АКУСТИЧЕСКИЙ ПРОХОДНОЙ АППАРАТ РОТОРНОГО ТИПА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЗАЗОРОМ
ACOUSTIC THROUGH-PASS DEVICE OF ROTOR TYPE WITH CONTROLLED GAP

Изобретение относится к пульсационным аппаратам роторного типа и может быть использовано для интенсификации химико-технологических процессов, протекающих между жидкими компонентами при их смешении, эмульгировании или диспергировании, например при получении дисперсии технического углерода для модификации синтетического каучука.
Известен роторно-пульсационный аппарат с вибрирующим ротором [патент RU 2203728 С2, кл. В01F 7/00, 7/12], содержащий корпус, в который перед ротором с прорезями вмонтирован электромагнит. Ротор установлен на валу и поджат пружиной к гайке. Статор с прорезями жестко закреплен на крышке. В состав аппарата входят патрубки ввода и вывода компонентов, а также уплотнения. Ротору сообщаются осевые перемещения вследствие подачи переменного напряжения на обмотку электромагнита, тем самым происходит изменение зазора между ротором и статором.
Устройство имеет следующие недостатки:
- сложность конструкции;
- необходимость обеспечения электропитания магнита;
- повышенный износ уплотнений.
Известен также роторно-диспергирующий аппарат [патент RU 2158629 С1, кл. В01F 7/28], включающий корпус с входным и выходным патрубками статора, закрепленного на корпусе, и ротора, выполненного с возможностью вращения в корпусе. Статор установлен между лопатками и цилиндром ротора коаксиально последнему и с зазором между внутренней поверхностью статора и лопатками ротора, а также между внешней поверхностью цилиндра ротора, равным 0,1-0,3 мм.
Недостатками роторно-диспергирующего аппарата являются:
- ненадежность крепления деталей из-за того, что регулировка зазора проводится на вращающейся части аппарата, что снижает качество надежности крепления деталей;
- сложность регулирования, связанная с предварительной разборкой и подбором дополнительных элементов для фиксации ротора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является акустический проходной аппарат роторного типа ГАРТ-Пр для гидродинамического перемешивания и диспергирования, содержащий акустическую камеру, в которой расположен вращающийся роторный излучатель, состоящий из двух дисков с концентрически расположенными венцами, верхнюю и нижнюю камеры нагнетания, причем венцы дисков роторного излучателя расположены под углом 45° к плоскости вращения, а с целью создания насосного эффекта роторный излучатель помещен между верхней и нижней камерами нагнетания [Авт. свид. SU 250111 А, кл. В01F 11/02].
Недостатками данного устройства являются:
- снижение эффективности процесса при обработке высококонцентрированных суспензий;
- невозможность регулирования дисперсного состава обрабатываемых суспензий.
Технической задачей изобретения является разработка акустического проходного аппарата роторного типа с регулируемым зазором, позволяющего регулировать дисперсный состав обрабатываемых суспензий различной концентрации, повысить эффективность и интенсифицировать процесс обработки высококонцентрированных суспензий.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в акустическом проходном аппарате роторного типа с регулируемым зазором, содержащем разборный корпус, состоящий из верхней и нижней частей, соединенных между собой резьбой, и снабженный патрубком для удаления продукта, вал, установленный в верхней части корпуса и расположенный в подшипниковом узле, верхнее и нижнее рабочие колеса и подвижный диск с венцами, насаженные на вал, перегородку, находящуюся между верхним рабочим колесом и подвижным диском, неподвижный диск с концентрически расположенными венцами, установленный на нижней части корпуса, каналы, прорезанные в поверхностях венцов, эжектор с патрубками для входа обрабатываемой среды и подсоса воздуха, прикрепленный к нижней части корпуса, при этом нижняя часть корпуса с размещенным на ней неподвижным диском выполнена с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а венцы подвижного и неподвижного дисков во фронтальном сечении представляют собой равнобокие трапеции, причем диски имеют два ряда венцов, которые при вращении периодически перекрывают прорезанные в их поверхностях каналы, при этом между венцами подвижного и неподвижного дисков выполнен зазор, величина которого убывает по мере продвижения среды к выходу.
Изменение зазора между венцами подвижного и неподвижного дисков позволяет непосредственно влиять на величину сдвиговых и срезывающих напряжений и, как следствие, регулировать дисперсный состав суспензии различной концентрации, и повысить эффективность при обработке высококонцентрированных суспензий.
Исполнение венцов дисков, во фронтальном сечении представляющих собой равнобокие трапеции, позволяет обеспечивать равновеликий зазор при перемещении нижней части корпуса, что способствует равномерному изменению свойств по объему обрабатываемого материала.
Постепенное уменьшение зазора к выходу организует ступенчатое увеличение дисперсности.
Подсос воздуха организован с целью увеличения эффекта кавитации, посредствам чего происходит интенсификация процесса.
Технический результат изобретения заключается в регулировании дисперсного состава обрабатываемых суспензий различной концентрации, интенсификации, а также повышение эффективности процесса обработки высококонцентрированных суспензий.
На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого аппарата, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Акустический проходной аппарат роторного типа с регулируемым зазором представляет собой разборный корпус, состоящий из верхней 1 и нижней 2 частей, соединенных между собой резьбой. В верхней части корпуса 1 расположен подшипниковый узел 3, в котором установлен вал 4. На вал насажены верхнее 5 и нижнее 6 рабочие колеса и подвижный диск 7 с венцами 8. Полученная система фиксируется гайкой 9. Между верхним рабочим колесом 5 и подвижным диском 7 расположена перегородка 10. На нижней части корпуса 2 установлен неподвижный диск 11 с венцами 12. Поверхности венцов 8 и 12 образуют зазор, величина которого убывает к выходу. В поверхностях венцов прорезаны каналы 20. К внешней стороне нижней части корпуса крепится эжектор 13 с патрубками 16 для входа обрабатываемой среды и 17 для подсоса воздуха. Предупреждение утечки организуется с помощью сальников 14,15. Патрубок 18 служит для удаления продукта, а ручки 19 - для вращения нижней части корпуса.
Акустический проходной аппарат роторного типа с регулируемым зазором работает следующим образом.
Обрабатываемая среда поступает в аппарат через патрубок 16 под давлением, в эжекторе 13 она приобретает большую скорость, увлекая за собой через патрубок 17 необходимое количество воздуха. Далее, попадая в нижнюю часть корпуса 2, она подвергается обработке. Верхнее 5 и нижнее 6 рабочие колеса служат для создания насосного эффекта. При вращении подвижного диска 7 каналы его венцов 8 периодически совпадают с каналами венцов 12 неподвижного диска 11. В период времени, когда каналы подвижного диска перекрыты стенкой неподвижного диска, в полости подвижного диска давление возрастает, а при совмещении каналов подвижного и неподвижного дисков давление за короткий промежуток времени сбрасывается, в результате чего в каналах распространяется импульс давления. При этом в зазорах возникают большие сдвиговые напряжения. Изменение зазора между венцами 8 и 12 подвижного 7 и неподвижного 11 дисков позволяет непосредственно влиять на величину сдвиговых и срезывающих напряжений и, как следствие, регулировать дисперсный состав суспензии. По мере продвижения среды к выходу грубость суспензии снижается постепенно. После обработки получаемый продукт отводится по технологическому назначению через патрубок 18. Перемещение нижней части 2 корпуса аппарата в вертикальной плоскости позволяет регулировать зазор между рабочими поверхностями дисков 7 и 11.
Предложенный акустический проходной аппарат роторного типа с регулируемым зазором позволяет:
- регулировать дисперсный состав обрабатываемых суспензий различной концентрации;
- повысить эффективность и интенсифицировать процесс обработки высококонцентрированных суспензий.