УСТАНОВКА ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ

Полезная модель относится к технике для создания стойких к расслаиванию водно-топливных эмульсий на основе углеводородных жидкостей (мазут, дизельное топливо, нефть и т.п.) способом кавитационного диспергирования и может использоваться в нефтеперерабатывающей, топливно-энергетической промышленности, а так же на железнодорожном и водном транспорте.
Известно «Устройство для физико-химической обработки жидких сред» (см. патент РФ №60399 с приоритетом от 02.10.2006 г.), содержащее корпус с кольцевой рабочей камерой с входным и выходным патрубками, установленные в нем с зазором соосные ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены отверстия.
Недостатком указанного устройства является аксиальное расположение ротора и статора, что, что исключает вращательное движение в жидкости и снижает давление на входе в каналы, образованные отверстиями ротора и статора.
Известна также «Установка гидродинамическая УГД» (Сборник научных трудов факультета "Машиностроительный филиала ЮУрГУ в г.Миассе - Челябинск, изд-во ЮУрГУ, 2008. - с.31-36), представляющая собой коаксиально расположенные цилиндрический ротор, закрепленный в подшипниковых опорах корпуса, и цилиндрический статор, жестко закрепленный на фланце корпуса. На цилиндрических поверхностях ротора и статора выполнены радиальные в роторе и наклонные в сторону вращения ротора в статоре пазы прямоугольного сечения. Помимо этого статор своей наружной поверхностью базируется в корпусе рабочей камеры, которая является несущим элементом и одновременно создает совместно с наружной поверхностью статора изолированную полость, являющуюся технологической зоной. Во внутренней полости ротора установлена крыльчатка, подобная крыльчатке центробежного насоса, для создания дополнительного давления в полости ротора.
При вращении ротора прямоугольные пазы его периодически совмещаются с пазами статора, в результате чего рабочая жидкость, поступающая от питающего насоса через входной патрубок в полость ротора, под действием разности давлений в полости ротора и полости технологической зоны периодически перетекает через каналы статора в технологическую зону, где генерируется поле переменных давлений с частотой, обусловленной угловой скоростью вращения и количеством пазов ротора. В результате значительных по амплитуде значений растягивающих жидкость напряжений при перекрывании пазов статора возникает явление акустической кавитации, при которой происходит измельчение частиц дисперсной фазы.
Указанное техническое решение как наиболее близкий аналог принято в качестве прототипа.
Недостатками прототипа являются:
- недостаточное давление в жидкости на входе в каналы, образованные пазами ротора и, как следствие, низкая интенсивность акустического поля в каналах, образованных пазами статора, не обеспечивающая требуемой степени дисперсности, следовательно, стойкости к расслаиванию полученной эмульсии;
- низкая производительность, требующая использования дополнительного питающего насоса;
- высокий уровень звукового давления в случае использования питающего насоса, обусловленный одновременной генерацией звука от всех источников, которыми являются каналы статора.
Задачами, на решение которых направлена настоящая полезная модель, являются:
1. Повышение стойкости к расслаиванию получаемых эмульсий за счет оптимизации режимов работы;
2. Повышение производительности;
3. Улучшение условий труда за счет снижения общего уровня звукового давления.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид установки, на фиг.2 - вид со стороны входного патрубка. При этом входной патрубок не показан.
Установка гидродинамическая представляет собой ротор 1, установленный в подшипниковых опорах корпуса 2, и расположенный коаксиально ротору 1 статор 3, установленный на фланце корпуса 2. Наружной поверхностью статор 3 базируется в рабочей камере 4, с тангенциальным выходным патрубком 5. С противоположной стороны в статоре 3 закреплен фланец 6 с входным патрубком 7. Во внутренней полости ротора 1 установлены криволинейные лопатки 8, подобные лопаткам центробежного насоса. На цилиндрических поверхностях ротора 1 и статора 3 выполнены прямоугольные пазы, образующие каналы для перетекания жидкости из полости ротора 1 в полость рабочей камеры 4. В роторе 1 пазы образуют радиальные каналы, а в статоре 3 - наклонные в сторону вращения ротора. На валу ротора 1 во входном патрубке 7 установлена турбина 9 с винтовыми лопатками, подобными лопаткам осевого насоса, что позволяет обеспечить требуемую производительность без использования дополнительного питающего насоса.
Принцип работы установки заключается в следующем.
Вал ротора 1 передает вращение от внешнего источника на турбину 9, которая винтовыми лопатками перемещает поступающую самотеком в патрубок 6 жидкость вдоль оси входного патрубка 6 в полость ротора 1. В полости ротора 1 жидкость захватывается лопатками 8 и под действием центробежной силы перемещается в радиальном направлении к периферийной полости ротора 1. Далее, через периодически совмещающиеся каналы ротора 1 и статора 3, жидкость пульсирующей струей поступает в полость камеры 4, где, вследствие пульсаций потока, генерируется поле переменных давлений, затем через выходной патрубок 7 удаляется во внешний трубопровод. Для повышения давления жидкости в периферийной полости ротора 1 лопатки 8 выполнены с наклоном в зоне выхода жидкости во внешнюю полость ротора 1 в сторону вращения.
Для снижения общего уровня звукового давления соотношение количества пазов в роторе 1 и статоре 2 выбрано как 3/2. В этом случае количество синфазно генерирующих звук источников (пазов статора 3) составит 1/3 от общего количества. На качество продукта указанное соотношение не повлияет, поскольку технологическая зона ограничена каналами статора и областью рабочей камеры 4, прилегающей непосредственно к выходному сечению каналов статора 4.
Отличительными признаками полезной модели являются:
- наличие турбины 9 во входном патрубке 7;
- форма криволинейных лопаток 8, обеспечивающая наклон лопатки в сторону вращения в зоне выхода жидкости во внешнюю полость ротора;
- отношение числа пазов в роторе к числу пазов в статоре как 3/2.