RU2035214C1

RU2035214C1 - Hydrodynamic radiator

Info

Publication number: RU2035214C1
Authority: RU
Inventors: Г.А. Сергеев; Г.А. Коврижников; А.Н. Докучаев; А.П. Щебланов
Original assignee: Щебланов Александр Петрович
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: dispersion, homogenizing and mixing of liquids. SUBSTANCE: radiator has rotor 3 with discs 9 and 10 revolving one around another. The discs have blades connected to each other by springs 14. Cylindrical shell 10 with slots 11 is placed on the periphery of disc 9. EFFECT: simpler design, higher efficiency. 5 dwg

Description

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для интенсификации физико-химических процессов измельчения, диспергирования, гомогенизации, перемешивания, суспендирования и аэрирования рабочих сред типа жидкость-жидкость, жидкость-газ, жидкость-твердое тело. The invention relates to chemical engineering and can be used in various fields of the national economy to intensify the physicochemical processes of grinding, dispersing, homogenizing, mixing, suspending and aerating liquid-liquid, liquid-gas, liquid-solid working media.

Известен гидродинамический излучатель, содержащий корпус с патрубками подвода-отвода рабочих сред, камеру смешения и цилиндрическую прорезную обечайку с пружиной, сжимаемой-растягиваемой подвижной перегородкой. Под воздействием периодического перепада давления подвижная перегородка перемещается, что создает условия для многоструйного впрыска обрабатываемых сред в камеру смешения. A known hydrodynamic emitter comprising a housing with nozzles for supplying / discharging working media, a mixing chamber and a cylindrical slotted shell with a spring, compressible-stretched movable partition. Under the influence of a periodic differential pressure, the movable partition moves, which creates the conditions for multi-jet injection of the processed media into the mixing chamber.

Недостатком известного гидродинамического излучателя является плохая работоспособность из-за неплотного прилегания витков, забивания их, что сглаживает пульсационные пики. A disadvantage of the known hydrodynamic emitter is poor performance due to the loose fit of the turns, clogging them, which smooths the ripple peaks.

Известен гидродинамический излучатель, содержащий корпус и вращающийся в нем полый ротор с прорезями на боковых поверхностях, в которых размещены лопатки внутреннего ротора, имеющие возможность выходить из прорезей внешнего ротора за счет упругодеформируемых элементов. При работе на конические участки лопаток воздействуют возвратно-поступательно перемещаемым элементом с обратной конической поверхностью. При этом лопатки выходят из прорезей и очищаются от загрязнений. A hydrodynamic emitter is known, comprising a housing and a hollow rotor rotating in it with slots on the side surfaces, in which the blades of the inner rotor are located, which can exit the slots of the outer rotor due to elastically deformable elements. When working on the conical sections of the blades act reciprocating movable element with a reverse conical surface. In this case, the blades come out of the slots and are cleaned of contaminants.

Однако этот гидродинамический излучатель имеет плохую гомогенизирующую, диспергирующую и нагнетающую способность. However, this hydrodynamic emitter has poor homogenizing, dispersing and pumping ability.

Наиболее близким к изобретению является гидродинамический излучатель, включающий ротор, выполненный с двумя проворачивающимися относительно друг друга дисками с лопатками, соединенными упругими элементами. Closest to the invention is a hydrodynamic emitter comprising a rotor made with two disks that rotate relative to each other with blades connected by elastic elements.

Обрабатываемая жидкотекучая среда подвергается механическим ударам, кавитационному воздействию, акустическому, волновому и вибрационным процессам, измельчается и диспергируется. Однако этих разрушающих факторов воздействия недостаточно для эффективного диспергирования, а их техническая реализация усложнила конструкцию. The processed fluid medium is subjected to mechanical shock, cavitation, acoustic, wave and vibration processes, is crushed and dispersed. However, these destructive impact factors are not enough for effective dispersion, and their technical implementation complicated the design.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности диспергирования. The aim of the invention is to simplify the design and increase the dispersion efficiency.

Поставленная цель достигается тем, что один из дисков ротора снабжен размещенной на его периферии цилиндрической обечайкой с прорезями. This goal is achieved by the fact that one of the rotor disks is equipped with a cylindrical shell with slots located on its periphery.

На фиг.1 схематически изображен гидродинамический излучатель в продольном разрезе; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 и 4 схема работы гидродинамического излучателя; на фиг.5 схема реализации способа получения аэрированных или газифицированных жидкостей. На чертежах Р перепад давления в объемах за и перед лопастями ротора; ω направление угловой скорости вращения ротора. Figure 1 schematically shows a hydrodynamic emitter in longitudinal section; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 and 4 diagram of the hydrodynamic emitter; figure 5 diagram of the implementation of the method of obtaining aerated or gasified liquids. In the drawings P, the pressure difference in the volumes behind and in front of the rotor blades; ω direction of the angular velocity of rotation of the rotor.

Гидродинамический излучатель состоит из корпуса 1 и смонтированного в нем на приводном валу 2 ротора 3. Корпус 1 снабжен выходным штуцером 4, крышкой 5 с входным штуцером 6 и патрубком 7 ввода газа. Лопасти 8 ротора 3 закрыты возвратно-вращающимся на них покрывным диском 9. Покрывной диск 9 имеет на периферии цилиндрическую обечайку 10 с прорезями 11 и резьбой для соединения с торцевым ведомым диском 12, имеющим ответную резьбу на периферии дополнительных радиальных лопаток 13. Радиальные лопатки 13 располагаются между лопастями 8 ротора 3 и демпфируются от ударов друг о друга с помощью упругих элементов, например тангенциально расположенных пружин 14. Радиальные лопатки 13 делят внутреннюю полость ротора 3 на объемы 15, 16, которые соединены прорезями 11 с рабочей камерой 17 корпуса 1. Лопасти 8 ротора 3 снабжены радиальными каналами 18. The hydrodynamic emitter consists of a housing 1 and a rotor 3 mounted on it on the drive shaft 2. The housing 1 is equipped with an outlet fitting 4, a cover 5 with an inlet fitting 6 and a gas inlet pipe 7. The blades 8 of the rotor 3 are closed by a cover disk 9. The cover disk 9 has a cylindrical shell 10 at the periphery with slots 11 and a thread for connection with an end driven disk 12 having a mating thread on the periphery of the additional radial blades 13. The radial blades 13 are located between the blades 8 of the rotor 3 and are damped from impacts by means of elastic elements, for example, tangentially springs 14. Radial blades 13 divide the internal cavity of the rotor 3 into volumes 15, 16, which are connected by rezyami 11 to the working chamber 17 of the casing 1. The blades 8 of the rotor 3 are provided with radial channels 18.

Гидродинамический излучатель работает следующим образом. Hydrodynamic emitter operates as follows.

Жидкотекучая рабочая среда, например суспензия, через входной штуцер 6, а газ через патрубок 7 поступают во внутреннюю полость ротора 3. При вращении ротора 3 его лопасти 8 через пружины 14 воздействуют на радиальные лопатки 13 и приводят ведомый диск 12 и покрывной диск 9 во вращение вместе с ним. При этом лопасти 8 и лопатки 13 нагнетают суспензию в объемы 15,16, выход из которых через прорези 11 закрыт лопастями 8 ротора 3. Поскольку покрывной диск 9, его цилиндрическая обечайка 10 и торцевой ведомый диск 12 с лопатками 13 имеют инерционную массу, то лопасти 8 сожмут пружины 14 и откроют прорези 11 (фиг.3). Рабочая среда под давлением нагнетания начнет вытекать из объемов 16 через эти прорези в рабочую камеру 17 корпуса 1 и из нее через выходной штуцер 4 к потребителю. Давление в объемах 16 упадет. Избыточное давление в объемах 15 и усилие сжатых пружин 14 повернут инерционную массу элементов 9, 10, 12, 13 по направлению вращения лопастей 8 ротора 3. За счет приобретенного инерционной массой элементов 9, 10, 12, 13 ускорения лопасти 8 начнут закрывать прорези 11 со стороны объемов 16 и открывать со стороны объемов 15 (фиг.4). Это вызовет истечение из объемов 15 суспензии через прорези 11 в рабочую камеру 17. Давление в объемах 15 начнет падать, а давление в объемах 16 расти. Повышение давления в объемах 16 происходит за счет нагнетания, торможения потока жидкости в них вплоть до изменения скорости на обратную и инерционного удара лопаток 13 по заторможенному потоку. Наконец давление в объемах 16 возрастет настолько, что превысит напор, создаваемый инерционной массой элементов 9, 10, 12, 13: возвратно-вращающихся элементов, она остановится и начнет поворачиваться в сторону, противоположную вращению лопастей 8 ротора 3. Вновь откроются прорези 11 со стороны объемов 16 и циклы начнут повторяться. Возникающее пульсирующее течение сопровождается гидравлическими ударами в объемах 15, 16, что вызывает изменение скорости потока в них на противоположную интенсивным кавитирующим истечением рабочей среды через прорези 11, эжекцией газа через радиальные каналы 18 и зазоры между кромкой лопастей 8 и прорезной обечайкой 10 покрывного диска 9 в зону гидроакустической кавитации. Это интенсифицирует процесс обработки суспензии, т. е. снижаются порог развитой кавитации и энергозатраты на ее проведение. Одновременно пружины 14 проходят в состояние вибрации, вызывая вибротурбулизацию потока и механическое разрушение твердых частичек суспензии. A fluid working medium, for example a suspension, through the inlet 6, and gas through the nozzle 7 enter the inner cavity of the rotor 3. When the rotor 3 rotates, its blades 8 act on the radial blades 13 through the springs 14 and drive the driven disk 12 and the cover disk 9 into rotation with him. In this case, the blades 8 and the blades 13 pump the suspension into volumes 15.16, the exit of which through the slots 11 is closed by the blades 8 of the rotor 3. Since the cover disk 9, its cylindrical shell 10 and the end driven disk 12 with blades 13 have an inertial mass, the blades 8 will compress the springs 14 and open the slots 11 (figure 3). The working medium under injection pressure will start to flow out of the volumes 16 through these slots into the working chamber 17 of the housing 1 and out of it through the outlet fitting 4 to the consumer. Pressure in volumes 16 will drop. The excess pressure in the volumes 15 and the force of the compressed springs 14 rotate the inertial mass of the elements 9, 10, 12, 13 in the direction of rotation of the blades 8 of the rotor 3. Due to the acceleration of the blades 8 acquired by the inertial mass of the elements 9, 10, 12, 13, they will begin to close the slots 11 with side of the volumes 16 and open from the side of the volumes 15 (figure 4). This will cause the suspension to flow out from the volumes 15 through the slots 11 into the working chamber 17. The pressure in the volumes 15 will begin to drop, and the pressure in the volumes 16 will increase. The increase in pressure in the volumes 16 occurs due to injection, inhibition of the fluid flow in them up to a change in speed to the reverse and inertial impact of the blades 13 in the inhibited flow. Finally, the pressure in the volumes 16 will increase so much that it will exceed the pressure created by the inertial mass of the elements 9, 10, 12, 13: the reciprocating elements, it will stop and begin to turn in the direction opposite to the rotation of the blades 8 of the rotor 3. The slots 11 from the side will open again. volumes of 16 and cycles will begin to repeat. The arising pulsating flow is accompanied by hydraulic shocks in volumes 15, 16, which causes a change in the flow velocity in them opposite to intensive cavitating outflow of the working medium through the slots 11, gas ejection through the radial channels 18 and the gaps between the edge of the blades 8 and the cut-through shell 10 of the cover disk 9 in sonar cavitation zone. This intensifies the processing of the suspension, i.e., the threshold of developed cavitation and energy consumption for its implementation are reduced. At the same time, the springs 14 pass into a state of vibration, causing vibroturbulation of the flow and mechanical destruction of the solid particles of the suspension.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в большем числе и в большей степени использования реализуемых изобретением физических эффектов: это механический удар, истирание, раздавливание, гидравлический удар, знакопеременный перепад давления, большие амплитуды колебаний давления, вибротурбулизация, кавитация, эжекция, высокоскоростное струйное разрушение. Все это повышает эффективность диспергирования. Отсутствие статора и элементов его крепления к корпусу упрощает конструкцию. The technical and economic efficiency of the invention consists in a greater number and in a greater degree of using the physical effects realized by the invention: these are mechanical shock, abrasion, crushing, water hammer, alternating pressure drop, large amplitudes of pressure fluctuations, vibroturbulation, cavitation, ejection, high-speed jet destruction. All this increases the dispersion efficiency. The absence of a stator and elements of its attachment to the housing simplifies the design.

Claims

A HYDRODYNAMIC RADIATOR including a rotor made with two disks rotating with each other, blades connected by elastic elements, characterized in that, in order to simplify the design and increase the dispersion efficiency, one of the disks is equipped with a cylindrical shell with slots located on its periphery.