РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к конструкции роторно-пульсационных аппаратов, которые широко используются на операциях гомогенизации, активации и смешивания в пищевой, химической и других отраслях промышленности. В последнее время аппараты данного типа начинают применяться в угольной промышленности для механической активации угольных суспензий.
Известен роторно-пульсационный аппарат типа РПА (см. Богданов В.В., Христофоров Е.И., Клоцунг Б.А. Эффективные малообъемные смесители. Стр.51), состоящий из корпуса с подвижным и неподвижными рабочими органами, в которых на взаимодействующих поверхностях рабочих органов нанесены рифления, накатка и т.п., что позволяет увеличить шероховатость с целью повышения турбулизации потока и снижения проскальзывания.
Наиболее близким техническим решением по сущности и достигаемому результату является роторно-пульсационный аппарат щелковского насосного завода (ЭНА), www.wiki-prom.ru/876zavod.html. Аппарат состоит из корпуса цилиндрической формы с крышками, центроосевого патрубка входа и патрубка для выхода обрабатываемой среды. Внутри корпуса расположен ротор с одним или двумя цилиндрами, имеющими радиальные прорези, и неподвижный рабочий орган с соответствующим количеством цилиндров, также разделенными на сектора радиальными прорезями.
Недостатком аналога и прототипа являются низкая эффективность процессов гомогенизации и активации вследствие недостаточного количества зон перепада давления между неподвижным и подвижным рабочими органами. В результате необходимо увеличивать частоту вращения подвижного органа, что ведет к повышенному износу последнего, особенно при наличии частиц твердой фазы в обрабатываемой суспензии.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является
повышение эффективности процессов гомогенизации и активации, увеличение механической надежности рабочих органов, упрощение конструкции аппарата.
Сущность состоит в том, что в роторно-пульсационном аппарате, включающем корпус, питающий и выходной патрубки, подвижный и неподвижный рабочие органы с концентрическими цилиндрическими выступами, разделенными на сектора радиальными пазами, каждый из выступов снабжен как минимум одним радиальным отверстием, причем оси отверстий расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения подвижного рабочего органа, а количество отверстий в каждом из концентрических цилиндрических выступов, расположенных по направлению от оси корпуса к его периферии, равно или больше, чем в предыдущем выступе.
Снабжение каждого из секторов как минимум одним радиальным отверстием, оси отверстий которых расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения подвижного рабочего органа, позволяет интенсифицировать процессы гомогенизации и активации суспензии при ее движении между подвижным и неподвижным рабочими органами за счет резкого увеличения количества зон перепада давления и областей возможного схлопывания пузырьков газа, образующихся в суспензии вследствие происходящих в аппарате высокоэнергетических процессов. При этом данный эффект достигается без увеличения частоты вращения подвижного рабочего органа.
Как минимум не уменьшение, а, как правило, увеличение количества образованных отверстий в каждом из концентрических цилиндрических выступов от оси корпуса аппарата и его периферии позволяет увеличивать интенсивность обработки суспензии при ее движении от питающего патрубка к выходному патрубку, что также повышает эффективность работы аппарата без увеличения частоты вращения подвижного рабочего органа. В результате не снижается механическая надежность аппарата.
На фиг.1 представлен разрез предлагаемого роторно-пульсационного аппарата; на фиг.2 - увеличенный фрагмент I фиг.1 выступов подвижного и неподвижного рабочих органов; на фиг.3-разрез А-А фиг.2.
Роторно-пульсационный аппарат состоит из корпуса 1, питающего патрубка (на рисунке не показан), расположенного по оси аппарата выходного патрубка 2. Внутри корпуса расположены подвижный 3 и неподвижный 4 рабочие органы с концентрическими цилиндрическими выступами, разделенными на сектора 5 и 6 соответственно подвижного и неподвижного рабочих органов, радиальными пазами. Каждый из секторов снабжен, как минимум, одним отверстием 7 и 8 соответственно в подвижном и неподвижном рабочих органах. Как видно из разреза А-А, оси отверстий расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения подвижного органа. Как видно из фрагмента I, количество отверстий в каждом из концентрических цилиндрических выступов, расположенных по направлению от оси корпуса и его периферии, равно или больше, чем в предыдущем выступе.
Роторно-пульсационный аппарат работает следующим образом.
Обрабатываемая суспензия по питающему патрубку, установленному соосно оси вращения, поступает внутрь корпуса 1. Вследствие вращения подвижного рабочего органа 3 в местах пересечения пазов секторов 5 и 6 подвижного 3 и неподвижного 4 рабочих органов создаются зоны с высокими градиентами давлений и скоростей. Кроме того за счет наличия радиальных отверстий 7 и 8 в подвижных и неподвижных секторах, расположенных в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения создаются дополнительные кавитационные зоны, активизирующие процессы гомогенизации и активации суспензии, движущейся от центра аппарата к выходному патрубку, расположенному на его периферии.
Эффективность работы предлагаемой конструкции роторно-пульсационного аппарата подтверждается результатами сравнительных испытаний изготовленного экспериментального образца и серийно выпускаемого прототипа.
Экспериментальные исследования проводились на операции обработки водоугольной суспензии масляным агентом с последующим получением углемасляного гранулята.
В таблице 1 представлена характеристика обрабатываемой водоугольной суспензии.
Таблица 1
Наименование показателя
Единица измерения
Числовое значение
Крупность частиц
мкм
0-500
Содержание твердой фазы
%
50
Зольность твердой фазы
%
18
В таблице 2 представлены результаты обработки водоугольной суспензии масляным агентом.
Таблица 2
Наименование показателя
Единица измерения
Числовое значение
Прототип
Экспериментальный образец
Частота вращения подвижного рабочего органа
об/мин
2900
2900
Расход водоугольной суспензии
м<sup>3</sup>/ч
1
1
Расход масляного агента (нефть)
% на твердую массу
10
10
Зольность масляного гранулята
%
8,2
5,5
Зольность отходов
%
58,5
70,4
Как видно из результатов испытаний, вследствие применения роторно-пульсационного аппарата предлагаемой конструкции удалось интенсифицировать процесс получения масляного гранулята со снижением его зольности и увеличением зольности отходов.