и ротор, в боковых стенках которых выполнены радиальные каналы, при этом ряды каналов ротора сдвинуты относительно друг друга на определенную величину, а каналы статора выполнены без сдвига. При этом, когда каналы первого ряда статора и ротора совпадают, каналы других рядов ротора сдвинуты в окружном направлении относительно каналов соответствующих рядов статора на величину, определяемого из заданного соотношения. За счет этого увеличивается частота генерируемых импульсов давления с определенным сдвигом по фазе.
Известен также диспергатор [Патент РФ №2129912, B01F 7/10, Заявка: 97104710/25, 12.03.1997, Коврижников Г.А.], состоящий из корпуса с входным и выходным патрубками и жестко закрепленным в нем статорным кольцом с прорезями, в котором на валу жестко закреплен ротор, снабженный подвижным в осевом направлении роторным кольцом с прорезями, отличающийся тем, что роторное кольцо с прорезями выполнено с цилиндрическим кольцевым выступом, образующим с торцевыми поверхностями роторного кольца и заднего покрывного диска ротора камеру, сообщающуюся с прорезями роторного кольца межлопастными каналами ротора.
Наиболее близким к заявляемому является роторный кавитационный диспергатор [Патент РФ №2229330, B01F 7/00, Заявка: 2003115743/15, 28.05.2003, Основин Е.В.] содержащий корпус с патрубками входа и выхода обрабатываемого потока материалов и установленные в корпусе концентрично и с зазором по отношению друг к другу кольцевой ротор и охватывающий его кольцевой статор, при этом ротор и статор имеют радиальные цилиндрические отверстия для прохождения потока материала. Каждое отверстие ротора и/или статора имеет на внутренней стенке винтовую канавку. Частичное повышение степени диспергирования реализуется за счет турбулизации потока материала.
Недостатком указанного роторного кавитационного диспергатора является недостаточно эффективное воздействия на обрабатываемый материал вследствие слабо развиваемой гидродинамической кавитации.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение качества приготовляемой смеси за счет повышения эффективности измельчения и/или перемешивания вводимой фазы вследствие повышения развиваемой гидродинамической кавитации.
1
2
Для решения этой задачи в многорядном роторно-импульсном диспергаторе, содержащем корпус с патрубками для входа и выхода обрабатываемого потока материалов и установленные в корпусе с зазором друг к другу перфорированные статор и ротор, с выполненными в них сквозными равноотстоящими в одном ряду в окружном направлении отверстиями, оси отверстий ротора имеют уголы наклона к образующей его поверхности α и/или α, вычисляемые по формулам
1
2
α=arctg[2H(n+1)/d] и/или α=π-arctg[2H(n+1)/d]
где Н - ширина обечайки ротора, n - количество рядов отверстий в роторе,
d - диаметр отверстий ротора,
1
2
причем для двух соседних отверстий ротора в одном ряду в окружном направлении углы наклона осей к образующей вычисляют по двум разным формулам α и α.
1
2
1
2
Технический результат при осуществлении заявляемого технического решения достигается вследствие генерирования импульсов давления в поперечном относительно основного (радиального) направления вектора скорости перемещения диспергируемой смеси при выполнении осей отверстий ротора с наклоном под углом α и/или α к образующей поверхности ротора. Углы α и α для этих отверстий определяются соотношениями
1
2
α=arctg[2H(n+1)/d] и/или α=π-arctg[2H(n+1)/d]
где Н - ширина обечайки ротора, n - количество рядов отверстий в роторе,
d - диаметр отверстий ротора.
1
2
При этом за счет того, что для двух соседних отверстий ротора в одном ряду в окружном направлении углы наклона осей к образующей вычисляют по двум разным формулам α и α происходит повышение турбулизации обрабатываемого потока материала и обеспечивается повышение уровня диспергирования смеси. Кроме того, увеличивается степень измельчения и/или перемешивания всех ингредиентов.
Полезная модель иллюстрируется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид роторно-импульсного аппарата с фрагментом сечения боковой поверхности статора и ротора, а на фиг.2 один из вариантов выполнения отверстий ротора.
1
2
Многорядный роторно-импульсный диспергатор содержит корпус 1 с технологической емкостью сбора готовой смеси 2 с патрубками для входа 3 и выхода 4 обрабатываемого потока материалов и установленные в корпусе на валу 5 с зазором друг к другу перфорированные статор 6 и ротор 7, с выполненными в них сквозными равноотстоящими в окружном направлении отверстиями 8 и 9, оси отверстий ротора 8 имеют углы наклона к образующей его поверхности α и α, вычисляемые по формуле
1
2
α=arctg[2H(n+1)/d] и/или α=π-arctg[2H(n+1)/d]
где Н - ширина обечайки ротора, n - количество рядов отверстий в роторе,
d - диаметр отверстий ротора.
Работает заявляемое устройство следующим образом. В патрубок 3 неподвижно закрепленного корпуса 1 с размещенным в нем статором 6 подаются внутрь закрепленного на валу 5 полого ротора 7, с отверстиями 8, измельчаемые и/или смешиваемые материалы. При вращении вала 5 эти материалы центробежными силами отбрасываются на внутреннюю перфорированную поверхность ротора. Через отверстия перфорации ротора 8, выполненные под уголом наклона осей α к образующей его поверхности материалы подаются в зазор между ротором 7 и перфорированным статором 6. Кроме вектора скорости перпендикулярного поверхностям ротора и статора и создающего турбулентность при вращении ротора в окружном направлении, за счет различного наклона осей отверстий ротора, предусмотренного в заявляемом техническом решении, создается дополнительная турбулентность в осевом направлении. Измельченные и/или смешанные материалы в виде готовой смеси собираются в технологической емкости 2 и удаляются из устройства через патрубок 4.
1
2
Пример 1. Ротор многорядного роторно-импульсного диспергатора выполнен из стали Х18Н9Т с шириной обечайки ротора Н=40 мм. На обечайке просверлены в окружном направлении отверстия 4 рядами. Диаметр отверстий в «живом» сечении d=8 мм. Оси двух соседних в окружном ряду просверленных отверстий имеют наклон к образующей цилиндра α и α
1
α=arctg[2H(n+1)/d]=arctg[2·40(4+1)/8]=88°57'30"
2
α=π-arctg[2H(n+1)/d]=180°-88°57'30"=91°2'30"
1
2
Пример 2. Ротор многорядного роторно-импульсного диспергатора выполнен из стали Х18Н9Т с шириной обечайки ротора Н=30 мм. На обечайке просверлены в окружном направлении отверстия 3 рядами. Диаметр отверстий в «живом» сечении d=8 мм. Оси двух соседних в окружном ряду просверленных отверстий имеют наклон к образующей цилиндра α и α
1
α=arctg[2H(n+1)/d]=arctg[2·30(3+1)/8]=88°4'30"
2
α=π-arctg[2H(n+1)/d]=180°-88°57'30"=91°55'30"
Использование многорядного роторно-импульсного диспергатора описанной конструкции позволяет повысить качество приготовляемой смеси за счет повышения степени измельчения на 15-20% и/или перемешивания вводимой фазы с увеличением равномерности на 7-10%.