РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ
ROTARY PULSATING MACHINE

Изобретение относится к устройствам для диспергирования, гомогенизации и перемешивания, может быть использовано при структурировании пропускаемой через него жидкости. Данный роторно-пульсационный аппарат (РПА) совмещает функции диспергатора, гомогенизатора и насоса.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является роторно-пульсационный аппарат (см. патент RU №2152819 C1 МПК 7 B01F 5/00), содержащий привод и установленные в корпусе ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены зубчатые элементы, представляющие собой концентрично расположенные по окружности ряды, состоящие из выступов и впадин. Роторно-пульсационный аппарат снабжен входными лопатками насоса, жестко прикрепленными к рабочей поверхности ротора, и входными лопатками насоса, являющимися выступами последнего ряда зубчатого элемента ротора, толщина которых больше толщины выступов предыдущих рядов зубчатого элемента ротора, и имеет кольцевые канавки, выполненные между рядами зубчатых элементов ротора и статора, в которых размещены соответственно выступы зубчатых элементов статора и ротора, при этом количество выходных лопаток насоса больше количества входных лопаток насоса. Входные лопатки насоса выполнены по длине одинаковой или различной высоты и толщины, а выступы и впадины каждого предыдущего ряда зубчатых элементов ротора и статора смещены по окружности относительно предыдущего ряда, причем количество выступов в рядах зубчатых элементов увеличивается от центра к периферии. Количество впадин и центральные углы впадин зубчатых элементов ротора и статора имеют разную величину.
Недостаток известного РПА заключается в том, что он имеет большие энергозатраты, а предлагаемый роторно-пульсационный аппарат позволяет использовать энергию потока жидкости, которая под давлением подается в аппарат, тем самым уменьшаются энергозатраты и время на обработку компонентов.
Техническим результатом изобретения является: повышение эффективности работы РПА за счет снижения энергозатрат связанных с приводом РПА.
В известном роторно-пульсационном аппарате вращение ротора осуществляет привод от электродвигателя.
Сущность изобретения состоит в том, что роторно-пульсационный аппарат, содержащий установленные в корпусе ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены зубчатые элементы, представляющие собой концентрично расположенные по окружности ряды, состоящие из выступов и впадин, содержащих входные лопатки насоса, жестко прикрепленные к рабочей поверхности ротора, выходные лопатки насоса, являющиеся выступами последнего ряда зубчатого элемента ротора, толщина которых больше толщины выступов предыдущих рядов зубчатого элементов ротора, и имеющий кольцевые канавки, выполненные между рядами зубчатых элементов ротора и статора, в которых размещены соответственно выступы зубчатых элементов статора и ротора отличающийся тем, что дополнительно на вал ротора 2 жестко посажена лопастная крыльчатка 1, на крышке которой установлены входной 16 и выходной 17 патрубки, продольные оси которых расположены в плоскости, проходящей через торец лопастной крыльчатки 1 в средней ее части, при этом входной патрубок 16 соединен с насосом, а выходной патрубок 17 - с впускным патрубком 7 аппарата (фигура).
В предлагаемом роторно-пульсационном аппарате это осуществляется за счет энергии струи жидкости, когда струя под давлением подается внешним насосом в выполненный снаружи корпуса входной патрубок и ударяет в лопасти крыльчатки, приводя соответственно ротор аппарата во вращение и далее жидкость под давлением вытекает через выходной патрубок и подается во впускной патрубок аппарата для дальнейшей обработки. Для этого внутри корпуса на вал ротора жестко посажена лопастная крыльчатка, которая и приводится во вращение за счет использования энергии струи жидкости.
Роторно-пульсационный аппарат изображен на фигуре, где обозначено: 1 - лопастная крыльчатка, 2 - ротор, 3 - статор, 4 - корпус, 5 - выпускной патрубок, 6 - крышка, 7 - впускной патрубок, 8 - входные лопатки, 9 - сальник, 10 - винт, 11 - крышка лопастной крыльчатки, 12 - вал ротора, 13 - подшипник, 14 - выходные лопатки насоса, 15 - зубчатые элементы статора и ротора, 16 - входной патрубок, 17 - выходной патрубок.
Лопастная крыльчатка 1 жестко посажена на валу ротора 2 и предназначена для привода вала ротора во вращение за счет использования струи жидкости, которая под давлением подается внешним насосом.
Входной патрубок 16 предназначен для подвода обрабатываемых жидких компонентов на лопасти крыльчатки.
Выходной патрубок 17 предназначен для отвода обрабатываемых жидких компонентов от лопастной крыльчатки.
Роторно-пульсационный аппарат работает следующим образом: топливо подается под давлением, развиваемым внешним насосом во входной патрубок 16 и приводит во вращение лопастную крыльчатку 1, жестко закрепленную на валу 12 и соответственно сам ротор 2. Таким образом, энергия струи жидкости используется для привода вала 12 ротора 2. Затем жидкость подается лопастной крыльчаткой 1 через выходной патрубок 17 и впускной патрубок на входные лопатки 8 ротора 2, которые за счет центробежных и поступательных сил направляют жидкость на зубчатые элементы 15 ротора 2 и статора 3 и проталкивают их через впадины зубчатых элементов к выходным лопаткам 14 насоса. При вращении происходит частое перекрытие впадин зубчатых элементов 15 статора 3 и ротора 2, при этом подаваемые компоненты жидкости подвергаются воздействию кавитационных, механических, звуковых, ультразвуковых, пульсационных явлений и возникающему при этом турбулентному движению, что обеспечивает получение диспергированной и гомогенизированной смеси из обрабатываемых компонентов. Выходные лопатки 14 насоса сообщают жидкости кинетическую энергию и удаляют ее через выпускной патрубок 5.
Проведенные экспериментальные исследования показывают, что происходит снижение энергетических затрат в 3-4 раза на объем приготовленной смеси.
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен роторно-пульсационный аппарат, использующий энергию струи жидкости для привода вала ротора.
Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, так как использование привода от струи жидкости обеспечивает наиболее эффективную и экономичную работу роторно-пульсационного аппарата.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы не дорогостоящие, легко изготавливаемые детали.