RU226816U1 - Роторный импульсный аппарат - Google Patents

Abstract

Роторный импульсный аппарат относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использован для интенсификации процессов диспергирования, эмульгирования, гомогенизации, растворения, экстрагирования и т.п. в различных отраслях промышленности. Техническая задача полезной модели - повышение надежности работы аппарата за счет герметизации подвижных соединений корпуса и крышки посредством эластичного упругого кольца. Указанная техническая задача достигается тем, что в роторном импульсном аппарате, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, соосно установленные в нем ротор и статор в форме дисков с радиальными каналами, расположенными по периферии дисков, причем статор установлен в крышке, присоединенной к корпусу и имеющей возможность перемещения относительно корпуса за счет резьбового соединения, на корпусе имеется кольцевой выступ, который входит в кольцевую проточку, выполненную в крышке, в которой установлены одно или несколько колец из эластичного материала, в качестве которого могут быть резина, пористая резина, каучук, силикон и другие природные и искусственные эластичные материалы, восстанавливающие свою форму после деформирования, а на торцевой поверхности корпуса, на диаметре, равном половине суммы диаметра внешней цилиндрической поверхности кольцевого выступа и диаметра внешней цилиндрической поверхности корпуса, выполнены конические лунки, в крышке на таком же диаметре выполнены отверстия с резьбой, в которые вкручиваются болты или винты с коническим выступом, соответствующим по форме коническим лункам, причем конические лунки на торцевой поверхности корпуса выполнены с угловым шагом α=5-20°.

Description

Роторный импульсный аппарат относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использован для интенсификации процессов диспергирования, эмульгирования, гомогенизации, растворения, экстрагирования и т.п. в различных отраслях промышленности.

Известно устройство для физико-химической обработки жидких сред, содержащее корпус с кольцевой рабочей камерой с входным и выходным патрубками, установленные в нем с зазором соосные ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены отверстия, при этом ротор и статор выполнены в виде дисков, статор установлен в проточке корпуса и поджат крышкой с выходным патрубком, ротор установлен на валу привода параллельно к статору, а вал привода установлен с возможностью перемещения по оси корпуса для регулирования зазора между ротором и статором, частности с использованием резьбового соединения (RU 60399). Недостатком этого устройства является то, что подшипниковый узел не изолирован от обрабатываемой жидкости. Область применения этого устройства ограничена обработкой неагрессивных жидкостей, не содержащих абразивных частиц, которые не могут привести к коррозии деталей подшипникового узла и его быстрой утрате работоспособности. Обрабатываемая жидкость может протечь через подшипниковый узел и вытечь в окружающее пространство.

Известен роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, соосно установленные в нем ротор и статор в форме дисков с радиальными каналами, расположенными по периферии дисков, причем статор установлен в крышке, присоединенной к корпусу и имеющей возможность перемещения относительно корпуса за счет резьбового соединения, а на резьбовую поверхность крышки укладывается герметизирующий материал и навинчена кольцевая муфта (RU 171366).

Наиболее близким к заявленному аппарату является акустический проходной аппарат роторного типа с регулируемым зазором, который содержит 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 воздуха, прикрепленный к нижней части корпуса. Нижняя часть корпуса с размещенным на ней неподвижным диском выполнена с возможностью перемещения в вертикальной плоскости. Герметизация подвижного соединения нижней части корпуса и верхней части корпуса осуществляется за счет сальниковых колец с деформацией, установленной при посадке. Диски имеют два ряда венцов, которые при вращении периодически перекрывают прорезанные в их поверхностях каналы (RU 2410150). Недостатком рассматриваемого аппарата является возможность утечки жидкости через сальник типа «кольцо» при большом давлении, так как указанный тип уплотнения не имеет механического прижатия герметизирующего материала.

Техническая задача изобретения - повышение надежности работы аппарата за счет герметизации подвижных соединений корпуса и крышки посредством эластичного упругого кольца.

Указанная техническая задача достигается тем, что в роторном импульсном аппарате, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, соосно установленные в нем ротор и статор в форме дисков с радиальными каналами, расположенными по периферии дисков, причем статор установлен в крышке, присоединенной к корпусу и имеющей возможность перемещения относительно корпуса за счет резьбового соединения, на корпусе имеется кольцевой выступ, который входит в кольцевую проточку, выполненную в крышке, в которой установлены одно или несколько колец из эластичного материала, в качестве которого могут быть резина, пористая резина, каучук, силикон и другие природные и искусственные эластичные материалы, восстанавливающие свою форму после деформирования, а на торцевой поверхности корпуса, на диаметре, равным половине суммы диаметра внешней цилиндрической поверхности кольцевого выступа и диаметра внешней цилиндрической поверхности корпуса, выполнены конические лунки, в крышке на таком же диаметре, выполнены отверстия с резьбой, в которые вкручиваются болты или винты с коническим выступом, соответствующим по форме коническим лункам, причем конические лунки на торцевой поверхности корпуса выполнены с угловым шагом α=5-20°.

Предлагаемая конструкция роторного импульсного аппарата обеспечивает надежность работы аппарата за счет деформирования упругого кольца в кольцевой проточке кольцевым выступом корпуса и предотвращения утечки жидкости, позволяет точно устанавливать зазор между ротором и статором за счет фиксированного углового поворота крышки и ее смещения вдоль центральной оси на величину, пропорциональную шагу резьбы.

На фиг. 1 изображен роторный импульсный аппарат. На фиг. 2 показан вид аппарата со стороны выходного патрубка. На фиг. 3 показано выносное сечение зоны резьбового соединения крышки с корпусом.

Роторный импульсный аппарат содержит корпус 1, в котором установлен подшипниковый узел с валом 2. На валу 2 установлен ротор 3 в форме диска, в котором выполнены каналы 4. К корпусу 1, при помощи резьбового соединения, присоединена крышка 5, в которой установлен статор 6 в форме диска, имеющий каналы 7. В корпусе 1 установлен патрубок 8 для входа обрабатываемой жидкости, в крышке 5 - патрубок 9 для выхода обрабатываемой жидкости. На торцевой поверхности корпуса 1 выполнен кольцевой выступ 10. На торцевой поверхности крышки 5 выполнена кольцевая проточка 11, в которой установлены одно или несколько колец 12 из эластичного материала. На торцевой поверхности корпуса 1, на диаметре D₃, равным половине суммы диаметра внешней цилиндрической поверхности кольцевого выступа D₁ и диаметра внешней цилиндрической поверхности корпуса D₂, выполнены конические лунки 13, в крышке на таком же диаметре D₃ выполнены отверстия с резьбой 14, в которые вкручиваются болты или винты 15 с коническим выступом, соответствующим по форме коническим лункам 13: D₃=(D₁+D₂)/2. Конические лунки 13 на торцевой поверхности корпуса 1 выполнены с угловым шагом α=5-20°.

Роторный импульсный аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость подается под давлением через входной патрубок 8, проходит через каналы ротора 4, каналы статора 7 и выводится из аппарата через выходной патрубок 9. При вращении ротора 3 его каналы 4 периодически совмещаются с каналами статора 7. В период времени, когда каналы ротора 4 перекрыты стенкой статора, в полости ротора давление возрастает, а при совмещении канала ротора 4 с каналом статора 7 давление за короткий промежуток времени сбрасывается, и в результате этого в канал статора 7 распространяется импульс давления. При распространении в канале статора 7 импульса избыточного давления, вслед за ним возникает область пониженного давления, так как совмещение каналов ротора 4 и статора 7 завершилось. Объем жидкости, вошедший в канал статора 7, стремится к выходу из канала, и инерционные силы создают растягивающие напряжения в жидкости, снижение давления до давления насыщенных паров, что вызывает кавитацию. Жидкость подвергается воздействию импульсов давления, способствующих интенсификации физико-химических процессов.

Исполнение конструкций крышки и корпуса, соединенных по резьбовой поверхности с возможностью перемещения вдоль центральной оси аппарата при ее вращении, позволяет изменять зазор между рабочими поверхностями ротора и статора. Чем меньше зазор между ротором и статором, тем больше амплитуда пульсации давления, меньше величина транзитного течения из каналов ротора через зазор при перекрытых каналах статора.

При уменьшении величины зазора между ротором и статором амплитуда ускорения потока жидкости и импульса давления в канале статора увеличивается. Наиболее эффективно аппарат будет работать при величине зазора Δ→0, однако контролировать этот параметр довольно сложно, и установка минимально допустимого зазора между ротором и статором имеет технологические сложности для стандартных конструкций, особенно при больших величинах радиуса ротора (Промтов М.А. Методы расчета характеристик роторного импульсного аппарата: монография / М.А. Промтов, А.Ю. Степанов, А.В. Алешин. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. 148 с.). В предлагаемой конструкции изменение величины зазора между рабочей поверхностью статора и рабочей поверхностью ротора легко достигается при повороте крышки на определенный угол. Величина зазора прямо пропорциональна углу поворота крышки относительно корпуса и шагу резьбового соединения крышки и корпуса.

Изменение зазора между ротором и статором осуществляется поворотом крышки на определенный угол. При вращении крышки относительно центральной оси происходит линейное перемещение торцевой поверхности статора относительно торцевой поверхности ротора, то есть изменяется величина зазора между ротором и статором. Величина линейного перемещения статора пропорциональна шагу резьбы на крышке и корпусе. Например, если шаг резьбы равен 1 мм, то при полном повороте крышки относительно центральной оси на 360° линейное смещение статора составит 1 мм, при повороте крышки на 180° смещение статора составит 0,5 мм, при повороте крышки на 90° смещение статора - 0,25 мм и т.д. Такое конструктивное исполнение аппарата удобно для установления точной величины зазора между ротором и статором, а также поддержание его определенной величины в процессе эксплуатации аппарата при технологическом износе торцевых поверхностей ротора и статора.

Установка заданной величины зазора может быть выполнена следующим образом. Принимаем, что торцевые биения и допуск на перпендикулярность центральной оси торцевых поверхностей ротора и статора минимальны при существующих технологиях изготовления. Крышка при вращении по резьбе смещает статор вдоль центральной оси и прижимает статор к ротору до прямого контакта между ними. В этом случае зазор между ротором и статором равен 0 мм. Установка зазора любой величины относительно этого положения осуществляется известным по величине поворотом крышки относительно центральной оси при известном шаге резьбы.

Для удобства отсчета угла поворота и фиксации крышки относительно корпуса в определенном положении, на торцевой поверхности корпуса выполнены конические лунки с шагом через α=5-20°, а в крышке в резьбовые отверстия ввинчены болты или винты с заостренным коническим концом. При фиксировании нулевого зазора между ротором и статором, болты вкручиваются и входят коническим концом в близлежащую к нулевому положению лунку на корпусе. Чем меньше угловой шаг лунок, тем точнее определение нулевого положения и устанавливаемого рабочего положения статора. Затем болты вывинчиваются и выходят из лунок, чтобы допустить поворот крышки на заданный угол. Заданный угол должен быть кратным угловому шагу расположения лунок. При повороте крышки на определенный угол, определяется количество лунок N, через которые прошел фиксирующий болт. Количество лунок N, через которые прошел болт, умноженное на угловой шаг α, равно угловому смещению крышки, которое, в свою очередь, пропорционально линейному смещению статора относительно ротора при известном шаге резьбы.

Для предотвращения утечки обрабатываемой жидкости в окружающую среду, на торцевой поверхности корпуса 1 выполнен кольцевой выступ 10, который входит по посадке с зазором в кольцевую проточку 11, в которой установлены одно или несколько колец 12 из эластичного материала. Эластичное кольцо сжимается максимально при полном контакте ротора и статора при установлении нулевого зазора между ними. При установлении заданного зазора между ротором и статором эластичное кольцо восстанавливает свои размеры пропорционально смещению кольцевого выступа и обеспечивает герметизацию аппарата.

Claims (2)

1. Роторный импульсный аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, соосно установленные в нем ротор и статор в форме дисков с радиальными каналами, расположенными по периферии дисков, причем статор установлен в крышке, присоединенной к корпусу и имеющей возможность перемещения относительно корпуса за счет резьбового соединения, отличающийся тем, что на корпусе имеется кольцевой выступ, который входит в кольцевую проточку, выполненную в крышке, в которой установлено кольцо из эластичного материала.

2. Роторный импульсный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в качестве эластичного материала кольца может быть резина, пористая резина, каучук, силикон и другие природные и искусственные эластичные материалы, восстанавливающие свою форму после деформирования.