Патент на изобретение №2155634
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) РОТОРНЫЙ АППАРАТ
(57) Реферат: Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может использоваться в химической, нефтяной, машиностроительной, пищевой промышленности. Аппарат содержит корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод. Каждый канал статора разделен на два симметричных относительно радиальной оси канала, перекрещивающихся с соседними каналами. Угол наклона каналов статора к радиальной оси, радиусы внутренней и наружной стенок статора, шаг каналов статора находятся в определенном соотношении. Технический результат состоит в интенсификации гидродинамических и тепломассообменных процессов. 4 ил. Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, нефтяной, машиностроительной, пищевой и других отраслях промышленности для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидродинамических и тепломассообменных процессов. Известен роторный аппарат, содержащий концентрично размещенные в рабочей камере ротор и статор с отверстиями на боковой поверхности, патрубки входа и выхода среды, в котором группы отверстий на внутренней поверхности статора сходятся в одно отверстие на наружной поверхности статора (А. с. N 1182720, СССР, МКИ В 01 F 7/28. Роторный аппарат). Недостатком этого аппарата является слабая турбулизация потоков жидкости внутри каналов статора. Известно перемешивающее устройство, содержащее статор и ротор в виде набора концентричных чередующихся цилиндров с прорезями, с направляющим устройством в виде наружного цилиндра с расположенными по его периметру скрещивающимися каналами, разделенными перемычками. Направляющее устройство снабжено внутренним цилиндром с радиальными каналами в стенке и параллельными центральной оси цилиндра наружными радиальными перегородками, клинообразными перегородками, размещенными посередине скрещивающихся каналов наружного цилиндра параллельно его оси (А.с. N 1335316, СССР, МКИ В 01 F 7/28. Перемешивающее устройство). Недостатком этого устройства является слабая турбулизация потоков внутри каналов и то, что оно относится к типу погружных устройств периодического действия. Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод, каждый канал статора разделяется на два, симметричных относительно радиальной оси канала, перекрещивающихся с соседними каналами, причем угол наклона каналов статора к радиальной оси  , радиусы внутренней и наружной стенки статора Rc1 и Rс2, шаг каналов статора по внутренней стенке статора находятся в соотношении:  где k = 1,2,3,….
Роторный аппарат состоит из корпуса 1 с выходным патрубком 2, крышки 3 с выходным патрубком 4, цилиндрического ротора 5 с каналами 6 в боковой стенке, цилиндрического статора 7 с каналами 8 в боковой стенке, камеры озвучивания 9, образованной корпусом, крышкой и статором (фиг. 1,2,3).
На фиг. 1 изображен роторный аппарат, продольный разрез, на фиг. 2,3 – поперечный разрез роторного аппарата при k=2 и k=4 соответственно. На фиг.4 изображены развертки ротора и статора при различных k.
Принцип работы роторного аппарата заключается в следующем. Обрабатываемая среда подается через входной патрубок 4 в полость ротора 5, проходит через каналы ротора 6, каналы статора 8, камеру озвучивания 9 и выводится из аппарата через выходной патрубок 2. При вращении ротора 5 его каналы периодически совпадают с каналами статора 8. В результате этого в потоке среды генерируются упругие акустические волны, интенсифицирующие различные химико-технологические процессы. При исполнении каналов статора в виде пары расходящихся каналов от входного участка под углом от радиальной оси они пересекаются между собой (исключая вариант при k = 1) внутри стенки статора и сходятся попарно на наружной стенке статора. При k = 1 каналы статора не пересекаются, а только сходятся. Длина стенки статора вдоль радиальной оси –  R = Rc2-Rc1, где: Rс1,2 – радиусы внутренней и наружной стенок статора. При этом ширина входного участка канала статора на радиусе Rс1 и ширина входного участка на радиусе Rс2 равны между собой. Пересечение каналов статора между собой и схождение их попарно на выходе в камеру озвучивания способствует развитию турбулизации потоков обрабатываемой среды, что приводит к интенсификации химико-технологических процессов.
Разность между наружным и внутренним радиусом статора R, шаг каналов по хорде внутреннего радиуса b и угол отклонения расходящихся каналов от радиальной оси находятся между собой в соотношении  здесь k = 1,2,3, … – ряд простых чисел. Взяв в качестве постоянных величин любые два параметра, можно получить ряд величин третьего параметра. Рассмотрим это положение на конкретном примере. Принимаем Rс1 = 50 мм, число каналов в статоре z= 18. Шаг каналов по внутреннему радиусу  Принимаем k=1, = 45o, тогда  Принимаем k = 2, тогда  мм и так далее.
На фиг. 4 показаны фрагменты разверток сечений ротора и статора при различных k. Как видно из рисунка, при увеличении k возрастает длина канала статора и число пересечений каналов между собой. Бесконечно увеличивать k невозможно, так как при этом возрастают габариты аппарата. Разумным требованием к длине канала статора lс необходимо поставить равенство или кратность длины канала статора длине излучаемой волны  . Длина волны –  где f =   zp/2 частота генерируемой волны, Гц; – угловая скорость ротора, с-1; z – число каналов в роторе. В этом случае в точках пересечений каналов статора образуются пучности волн. Волна, выходящая из канала статора, отражается от стенки камеры озвучивания под углом . Если положить длину камеры озвучивания в радиальном направлении lk= R/k, то отраженная волна попадает в один из каналов статора. Таким образом, в каналах статора образуются квазистоячие волны с большой плотностью акустического поля, а это, как известно, интенсифицирует тепломассообменные и гидромеханические процессы.
Формула изобретения
, радиусы внутренней и наружной стенок статора Rc1 и Rc2, шаг каналов статора по внутренней стенке статора b находятся в соотношении где k = 1, 2, 3, … РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 09.09.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 12-2003
Извещение опубликовано: 27.04.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
