RU2142843C1 - Method and rotor-pulsation apparatus for treatment of fluid media - Google Patents
Method and rotor-pulsation apparatus for treatment of fluid media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2142843C1 RU2142843C1 RU98116659A RU98116659A RU2142843C1 RU 2142843 C1 RU2142843 C1 RU 2142843C1 RU 98116659 A RU98116659 A RU 98116659A RU 98116659 A RU98116659 A RU 98116659A RU 2142843 C1 RU2142843 C1 RU 2142843C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- frequency
- housing
- medium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обработки жидкотекучих сред и может быть использовано в химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, пищевой, кормовой, фармацевтической, парфюмерной, топливоэнергетической, химико-фотографической, микробиологической, промышленностях, в строительстве, в дорожном строительстве и т.д. The invention relates to methods for processing fluid media and can be used in chemical, oil, oil refining, food, feed, pharmaceutical, perfumery, fuel, chemical, photographic, microbiological, industries, in construction, in road construction, etc.
Известен способ обработки жидкотекучих сред и роторно-пульсационный аппарат для его осуществления (SU 331811 A, 14.03.72), заключающийся в том, что обработку ведут вращающимся ротором и неподвижным статором в аппарате, содержащем корпус со статором, выполненным в виде коаксиальных цилиндров с проточными каналами и ротор, выполненный в виде диска с размещенными на его торцах коаксиальными цилиндрами с проточными каналами. В этом случае обработка среды происходит в зазорах между вращающимся ротором и статором, а также в их проточных каналах. В результате этой обработки, воздействия ротора и статора на обрабатываемую среду, в зависимости от решаемой задачи, от природы обрабатываемой среды, в ней происходят процессы смешения, растворения, перемешивания, гомогенизации, диспергирования, например, диспергирование порошкообразных удобрений в воде. Недостатком этого способа и устройства для его осуществления является то, что в нем отсутствует высокочастотное воздействие со стороны аппарата на обрабатываемую среду, воздействующие частоты определяются как произведение частоты вращения ротора на число проточных каналов ротора и статора, что составляет величину порядка 1,5 кГц, при этом интенсивность этого излучения также не велика и составляет величину порядка 20-50 Вт/см2. Этих параметров, как правило, бывает недостаточно для получения тонких и супер тонких эмульсий, для проведения звукохимических реакций, для обеззараживания сточных вод от бактерий, для проведения процессов пастеризации и стерилизации и т.д. в жидкотекучих средах. Кроме того, это акустическое воздействие оказывается только вращающимся ротором. Акустическое воздействие со стороны при этом отсутствует, что делает практически не пригодным это техническое решение для проведения, например, процессов пастеризации, стерилизации в молочных продуктах и т. д.A known method of processing fluid media and a rotary pulsation apparatus for its implementation (SU 331811 A, 03/14/72), which consists in the fact that the processing is carried out by a rotating rotor and a stationary stator in an apparatus containing a housing with a stator made in the form of coaxial cylinders with flowing channels and a rotor made in the form of a disk with coaxial cylinders with flow channels placed at its ends. In this case, the medium is processed in the gaps between the rotating rotor and the stator, as well as in their flow channels. As a result of this treatment, the impact of the rotor and stator on the medium being processed, depending on the problem being solved, on the nature of the medium being processed, processes of mixing, dissolving, mixing, homogenizing, dispersing, for example, dispersing powdered fertilizers in water occur. The disadvantage of this method and device for its implementation is that it does not have a high-frequency effect from the apparatus on the medium to be treated, the acting frequencies are defined as the product of the rotor speed and the number of flow channels of the rotor and stator, which is about 1.5 kHz, at this, the intensity of this radiation is also not large and amounts to about 20-50 W / cm 2 . These parameters, as a rule, are not enough for obtaining thin and super thin emulsions, for conducting sound-chemical reactions, for disinfecting wastewater from bacteria, for carrying out pasteurization and sterilization processes, etc. in fluid environments. In addition, this acoustic effect is only a rotating rotor. There is no acoustic impact from the outside, which makes this technical solution practically unsuitable for carrying out, for example, pasteurization processes, sterilization in dairy products, etc.
Известен способ обработки жидкотекучих сред и роторно-пульсационный аппарат для его осуществления (SU 1830278 A1, 30.07.93) наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому изобретению, взятый нами за прототип, заключающийся в том, что обработку ведут в условиях колебания статора, установленного в корпусе на упругих лопатках в аппарате, содержащем корпус, в котором на упругих лопатках установлен статор с возможностью совершать колебания. На статоре расположены коаксиальные цилиндры с проточными каналами. В корпусе установлен ротор, на торце которого размещены коаксиальные цилиндры с проточными каналами. Обработка по этому техническому решению ведется как гидромеханическим воздействием со стороны коаксиальных цилиндров с проточными каналами ротора и статора, так и акустическим полем, создаваемым колеблющимся на упругих лопатках статором. Этот способ позволяет значительно повысить эффективность обработки жидкотекучих сред. Он позволяет получать ультратонкие дисперсии гидрофобных защищаемых компонент цветного проявления, проводить обеззараживания от бактерий сточных вод, проводить процессы низкотемпературной пастеризации и стерилизации пищевых продуктов, в частности молока и т.д. Однако этот способ и устройство имеют недостаток, заключающийся в том, что воздействие на обрабатываемую среду со стороны статора (акустическое воздействие) имеет только высокочастотный диапазон в пределах 4-16 кГц интенсивностью порядка 150 Вт/см2. Это приводит к тому, что при обработке эмульсий, содержащих в своем составе широкий спектр размеров частиц дисперсной фазы для получения тонких и супер тонких эмульсий обработку по данному способу, в данном устройстве нужно проводить многократно, т.к. в данном случае отсутствует низкочастотное воздействие со стороны статора на обрабатываемую среду, эффективно воздействующее на частицы фазы, имеющие значительные размеры (эффективность диспергирования, равно как и других процессов, зависит от частоты акустического поля и размера диспергируемых частиц, резонансные частоты которых должны быть близкими к частоте акустического поля).A known method of processing fluid media and a rotary pulsation apparatus for its implementation (SU 1830278 A1, 07/30/93) is the closest in technical essence to the proposed invention, taken by us as a prototype, which consists in the fact that the processing is carried out under conditions of oscillation of the stator installed in a case on elastic blades in an apparatus comprising a body in which a stator is mounted on the elastic blades with the ability to oscillate. On the stator are coaxial cylinders with flow channels. A rotor is installed in the housing, at the end of which there are coaxial cylinders with flow channels. Processing according to this technical solution is carried out both by hydromechanical action from the side of coaxial cylinders with flow channels of the rotor and stator, and by the acoustic field created by the stator oscillating on the elastic blades. This method can significantly improve the processing efficiency of fluid media. It allows one to obtain ultrathin dispersions of hydrophobic protected components of color manifestation, to carry out disinfection from wastewater bacteria, to carry out processes of low-temperature pasteurization and sterilization of food products, in particular milk, etc. However, this method and device have the disadvantage that the effect on the medium being treated from the stator side (acoustic impact) has only a high-frequency range in the range of 4-16 kHz with an intensity of about 150 W / cm 2 . This leads to the fact that when processing emulsions containing a wide range of particle sizes of the dispersed phase to obtain thin and super thin emulsions, the processing according to this method must be carried out repeatedly in this device, because in this case, there is no low-frequency effect from the stator on the medium to be treated, effectively affecting phase particles having significant sizes (the dispersion efficiency, as well as other processes, depends on the frequency of the acoustic field and the size of the dispersed particles, whose resonant frequencies should be close to the frequency acoustic field).
Техническим эффектом изобретения является повышение эффективности обработки жидкотекучих сред, снижение времени обработки, повышение качества получаемого в результате обработки продукта в роторно-пульсационном акустическом аппарате за счет одновременного суперпозиционного высокочастотного воздействия на обрабатываемую среду со стороны ротора и статора с низкочастотным воздействием статора. The technical effect of the invention is to increase the efficiency of processing fluid media, reduce processing time, improve the quality of the product obtained as a result of processing the product in a rotary pulsating acoustic apparatus due to the simultaneous superposition of high-frequency effects on the medium from the side of the rotor and stator with low-frequency exposure to the stator.
Сущность изобретения в части способа характеризуется следующей совокупностью существенных признаков, обеспечивающих достижения указанного эффекта тем, что способ обработки в роторно-пульсационном аппарате согласно изобретению ведут в условиях одновременного высокочастотного воздействия на обрабатываемую среду со стороны вращающегося ротора и статора веерными колебаниями различной формы, частоты, амплитуды, интенсивности с низкочастотным воздействием статора, совершающего колебания на упругом элементе корпуса зонтичной формы относительно ротора и корпуса. The invention in terms of the method is characterized by the following set of essential features that ensure the achievement of this effect by the fact that the processing method in the rotary pulsation apparatus according to the invention is carried out under conditions of simultaneous high-frequency exposure to the medium being processed from the side of the rotating rotor and stator by fan vibrations of various shapes, frequencies, amplitudes , intensities with a low-frequency effect of a stator oscillating on an elastic element of an umbrella-shaped housing from regarding rotor and housing.
Используют аппарат с изменяемым высокочастотным воздействием на обрабатываемую среду со стороны вращающегося ротора и статора путем изменения частоты вращения ротора, геометрия ротора и статора, акустической добротности их материалов, их взаимного расположения друг относительно друга. An apparatus is used with a variable high-frequency effect on the medium being treated from the side of the rotating rotor and stator by changing the rotor speed, geometry of the rotor and stator, acoustic quality factor of their materials, their relative position relative to each other.
Используют аппарат с изменяемым низкочастотным воздействием на обрабатываемую среду со стороны статора изменением жесткости упругого элемента корпуса, его геометрии, видом заделки в корпус, акустической добротностью его материала. An apparatus is used with a variable low-frequency effect on the medium being treated from the stator by changing the stiffness of the elastic element of the housing, its geometry, the type of embedment in the housing, and the acoustic quality factor of its material.
Сущность изобретения в части устройства характеризуется следующей совокупностью существенных признаков, обеспечивающих достижения указанного эффекта тем, что роторно-пульсационный аппарат содержит корпус, внутри которого на валу с помощью упругих лопаток и втулки установлен ротор с коаксиальными цилиндрами, в которых выполнены проточные каналы и статор, установленный с зазором к ротору и корпусу с помощью упругих лопаток с размещенными на нем коаксиальными цилиндрами с проточными каналами, согласно изобретению, статор установлен в корпусе посредством упругого элемента корпуса, выполненного в виде мембраны, установленной с зазором к корпусу и закрепленной в нем по периферии. The invention in terms of the device is characterized by the following set of essential features that ensure the achievement of this effect by the fact that the rotary-pulsating apparatus contains a housing inside which a rotor with coaxial cylinders is installed on the shaft using elastic blades and a sleeve, in which flow channels and a stator are installed with a gap to the rotor and the housing using elastic blades with coaxial cylinders with flow channels placed on it, according to the invention, the stator is installed in orpuse by an elastic body member formed as a membrane mounted with a clearance to the casing and fixed therein along the periphery.
Упругий элемент корпуса выполнен в виде двух мембран, скрепленных друг с другом по периферии и в центральной части, образуя между собой полость, соединенную с источником давления. The elastic element of the housing is made in the form of two membranes bonded to each other on the periphery and in the central part, forming a cavity connected to each other, connected to a pressure source.
Ведение обработки жидкотекучей среды в условиях акустической суперпозиции при высокочастотном воздействии на среду со стороны вращающегося ротора и статора веерными колебаниями с одновременным низкочастотном воздействия статора, совершающего колебания на упругом элементе корпуса зонтичной формы относительно ротора и корпуса приводит к тому, что на обрабатываемую среду оказывается комплексное акустическое воздействие всех основных элементах роторно-пульсационного аппарата, причем как высокочастотное, так и одновременно и низкочастотное воздействие. Это приводит к тому, что эффективному акустическому воздействию подвергаются частицы, находящиеся в обрабатываемой среде, имеющие как малые размеры (от 5 до 0,07 мкм), так и частицы, имеющие значительно большие размеры (от десятков до сотен мкм). Это значительно интенсифицирует процесс обработки, протекающий в жидкотекучих средах. Conducting processing of a fluid medium under conditions of acoustic superposition under high-frequency exposure to the medium from the side of a rotating rotor and stator by fan vibrations with simultaneous low-frequency exposure to a stator oscillating on an elastic element of an umbrella-shaped casing relative to the rotor and the casing leads to a complex acoustic the impact of all the main elements of the rotary pulsation apparatus, both high-frequency and at the same time low frequency effects. This leads to the fact that particles located in the treated medium, having both small sizes (from 5 to 0.07 μm), and particles having significantly larger sizes (from tens to hundreds of microns) are exposed to effective acoustic impact. This greatly intensifies the processing process taking place in a fluid medium.
Использование аппарата с изменяемым высокочастотным воздействием на обрабатываемую среду со стороны вращающегося ротора и статора путем изменения частоты вращения ротора, геометрии ротора и статора, акустической добротности их материалов, их взаимного расположения друг относительно друга приводит к тому, что предложенный способ имеет универсальный характер и может применяться для обработки различных по своей природе жидкостей, что подтверждается приводимыми ниже примерами. The use of the apparatus with a variable high-frequency effect on the medium being processed from the side of the rotating rotor and stator by changing the rotor speed, geometry of the rotor and stator, acoustic quality factor of their materials, their relative position relative to each other leads to the fact that the proposed method has a universal character and can be applied for processing liquids of various nature, as evidenced by the following examples.
Использование аппарата с изменяемым низкочастотным воздействием на обрабатываемую среду со стороны статора изменением жесткости упругого элемента корпуса, его геометрии, видом заделки в корпус, акустической добротности его материала приводит к тому, что для различных по природе обрабатываемых сред можно подобрать наиболее оптимальные, низкие частоты для интенсификации процесса обработки, с целью снижения времени обработки, повышения качества получаемого продукта, т.к., наиболее оптимальный процесс обработки (диспергирование, пастеризация и т.д.) протекает на частотах близких к резонансным частотам объектов, подвергаемых обработке (слипшиеся бактерии, частицы диспергируемой фазы и т.д.). The use of a device with a variable low-frequency effect on the medium being treated from the stator by changing the stiffness of the elastic element of the housing, its geometry, the type of embedment into the housing, and the acoustic quality factor of its material leads to the fact that for the nature of the processed media it is possible to choose the most optimal, low frequencies for intensification processing process, in order to reduce processing time, improve the quality of the resulting product, because, the most optimal processing process (dispersion, pasteur tion, etc.) occurs at frequencies close to resonance frequencies of the object to be treated (slipshiesja bacteria dispersed phase particles, etc.).
Установка статора в корпусе посредством упругого элемента корпуса, выполненного в виде мембраны, установленной с зазором к корпусу и закрепленной в нем по периферии, приводит к тому, что статор, совершая высокочастотное колебания на упругих лопатках относительно ротора и упругого элемента корпуса, будет совершать низкочастотные колебания относительно корпуса и ротора на упругом элементе корпуса. Значительно более низкая частота этих колебаний обусловлена, во-первых, тем, что масса статора и упругого элемента больше массы статора, а, во-вторых, статор своими упругими лопатками закреплен на упругом элементе корпуса в центральной части, а упругий элемент корпуса закреплен в корпусе периферийной частью, поэтому частоты колебаний отдельно статора и статора вместе с упругим элементом корпуса значительно, на порядок, отличаются друг от друга. При этом колебания системы "статор - упругий элемент корпуса" вызваны нестационарными процессами, протекающими в сравнительно больших масштабах, чем колебания отдельно статора. Колебания системы "статор - упругий элемент статора" вызваны нестационарностями течений, например, в подводящем патрубке, нестационарностью, возникающей при обтекании обрабатываемой жидкостью второго торца диска ротора (торца диска ротора со стороны, противоположной входному патрубку). Мембрана упругого элемента корпуса может быть выполнена, например, из стали типа 12Х18Н9Т, а статор из титанового сплава типа ВТ1 с заделкой, как показано на приведенных фигурах, позволяет получать разницу на порядок в частотах колебаний статора и системы "статор - упругий элемент корпуса" за счет того, что акустическая добротность титанового сплава - 22000, а стали типа 12Х18Н9Т - порядка 6000. Акустическая добротность - количественная, характеристика резонансных свойств колебательной системы, указывающей, во сколько раз амплитуда вынужденных колебаний при резонансе превышает амплитуду вынужденных колебаний на частоте много ниже резонансной при одинаковой амплитуде вынужденной силы. The installation of the stator in the casing by means of an elastic casing element made in the form of a membrane installed with a gap to the casing and secured in it on the periphery, leads to the fact that the stator, making high-frequency vibrations on elastic blades relative to the rotor and the elastic casing element, will perform low-frequency vibrations relative to the housing and the rotor on the elastic element of the housing. The significantly lower frequency of these oscillations is due, firstly, to the fact that the mass of the stator and the elastic element is greater than the mass of the stator, and, secondly, the stator is attached to the elastic element of the casing in the central part by its elastic blades, and the elastic element of the casing is fixed in the casing peripheral part, therefore, the oscillation frequencies of the separately stator and stator together with the elastic element of the housing significantly, by an order of magnitude, differ from each other. Moreover, the oscillations of the system “stator - elastic body element” are caused by non-stationary processes occurring on a relatively large scale than the oscillations of the stator separately. Fluctuations in the system "stator - elastic element of the stator" are caused by unsteady flows, for example, in the inlet pipe, unsteadiness that occurs when the fluid being processed flows around the second end of the rotor disk (the end of the rotor disk from the side opposite to the inlet pipe). The membrane of the elastic element of the housing can be made, for example, of steel type 12X18H9T, and the stator made of titanium alloy type VT1 with termination, as shown in the figures, allows you to obtain a difference by an order of magnitude in the oscillation frequencies of the stator and the system "stator - elastic housing element" for due to the fact that the acoustic figure of merit of a titanium alloy is 22000, and that of steel of 12Kh18N9T type is of the order of 6000. Acoustic figure of merit is a quantitative characteristic of the resonance properties of an oscillating system, indicating how many times the amplitude of the forced vibrations decreases when the resonance exceeds the amplitude of forced vibration at a frequency much below the resonant amplitude of forced at the same strength.
Выполнение упругого элемента корпуса в виде двух мембран, скрепленных друг с другом по периферии и в центральной части, образуя между собой полость, соединенную с источником давления, приводит к тому, что изменяя давление в этой полости можно менять жесткость упругого элемента корпуса, меняя тем самым его акустические параметры. Таким образом, изменяя давление в полости между мембранами можно менять плавно частоту (низкую), с которой система "статор - упругий элемент корпуса" воздействует на обрабатываемую жидкотекучую среду. Кроме того, повышая или понижая давление в этой полости, можно приближать или отдалять статор от ротора. The execution of the elastic body element in the form of two membranes bonded to each other on the periphery and in the central part, forming a cavity connected to a pressure source, leads to the fact that by changing the pressure in this cavity it is possible to change the stiffness of the elastic body element, thereby changing its acoustic parameters. Thus, by changing the pressure in the cavity between the membranes, it is possible to smoothly change the frequency (low) with which the system "stator - elastic body element" acts on the processed fluid medium. In addition, by increasing or decreasing the pressure in this cavity, the stator can be moved closer or closer to the rotor.
Существенными отличительными признаками изобретения является то, что суперпозиционную акустическую обработку жидкотекучей среды ведут в роторно-пульсационном акустическом аппарате в условиях одновременных высокочастотных воздействий на обрабатываемую среду со стороны вращающегося ротора и статора веерными колебаниями различной формы, частоты, амплитуды, интенсивности с низкочастотным воздействием статора, совершающего колебания на упругом элементе корпуса зонтичной формы относительно ротора и корпуса, для усиления эффекта используют аппарат с изменяемым высокочастотным воздействием на среду со стороны вращающегося ротора и статора путем изменения частоты вращения ротора, геометрии ротора и статора, акустической добротностью их материалов, их взаимного расположения друг относительно друга, для усиления эффекта обработку ведут в аппарате с изменяемым низкочастотным воздействием со стороны статора на среду изменением жесткости упругого элемента корпуса, его геометрии, акустической добротностью его материала, статор при этом установлен в корпусе посредством упругого элемента корпуса, выполненного в виде мембраны, установленной с зазором к корпусу и закрепленной в нем по периферии, кроме того, упругий элемент корпуса может быть выполнен в виде двух мембран, скрепленных друг с другом по периферии и в центральной части, образуя между собой полость, соединенную с источником давления. The essential distinguishing features of the invention is that superpositional acoustic treatment of a fluid medium is carried out in a rotary-pulsating acoustic apparatus under conditions of simultaneous high-frequency impacts on the medium being processed by the rotating rotor and stator by fan vibrations of various shapes, frequencies, amplitudes, intensities with a low-frequency impact of the stator performing oscillations on the elastic element of the umbrella-shaped housing relative to the rotor and the housing, to enhance the effect of they use an apparatus with a variable high-frequency effect on the medium from the side of the rotating rotor and stator by changing the rotor speed, geometry of the rotor and stator, the acoustic quality factor of their materials, their relative position relative to each other, to enhance the effect, the processing is carried out in the apparatus with a variable low-frequency effect from the stator on the medium by changing the stiffness of the elastic element of the housing, its geometry, the acoustic quality factor of its material, while the stator is installed in the housing by the elastic body element, made in the form of a membrane installed with a gap to the body and fixed in it on the periphery, in addition, the elastic body element can be made in the form of two membranes fastened to each other on the periphery and in the central part, forming a cavity connected to a pressure source.
Сравнительный анализ предлагаемого изобретения с известными техническими решениями позволяет сделать вывод о новизне и соответствии условию изобретательского уровня этого технического решения. A comparative analysis of the invention with known technical solutions allows us to conclude that the novelty and compliance with the condition of the inventive step of this technical solution.
На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого устройства; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3-8 представлены диски ротора и статора, колеблющиеся с высокой частотой (частоты их колебаний указаны под фигурами). Индексами "П" на фиг. 3-8 обозначены пучности колебаний (максимальные амплитуды колебаний), а индексами "П" - узлы колебаний (колебания с нулевой амплитудой колебания). В таблице 1 представлены результаты обработки битума по предлагаемому изобретению и по прототипу, температура размягчения КиШ определяется по ГОСТ 11506-78, это температура, при которой битум из твердого состояния превращается в жидкое состояние, пенетрация - характеризует глубину проникновения иглы в битум и косвенно является показателем твердости битума, температура хрупкости - температура, при которой битум разрушается под действием кратковременной нагрузки. В таблицах 2, 3 представлены результаты обработки цельного молока и восстановления сухого молока, ОМЧ БГКП - соответственно общее микробное число и бактерии группы кишечной палочки, ОМЧ дано в одном миллилитре, ОМЧ для пастеризованного и стерильного молока 50000 и 1000 соответственно в одном миллилитре. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed device; in FIG. 2 is a section AA of FIG. 1; in FIG. Figures 3-8 show rotor and stator disks oscillating with a high frequency (their oscillation frequencies are indicated below the figures). Indices "P" in FIG. 3–8 indicate the antinodes of oscillations (maximum oscillation amplitudes), and the subscripts “P” indicate the nodes of oscillations (oscillations with a zero oscillation amplitude). Table 1 presents the results of processing bitumen according to the proposed invention and the prototype, the softening temperature KiS is determined according to GOST 11506-78, this is the temperature at which bitumen from a solid state turns into a liquid state, penetration characterizes the depth of penetration of the needle into bitumen and is indirectly an indicator bitumen hardness, brittleness temperature - the temperature at which bitumen is destroyed by short-term loading. Tables 2, 3 show the results of processing whole milk and reconstituting milk powder, TBC HBCP - total microbial number and bacteria of the Escherichia coli group, TBC given in one milliliter, TBC for pasteurized and sterile milk 50,000 and 1000, respectively, in one milliliter.
Роторно-пульсационный акустический аппарат содержит корпус 1, входной и выходной патрубки 2 и 3, ротор 4, установленный на валу 5. На роторе 4 с одной или двух сторон установлены коаксиальные цилиндры 6 с проточными каналами 7. С двух или одной стороны от ротора установлен один или два статора 8 на торце/торцах которых, обращенных к ротору 4 размещены коаксиальные цилиндры 9 с проточными каналами 10. Статор/статоры 8 с помощью упругих элементов статора 11 установлены на упругих элементах корпуса 12 в корпусе 1, выполненных, например, в виде мембраны, установленной по отношению к корпусу 1 с зазором и закрепленной в нем по периферии. В зазор между корпусом 1 и упругим элементом корпуса 12 от источника давления (на фиг. не показан) может подаваться, например, обрабатываемая среда, или один из компонентов этой среды, причем среда в эту полость подается пульсирующим давлением. Ротор 4 установлен на валу 5 с помощью упругих лопаток 13 и втулки 14. The rotary-pulsating acoustic device contains a housing 1, inlet and
Аппарат работает следующим образом. Через входной патрубок 2 обрабатываемая жидкотекучая среда, (нефтепродукты, битум, мазут, химические реагенты, пищевые продукты, лекарственные препараты и т.д.) поступают в корпус 1 аппарата, где под действием создаваемого радиального потока вращающимся на валу 5 ротора 4 она движется в рабочей части аппарата. При этом на нее оказывают воздействие лопатки, образованные боковыми поверхностями коаксиальных цилиндров 6 ротора 4 и их проточными каналами 7, а также коаксиальными цилиндрами 9 и проточными каналами 10 статора 8. Это приводит к интенсивному перемешиванию, растворению, гомогенизации в обрабатываемых жидкотекучих средах. Наряду с этим, на обрабатываемую среду оказывают высокочастотное воздействие вращающийся и колеблющийся на лопатках 13 относительно ступицы 14 ротор 4 и статор 8, колеблющийся на лопатках 11 относительно ротора 4 и упругого элемента корпуса 12, как показано на фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8 (на фиг. 3, 5, 7 изображен колеблющийся ротор, а на фиг. 4, 6, 8 - колеблющийся статор). Это высокочастотное воздействие оказывает наиболее эффективное воздействие на объект с размерами частиц порядка 0,2 - 0,1 мкм. Наряду с этим, под действием пульсирующих давления и скорости в аппарате, во входном патрубке 2 или из-за пульсаций давления на поверхности диска ротора 4 со стороны, противоположной патрубку 2, в нем возникают низкочастотные колебания давления, приводящие к тому, что статор 8 будет совершать колебания на упругих элементах корпуса 12 относительно корпуса 1 и вращающегося и колеблющегося с высокой частотой ротора 4, причем в силу того, что масса статора 8 и упругого элемента корпуса 12 больше массы статора 4, а также из-за того, что способы заделки их различны, то и частоты, с которыми они колеблются, будут различными. Причем частота колебаний статора значительно (на один, два порядка) выше частоты колебаний статора 4 совместно с упругим элементом корпуса 12. Таким образом, мы имеем следующую акустическую картину, возникающую в предлагаемом изобретении: (кроме гидромеханического воздействия ротора 4 и статора 8 на обрабатываемую среду) - высокочастотные колебания вращающегося ротора 4 и статора 8 (см. фиг. 3-8), плюс низкочастотное колебание статора на упругих элементах корпуса 12 относительно корпуса 1 и ротора 4. Для увеличения амплитуды низкочастотных колебаний, для управления величинами их частот, полость между корпусом 1 и упругим элементом корпуса 12 может быть соединена с пульсирующим источником давления, и в эту полость могут подавать как саму обрабатываемую среду, так и любой ее компонент. При установке на валу гидродинамических уплотнений, расход подаваемых в эту полость компонентов может быть незначительным и его можно учитывать с помощью расходомера, с тем, чтобы конечный продукт, получаемый в аппарате, имел постоянный состав. Это позволяет комплексно воздействовать на различные по размерам объекты, находящиеся в обрабатываемой среде, что снижает время проведения звукохимических реакций, увеличивая их скорость протекания, позволяет более плотно проводить сами реакции. Из приведенных примеров видно, что комплексная акустическая обработка повышает эффективность работы роторно-пульсационного акустического аппарата. The device operates as follows. Through the inlet pipe 2, the processed fluid medium (oil products, bitumen, fuel oil, chemicals, food products, drugs, etc.) enters the housing 1 of the apparatus, where under the action of the created radial flow rotating on the
В таблице 1 приведен пример по обработке битума по предлагаемому изобретению. Из этой таблицы видно, что только обработка битума позволяет повысить его качества за счет акустической суперпозиционной его обработки. При этом время такой обработки сокращается в сравнении с известными способами в 1,5-2 раза. Table 1 shows an example of the processing of bitumen according to the invention. From this table it can be seen that only bitumen processing can improve its quality due to its acoustic superposition processing. Moreover, the time of such processing is reduced in comparison with known methods in 1.5-2 times.
В таблице 2 приведены данные по пастеризации и стерилизации молока. Время обработки также сократилось в 1,5-2 раза по сравнению с известными способами. Table 2 shows the data on pasteurization and sterilization of milk. Processing time is also reduced by 1.5-2 times compared with known methods.
В таблице 3 приведены данные по обработке (восстановлению) сухого молока по изобретению и по прототипу. Как и в предыдущих случаях, время обработки сокращается в 1,5-2 раза по сравнению с известными способами. Table 3 shows the data on the processing (recovery) of milk powder according to the invention and the prototype. As in previous cases, the processing time is reduced by 1.5-2 times compared with known methods.
По предлагаемому способу были получены все дисперсии гидрофобных защищаемых компонент цветного проявления. Время, затрачиваемое на обработку по предлагаемому способу в сравнении с прототипом, сократилось в 1,5-2 раза. By the proposed method, all dispersions of hydrophobic protected components of color manifestation were obtained. The time spent on processing by the proposed method in comparison with the prototype was reduced by 1.5-2 times.
Как указывалось выше, ротор и статор выполняются из титановых сплавов с акустической добротностью порядка 20000, а упругий элемент корпуса, мембрана выполняется из стали типа 12Х18Н9Т, толщина мембран может меняться с тем, чтобы менять ее акустические параметры. Акустическая добротность стали 12Х18Н9Т порядка 6000. Возможно изменять внешний диаметр упругого элемента корпуса (мембраны), менять способ ее заделки в корпусе (сварка, штифтовое крепление, резьбовое соединение, крепление с помощью фланца и т.д.). Возможно применять различные способы обработки мембраны (специальная термообработка, увеличивающая или уменьшающая внутреннее напряжение в ней, выполнение на мембране кольцевых гофр, установка ее на место в горячем или охлажденном состоянии и т.д.). As mentioned above, the rotor and stator are made of titanium alloys with an acoustic quality factor of about 20,000, and the elastic element of the body, the membrane is made of steel type 12X18H9T, the thickness of the membranes can vary in order to change its acoustic parameters. The acoustic quality factor of steel 12X18H9T is of the order of 6000. It is possible to change the outer diameter of the elastic element of the body (membrane), change the way it is sealed in the body (welding, pin fastening, threaded connection, flange fastening, etc.). It is possible to apply various methods of processing the membrane (special heat treatment, increasing or decreasing the internal stress in it, performing annular corrugations on the membrane, installing it in place in a hot or chilled state, etc.).
Частоты, с которыми совершает колебание система "статор - упругий элемент корпуса", составляют 50 Гц-1 кГц, частоты вращения ротора составляют 800 - 8000 об/мин, частоты колебаний ротора и статора составляют 100 Гц - 63 кГц, мощность, затрачиваемая на вращение ротора, составила 32-140 кВт. The frequencies with which the stator-elastic body element system oscillates are 50 Hz-1 kHz, the rotor speeds are 800 - 8000 rpm, the rotor and stator frequencies are 100 Hz - 63 kHz, the power spent on rotation rotor, amounted to 32-140 kW.
Эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в интенсификации процесса обработки жидкотекучих сред в 1,5-2 раза по сравнению с известными способами, в повышении качества получаемого продукта, в возможности получения новых продуктов благодаря акустическому суперпозиционному способу обработки сред. The effect of using the present invention is to intensify the processing of liquid media by 1.5-2 times in comparison with known methods, to improve the quality of the resulting product, the possibility of obtaining new products due to the acoustic superpositional method of processing media.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98116659A RU2142843C1 (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Method and rotor-pulsation apparatus for treatment of fluid media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98116659A RU2142843C1 (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Method and rotor-pulsation apparatus for treatment of fluid media |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2142843C1 true RU2142843C1 (en) | 1999-12-20 |
Family
ID=20210189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98116659A RU2142843C1 (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Method and rotor-pulsation apparatus for treatment of fluid media |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2142843C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2162363C1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-01-27 | Фомин Владимир Михайлович | Acoustic method for treatment of fluid media in rotor-pulsation acoustic apparatus |
| RU2234529C2 (en) * | 2002-04-18 | 2004-08-20 | ОАО "Новокемеровский пивобезалкогольный завод" | Method for activation of brewer's yeast |
| RU2288777C1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-10 | Владимир Михайлович Фомин | Acoustic method of treatment of fluid media in rotary pulsation acoustic apparatus |
| RU2305005C2 (en) * | 2005-06-07 | 2007-08-27 | Владимир Михайлович Фомин | Rotary-pulsing acoustic apparatus |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4136971A (en) * | 1975-04-22 | 1979-01-30 | Varlamov Vladimir M | Apparatus for creating acoustic oscillations in a running liquid medium |
| WO1987000448A1 (en) * | 1985-07-18 | 1987-01-29 | A. Ahlstrom Corporation | Apparatus for mixing chemicals in fibre suspensions |
| WO1991007233A1 (en) * | 1989-11-16 | 1991-05-30 | Afa Products, Inc. | Adjustable nozzle assembly |
| SU1741874A1 (en) * | 1988-02-17 | 1992-06-23 | Ленинградский химико-фармацевтический институт | Rotary pulsation apparatus |
| WO1998016304A1 (en) * | 1996-10-14 | 1998-04-23 | International Process Equipment & Technology, Inc. | Rotating pulse apparatus |
-
1998
- 1998-09-01 RU RU98116659A patent/RU2142843C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4136971A (en) * | 1975-04-22 | 1979-01-30 | Varlamov Vladimir M | Apparatus for creating acoustic oscillations in a running liquid medium |
| WO1987000448A1 (en) * | 1985-07-18 | 1987-01-29 | A. Ahlstrom Corporation | Apparatus for mixing chemicals in fibre suspensions |
| SU1741874A1 (en) * | 1988-02-17 | 1992-06-23 | Ленинградский химико-фармацевтический институт | Rotary pulsation apparatus |
| WO1991007233A1 (en) * | 1989-11-16 | 1991-05-30 | Afa Products, Inc. | Adjustable nozzle assembly |
| WO1998016304A1 (en) * | 1996-10-14 | 1998-04-23 | International Process Equipment & Technology, Inc. | Rotating pulse apparatus |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2162363C1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-01-27 | Фомин Владимир Михайлович | Acoustic method for treatment of fluid media in rotor-pulsation acoustic apparatus |
| RU2234529C2 (en) * | 2002-04-18 | 2004-08-20 | ОАО "Новокемеровский пивобезалкогольный завод" | Method for activation of brewer's yeast |
| RU2288777C1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-10 | Владимир Михайлович Фомин | Acoustic method of treatment of fluid media in rotary pulsation acoustic apparatus |
| RU2305005C2 (en) * | 2005-06-07 | 2007-08-27 | Владимир Михайлович Фомин | Rotary-pulsing acoustic apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Delmas et al. | Ultrasonic mixing, homogenization, and emulsification in food processing and other applications | |
| US5026167A (en) | Ultrasonic fluid processing system | |
| US5032027A (en) | Ultrasonic fluid processing method | |
| EP0648531A1 (en) | Fluid processing | |
| RU2142843C1 (en) | Method and rotor-pulsation apparatus for treatment of fluid media | |
| WO1996020778A1 (en) | Method of treating fluid mediums and a rotary-pulsation device for carrying out the said method | |
| US6648500B2 (en) | Rotary pulsation device | |
| CN112844167A (en) | Ultrasonic homogenizer | |
| RU2140813C1 (en) | Method and rotary-pulsating apparatus for acoustic treatment of fluid mediums | |
| CA2268538C (en) | Rotary pulsation device | |
| RU2145517C1 (en) | Method of treatment of fluid media and rotor-pulsing acoustic apparatus for method embodiment | |
| RU2166986C2 (en) | Rotary pulsating apparatus | |
| RU2162363C1 (en) | Acoustic method for treatment of fluid media in rotor-pulsation acoustic apparatus | |
| RU2379098C1 (en) | Pulsed-centrifugal agitator | |
| RU2158288C1 (en) | Process for production of oil distillate fractions | |
| RU2829140C1 (en) | Rotary-pulsating apparatus | |
| RU2829141C1 (en) | Rotary-pulsating apparatus | |
| RU141803U1 (en) | ULTRASONIC FLOWING MACHINE | |
| RU2063562C1 (en) | Hydrodynamic radiator | |
| RU2145255C1 (en) | Acoustic method for treatment of fluid media in rotor-pulsation acoustic apparatus | |
| Ivanets et al. | Intensification of gas-liquid processes in multi-purpose rotary-pulsating units | |
| RU225636U1 (en) | Rotary pulsation apparatus | |
| RU2305005C2 (en) | Rotary-pulsing acoustic apparatus | |
| RU2162731C1 (en) | Rotary pulsating acoustic apparatus | |
| RU2146170C1 (en) | Acoustic rotary pulsation apparatus (versions) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080902 |