Роторный аппарат

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Иностранное частное научно-производственное унитарное предприятие Перспективные исследования и технологии(72) Авторы Жданок Сергей Александрович Лозников Анатолий Иванович(73) Патентообладатель Иностранное частное научно-производственное унитарное предприятие Перспективные исследования и технологии(57) Роторный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, концентрично установленные в корпусе ротор и статор с радиальными каналами, выполненными на их боковых стенках, и привод вращения ротора, отличающийся тем, что концентрично установленные в корпусе ротор и статор выполнены коническими, а статор прикреплен к корпусу через сменные прокладки, причем радиальные каналы ротора выполнены в виде щелевых прорезей, а количество каналов в статоре на один канал превышает количество каналов в роторе. Предлагаемое техническое решение относится к устройствам смешивания и диспергирования для получения суспензий, эмульсий и иных жидких смесевых композиций путем 91652013.04.30 увеличения интенсивности кавитации и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей, строительной, пищевой, а также в топливно-энергетической промышленности. В настоящее время широко известны различные физико-химические методы воздействия на структуру жидких смесевых композиций, в частности гидродинамические, электростатические, каталитические и другие. Наиболее распространенными и применяемыми в эксплуатации являются гидродинамические методы, кавитационные и роторнопульсационные. Под кавитацией в жидкости понимают образование наполненных паром и газом полостей при локальном понижении давления в движущейся жидкости ниже давления насыщенных паров и затем их схлопывания. В зависимости от концентрации пара или газа в каверне их называют паровыми или газовыми. Известен роторный аппарат 1, содержащий корпус с патрубками входа и выхода обрабатываемой среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с радиальными каналами в боковых стенках. Недостатком предлагаемого технического решения является низкая интенсивность технологического процесса. Известен роторный аппарат 2, выбранный в качестве прототипа, который содержит корпус с входным и выходным патрубками. Внутри корпуса аппарата концентрично установлены ротор и статор с одинаковым количеством каналов, выполненных на их боковых стенках. На внешней цилиндрической стороне ротора между каналами параллельно им выполнены канавки. Аппарат работает следующим образом. В полость ротора поступает обрабатываемая жидкость через входной патрубок. Ротор связан с приводом вращения. Обрабатываемая жидкость под действием входного давления и центробежных сил перетекает через каналы ротора в каналы статора и далее в камеру озвучивания. При периодическом совпадении каналов ротора и статора в каналах статора происходит изменение скорости и давления в потоке вследствие изменения проходного сечения, что приводит к кавитационному эффекту. При совмещении канала статора с канавкой ротора, в которой давление жидкости меньше, чем давление в зазоре между статором и ротором за счет растягивающих усилий, создаваемых центробежной силой, происходит дополнительный импульс разряжения в канале статора. Для создания достаточного импульса разрежения сечение каналов в роторе идентично сечению каналов в статоре. За счет увеличения интенсивности кавитации повышается эффективность работы аппарата. Недостатком устройства является необходимость дополнительных затрат энергии для повышения давления в статоре из-за одновременного совпадения всех каналов ротора и статора и недостаточная эффективность диспергирования, а также сложность подбора оптимального радиального зазора между ротором и статором для различных обрабатываемых сред. Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности аппарата за счет образования дополнительной зоны кавитации в каналах ротора, обеспечение равномерного протекания жидкости по всему контуру аппарата без падений давления в роторе и возможность использования его для обработки жидкостей с различными свойствами. Указанная задача решается следующим образом. Известный роторный аппарат содержит корпус с входным и выходным патрубками,концентрично установленные в корпусе ротор и статор с радиальными каналами, выполненными на их боковых стенках, и привод вращения ротора. Согласно предлагаемому техническому решению концентрично установленные в корпусе ротор и статор выполнены коническими, а статор прикреплен к корпусу через сменные прокладки. Такое конструктивное решение позволяет при замене толщины сменных прокладок перемещать статор относительно ротора вдоль оси, изменяя тем самым радиальный зазор между ними, что обеспечивает возможность подбора оптимального радиального зазора между ротором и статором для различных обрабатываемых жидкостей. 2 91652013.04.30 Радиальные каналы ротора выполнены в виде щелевых прорезей, причем количество каналов в статоре на один канал больше, чем в роторе. Исполнение каналов ротора в виде щелевых прорезей при условии исключения возможности одновременного совпадения при вращении всех каналов ротора и статора позволяет падению давления в одном канале ротора в виде щелевой прорези не оказывать существенное влияние на давление жидкости во всем роторе. Одновременно созданы условия равномерного протекания жидкости по всему контуру. Наличие в статоре на один канал больше, чем количество каналов в роторе, исключает одновременное несовпадение всех каналов ротора при его вращении с каналами статора. На фиг. 1 представлена схема общего вида роторного аппарата. На фиг. 2 показано расположение каналов ротора в виде щелевых прорезей, выполненных на боковых стенках ротора (разрез по оси вращения ротора АА). Роторный аппарат состоит из корпуса 1 с крышкой 2, который снабжен патрубком 3 подвода обрабатываемой жидкости и выходным патрубком 4. Внутри корпуса 1 помещен ротор 5 конической формы, связанный с приводом вращения 6. Через сменные прокладки 7 концентрично ротору 5 установлен статор 8, имеющий соответствующую ротору 5 коническую форму. Сменные прокладки 7 выполнены, например, из металла и установлены концентрично ротору 5. На боковых стенках ротора 5 и статора 8 выполнены соответственно каналы 9 и 10. Число каналов в статоре 8 на один канал больше, чем количество каналов в роторе 5, причем каналы 9 ротора 5 выполнены в виде щелевых прорезей. Роторный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость через входной патрубок 3 крышки 2 корпуса 1 поступает во внутреннюю полость ротора 5, вращаемого приводом вращения 6. Под действием входного давления и центробежных сил обрабатываемая жидкость по каналам 9, выполненным в виде щелевых прорезей, ротора 5 устремляется наружу к статору 8. В момент совпадения канала 9 ротора 5 с каналом 10 статора 8 в канале 10 статора 8 происходит изменение скорости и давления в потоке жидкости вследствие изменения проходного сечения, что инициирует явление кавитации. Одновременно происходит падение давления в канале 9,выполненном в виде щелевой прорези, независимо от давления в остальном объеме ротора 5, что создает дополнительный кавитационный эффект уже в самом канале 9. Так как количество каналов 9 ротора 5 меньше на один, чем количество каналов 10 статора 8, то совмещение каналов 9 ротора 5 с каналами 10 статора 8 происходит последовательно по всему периметру, обеспечивая постоянство давления в роторе 5, несмотря на скачки давления в каналах 9, выполненных в виде щелевых прорезей. Оптимальный зазор между ротором 5 и статором 8 для каждой обрабатываемой жидкости достигается подбором толщины прокладок 7. Входной патрубок 3 гидравлически связан с выходным патрубком 4, например, трубопроводом (на схеме не показан), что позволяет многократно диспергировать обрабатываемую жидкость. Таким образом, предлагаемый роторный аппарат позволяет использовать его для обработки жидкостей с различными свойствами путем возможности диспергирования различных сред в оптимальных режимах в условиях дополнительной зоны кавитации,равномерного протекания жидкости по всему контуру без падения давления, что значительно повышает эффективность его работы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4