RU2146967C1

RU2146967C1 - Rotary pulsation acoustic apparatus (versions)

Info

Publication number: RU2146967C1
Application number: RU98116610A
Authority: RU
Inventors: В.М. Фомин; Р.С. Агачев; Р.Ш. Аюпов; А.И. Богданов; Б.А. Воробьев; К.К. Газизов; И.Н. Дияров; А.Ф. Кемалов; Р.А. Кемалов; Г.С. Клетнев; В.А. Куницын; Ю.А. Лебедков; Р.Х. Макаева; Ю.Г. Никишина; Ю.Г. Оранский; А.Ф. Павлов; С.Н. Степин; Р.З. Фахрутдинов; М.В. Фомин; Р.Х. Шафиков
Original assignee: Фомин Владимир Михайлович; Агачев Рустем Саидович; Аюпов Ринат Шайхиевич; Богданов Александр Иванович; Воробьев Борис Андреевич; Газизов Каюм Касимович; Дияров Ирек Нурмухаметович; Кемалов Алим Фейзрахманович; Кемалов Руслан Алимович; Клетнев Геннадий Сергеевич; Куницын Валерий Александрович; Лебедков Юрий Александрович; Макаева Розалия Хабибулловна; Никишина Юлия Геннадиевна; Оранский Юрий Германович; Павлов Александр Филиппович; Степин Сергей Николаевич; Фахрутдинов Рево Зиганшинович; Фомин Максим Владимирович; Шафиков Ринат Хабибович
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2000-03-27

Abstract

FIELD: dispersing, mixing, homogenizing and acoustic techniques; chemical, oil producing, oil refining, food-processing, pharmaceutical, perfume, fuel-and-power, chemical-and-photographic and microbiological industries; construction industry, highway engineering, etc. SUBSTANCE: apparatus has radial slots made on rotor disk; number of these slots is equal to or is multiple of number of flexible blades connecting the rotor with hub. Slots may be made at angle relative to radius to either side and may be straightway dividing the rotor disk into segments. Through slots made over the entire length of rotor disk form its separate sectors connected with hub by means of flexible blades. Through slots may be inclined to plane of rotor rotation and flexible blades connecting the sectors with hub are made at angle relative to radius. Through slots may be asymmetrical relative to flexible blades; separate sectors of rotor are mounted at angle relative to plane of its rotation. EFFECT: enhanced efficiency of treatment of liquid media due to intensive acoustic action on rotor because of increased amplitude and intensity of its oscillations. 14 cl, 18 dwg

Description

Изобретение относится к области акустической, диспергирующей, гомогенизирующей, смесительной технике и может быть использовано в химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической, микробиологической, парфюмерной, энергетической и других отраслях промышленности, в строительстве, в дорожном строительстве и т.д. The invention relates to the field of acoustic, dispersing, homogenizing, mixing equipment and can be used in chemical, oil, oil refining, food, pharmaceutical, microbiological, perfumery, energy and other industries, in construction, in road construction, etc.

Известен роторно-пульсационный аппарат (SU 331811, кл. B 01 F 11/02, 1969), содержащий корпус, в котором установлены два статора, между которыми размещен ротор, установленный на валу. На роторе и статорах установлены коаксиальные цилиндры с прорезями (проточными каналами). Аппарат работает следующим образом. Через входное устройство обрабатываемая жидкость поступает в корпус, где под действием создаваемого вращающимся ротором (его коаксиальными цилиндрами) насосного эффекта она последовательно проходит через ступени коаксиальных цилиндров ротора и статора, подвергаясь при этом интенсивному перемешиванию, диспергированию, гомогенизации, растворения. Недостатком этого устройства является то, что его ротор не обладает рядом конструктивных элементов, как то упругими лопатками, соединяющими диск ротора со ступицей, в силу чего акустическое поле, создаваемое им, имеет малую интенсивность и низкую частоту, 20 - 50 Вт/см², 1,5 кГц соответственно, что резко сужает его функциональные возможности.Known rotary pulsation apparatus (SU 331811, class B 01 F 11/02, 1969), comprising a housing in which two stators are installed, between which a rotor mounted on the shaft. Coaxial cylinders with slots (flow channels) are installed on the rotor and stators. The device operates as follows. The processed fluid enters the housing through the input device, where under the action of the pumping effect created by the rotating rotor (its coaxial cylinders), it successively passes through the stages of the coaxial cylinders of the rotor and stator, undergoing intensive mixing, dispersion, homogenization, dissolution. The disadvantage of this device is that its rotor does not have a number of structural elements, such as elastic blades connecting the rotor disk to the hub, due to which the acoustic field created by it has a low intensity and low frequency, 20-50 W / cm ² , 1.5 kHz, respectively, which dramatically reduces its functionality.

Известен роторно-пульсационный аппарат (SU 1148638, кл. B 01 F 11/02, 1985) наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому изобретению, взятый нами за прототип, содержащий, как и предлагаемый, корпус с входным и выходным патрубками, статор, на торце которого размещены коаксиальные цилиндры с проточными каналами и ротор с набором коаксиальных цилиндров с проточными каналами, который соединен со ступицей посредствам упругих лопаток. Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкотекучая среда через входной патрубок поступает в корпус аппарата, где под действием насосного эффекта, создаваемого упругими лопатками и коаксиальными цилиндрами вращающегося ротора, проходит последовательно чрез ступени, образованные чередующимися коаксиальными цилиндрами ротора и статора. При этом она подвергается интенсивному воздействию со стороны зубьев (лопаток) ротора и статора, как и в предыдущем случае и, кроме того, на обрабатываемую среду дополнительно воздействует ротор своими крутильными колебаниями. Недостатком этого устройства является то, что крутильные колебания ротора имеют малую амплитуду колебаний из-за его конструктивных особенностей (целостность диска ротора), что в свою очередь снижает интенсивность акустического поля, создаваемого ротором аппарата. Known rotary-pulsation apparatus (SU 1148638, class B 01 F 11/02, 1985) closest in technical essence to the proposed invention, taken by us as a prototype, containing, like the proposed one, a housing with inlet and outlet pipes, a stator, on the end of which is placed coaxial cylinders with flow channels and a rotor with a set of coaxial cylinders with flow channels, which is connected to the hub by means of elastic blades. The device operates as follows. The processed fluid medium through the inlet pipe enters the apparatus body, where under the action of the pumping effect created by the elastic blades and coaxial cylinders of the rotating rotor, it passes sequentially through the steps formed by alternating coaxial cylinders of the rotor and stator. At the same time, it is subjected to intense action from the teeth (blades) of the rotor and stator, as in the previous case, and, in addition, the rotor additionally affects the medium being processed by its torsional vibrations. The disadvantage of this device is that the torsional vibrations of the rotor have a small amplitude of vibrations due to its design features (integrity of the rotor disk), which in turn reduces the intensity of the acoustic field created by the rotor of the apparatus.

Техническим эффектом изобретения является повышение эффективности обработки жидкотекучих сред путем более интенсивного акустического воздействия ротора на обрабатываемую среду колебаниями в двух плоскостях различной формы, частоты, амплитуды, интенсивности. The technical effect of the invention is to increase the efficiency of processing fluid media by means of a more intense acoustic impact of the rotor on the medium being processed by vibrations in two planes of various shapes, frequencies, amplitudes, and intensities.

Сущность изобретения характеризуется следующей совокупностью существенных признаков, обеспечивающих достижение указанного эффекта тем, что в роторно-пульсационном акустическом аппарате, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, статор, на торце которого, обращенном к ротору, размещены коаксиальные цилиндры с проточными каналами, и ротор с набором коаксиальных цилиндров с проточными каналами, обращенными к статору, соединенный со ступицей упругими лопатками; согласно изобретению на роторе выполнены радиальные пазы в количестве, равном или кратном количеству упругих лопаток, соединяющих ротор со ступицей, усиливающие его веерообразные колебания. The invention is characterized by the following set of essential features, ensuring the achievement of this effect by the fact that in a rotary-pulsating acoustic apparatus containing a housing with inlet and outlet nozzles, a stator, at the end of which is facing the rotor, coaxial cylinders with flow channels, and a rotor with a set of coaxial cylinders with flow channels facing the stator, connected to the hub by elastic blades; according to the invention, radial grooves are made on the rotor in an amount equal to or a multiple of the number of elastic blades connecting the rotor to the hub, reinforcing its fan-shaped vibrations.

Кроме того, пазы выполнены под углом к радиусу в ту или другую сторону от него. In addition, the grooves are made at an angle to the radius in one direction or another from it.

Для усиления эффекта акустического воздействия пазы выполнены сквозными, разделяющими ротор на сегменты. To enhance the effect of acoustic exposure, the grooves are made through, dividing the rotor into segments.

Для интенсификации акустических колебаний ротора сквозные пазы выполнены на всю длину ротора, образуя отдельные секторы, не связанные друг с другом, соединяемые со ступицей упругими лопатками. To intensify the acoustic vibrations of the rotor, through grooves are made over the entire length of the rotor, forming separate sectors that are not connected to each other, connected to the hub by elastic blades.

Кроме того, для усиления эффекта сквозные пазы могут быть выполнены наклонно к плоскости вращения ротора. In addition, to enhance the effect, through grooves can be made obliquely to the plane of rotation of the rotor.

Для усиления колебательных процессов секторов ротора упругие лопатки, соединяющие их со ступицей, могут быть выполнены под углом к радиусу в ту или другую стороны. To enhance the oscillatory processes of the rotor sectors, the elastic blades connecting them to the hub can be made at an angle to the radius in one direction or another.

Для интенсификации колебательных движений секторов сквозные пазы могут быть расположены несимметрично относительно упругих лопаток, соединяющих отдельные секторы со ступицей. To intensify the oscillatory movements of the sectors, the through grooves can be located asymmetrically with respect to the elastic blades connecting the individual sectors with the hub.

Для расширения диапазона и форм акустических колебаний отдельных секторов ротора они установлены под углом к плоскости его вращения. To expand the range and forms of acoustic vibrations of individual sectors of the rotor, they are installed at an angle to the plane of its rotation.

Выполнение на роторе радиальных пазов в количестве, равном или кратном количеству упругих лопаток, соединяющих ротор со ступицей приводит к тому, что в этих местах жесткость диска ротора уменьшится, что приведет к увеличению амплитуды колебаний ротора при действии на него пульсирующих давлений и скорости потока обрабатываемой жидкости, а выполнение количества пазов на роторе, равным или кратным количеству упругих лопаток, соединяющих ротор со ступицей, приводит к рациональному использованию поверхности ротора, для его колебаний, т.к. количество пучностей и узлов (места с максимальными и нулевыми амплитудами) колебаний диска ротора будет кратным количеству упругих лопаток и пазов. Performing radial grooves on the rotor in an amount equal to or a multiple of the number of elastic blades connecting the rotor to the hub leads to a decrease in the stiffness of the rotor disk in these places, which will lead to an increase in the oscillation amplitude of the rotor under the action of pulsating pressures and the flow rate of the treated fluid , and the implementation of the number of grooves on the rotor equal to or a multiple of the number of elastic blades connecting the rotor with the hub, leads to the rational use of the surface of the rotor for its oscillations, because the number of antinodes and nodes (places with maximum and zero amplitudes) of the oscillations of the rotor disk will be a multiple of the number of elastic blades and grooves.

Выполнение пазов под углом к радиусу в ту или другую сторону будет максимально совпадать с характером и формами колебаний вращающегося диска. The execution of the grooves at an angle to the radius in one direction or another will maximally coincide with the nature and forms of vibrations of the rotating disk.

Выполнение пазов сквозными, разделяющими ротор на сегменты, в еще большей степени снизит жесткость диска ротора, что позволит, во-первых, увеличить амплитуду колебаний сегментов, и, во-вторых, повысить частоту этих колебаний. The implementation of the grooves through, dividing the rotor into segments, will further reduce the stiffness of the rotor disk, which will, firstly, increase the amplitude of oscillation of the segments, and, secondly, increase the frequency of these oscillations.

Выполнение сквозных пазов на всю длину ротора с образованием отдельных секторов, не связанных друг с другом, соединенных со ступицей только упругими лопатками, во-первых, еще больше увеличит амплитуду колебаний отдельных секторов, а, во-вторых, еще больше повысит частоту их собственных колебаний. Performing through grooves along the entire length of the rotor with the formation of separate sectors that are not connected to each other, connected to the hub only by elastic blades, firstly, will further increase the amplitude of oscillations of individual sectors, and, secondly, will further increase the frequency of their own vibrations .

Выполнение сквозных пазов наклонно к плоскости вращения ротора приводит к тому, что обрабатываемая жидкотекучая среда, находящаяся в этом наклонном пазе, будет оказывать на сектор гидродинамическую пульсирующую силу, одна из составляющей которой имеет осевую составляющую. Это приведет к тому, что в осевом направлении на секторы будет действовать пульсирующая возбуждающая сила, в результате чего секторы ротора будут совершать на упругих лопатках колебания и в осевом направлении. The implementation of through grooves inclined to the plane of rotation of the rotor leads to the fact that the processed fluid flow in this inclined groove will exert a hydrodynamic pulsating force on the sector, one of the components of which has an axial component. This will lead to the fact that in the axial direction the pulsating exciting force will act on the sectors, as a result of which the rotor sectors will oscillate on the elastic blades in the axial direction.

Выполнение упругих лопаток, соединяющих секторы со ступицей под углом к радиусу в ту или другую стороны, приводит к тому, что за счет центробежных сил, действующих на секторы, при вращении ротора на эти лопатки будет действовать изгибающий момент, стремящийся "вернуть" упругую лопатку к радиальному направлению (как бы "распрямить" лопатку). Этот изгибающий момент приведет к деформации упругой лопатки и, как следствие этого, к перемещению всего сектора, а т.к. все силы, возникающие в роторно-пульсационном аппарате (в области размещения ротора и статора), являются пульсирующими силами, то эти перемещения будут носить циклический характер, т.е. это все вызовет дополнительные колебания секторов ротора. The execution of elastic blades connecting the sectors with the hub at an angle to the radius in one direction or another leads to the fact that due to the centrifugal forces acting on the sectors, when the rotor rotates, the bending moment will act on these blades, trying to "return" the elastic blade to radial direction (as if to “straighten” the blade). This bending moment will lead to deformation of the elastic blade and, as a consequence of this, to the displacement of the entire sector, and since Since all the forces arising in the rotor-pulsation apparatus (in the area of the rotor and stator placement) are pulsating forces, these movements will be cyclical, i.e. all this will cause additional vibrations of the rotor sectors.

Выполнение сквозных пазов несимметрично относительно упругих лопаток, соединяющих отдельные секторы со ступицей, приводит к тому, что на лопатку, кроме растягивающей центробежной силы, будет действовать изгибающий момент этой силы, т.к. центр масс сектора смещен относительно упругой лопатки, а т. к. результирующая центробежная сила в роторно-пульсационном аппарате является пульсирующей силой, то и изгибающий момент, и, следовательно, перемещения секторов будут носить пульсирующий характер, т.е. они будут совершать колебательное движение. The implementation of the through grooves is asymmetric with respect to the elastic blades connecting the individual sectors with the hub, resulting in the bending moment of this force acting on the blade, in addition to the tensile centrifugal force, because the center of mass of the sector is displaced relative to the elastic blade, and since the resulting centrifugal force in the rotor-pulsating apparatus is a pulsating force, the bending moment and, therefore, the movements of the sectors will be pulsating, i.e. they will oscillate.

Установка отдельных секторов ротора под углом к плоскости его вращения приводит к тому, что, как и в предыдущих случаях, на секторы будет действовать гидродинамическая пульсирующая сила, одна из составляющих которой направлена вдоль оси вращения ротора (осевая составляющая), что приведет к колебательным движениям секторов в осевом направлении. The installation of individual sectors of the rotor at an angle to the plane of its rotation leads to the fact that, as in previous cases, a hydrodynamic pulsating force will act on the sectors, one of the components of which is directed along the axis of rotation of the rotor (axial component), which will lead to oscillatory movements of the sectors in the axial direction.

Существенными отличительными признаками изобретения являются: выполнение на диске ротора радиальных пазов в количестве, равном или кратном количеству упругих лопаток, соединяющих ротор со ступицей, выполнение пазов под углом к радиусу в ту или иную сторону, выполнение пазов сквозными, разделяющими ротор на сегменты, выполнение сквозных пазов на всю длину диска ротора, образуя отдельные секторы, не связанные друг с другом, соединяемые со ступицей упругими лопатками, выполнение сквозных пазов наклонно к плоскости вращения ротора, выполнение упругих лопаток, соединяющих секторы со ступицей под углом к радиусу в ту или иную стороны, выполнение сквозных пазов несимметрично относительно упругих лопаток, соединяющих отдельные секторы со ступицей, установка отдельных секторов ротора под углом к плоскости его вращения. The essential distinguishing features of the invention are: making radial grooves on the rotor disk in an amount equal to or a multiple of the number of elastic blades connecting the rotor to the hub, making grooves at an angle to the radius in one direction or another, making grooves through, dividing the rotor into segments, performing through grooves for the entire length of the rotor disk, forming separate sectors that are not connected to each other, connected to the hub by elastic blades, the through grooves are inclined to the plane of rotation of the rotor, the elastic blades connecting the sectors with the hub at an angle to the radius in one direction or another, the through grooves are asymmetrical with respect to the elastic blades connecting the individual sectors with the hub, the installation of individual sectors of the rotor at an angle to the plane of its rotation.

Сравнительный анализ предлагаемого изобретения с известными техническими решениями позволяет сделать вывод о новизне и соответствии условию изобретательского уровня предлагаемого изобретения. 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 the invention.

На фиг. 1 изображен продольный разрез аппарата с односторонним ротором и одним статором, пазы выполнены различной длины, на фиг. 2 изображен аппарат с двухсторонним ротором и двумя статорами, пазы выполнены различной длины, на фиг. 3 - тоже, что и на фиг. 2 - пазы выполнены сквозными и на всю длину, на фиг. 4 - сечение А-А фиг. 1, пазы выполнены симметрично, количество пазов равно количеству упругих лопаток, пазы могут быть прямоугольной, треугольной и т.д. формы, на фиг. 5 - сечение А-А фиг. 1, количество пазов кратно количеству упругих лопаток (12/4), пазы имеют разную длину, на фиг. 6 - сечения А-А фиг. 1, пазы имеют наклон на угол α относительно радиуса, углы α могут быть разные и наклон их может быть в другую сторону, на фиг. 7 - сечение А-А фиг. 1, пазы сквозные и наклонены к радиусу на угол α на фиг. 8 - тоже, что и на фиг. 5, но пазы сквозные, на фиг. 9 - сечение А-А фиг. 1, пазы сквозные, радиальные и их количество равно количеству упругих лопаток, на фиг. 10 - сечение Б-Б фиг. 2, пазы выполнены со стороны проточных каналов (коаксиальных цилиндров) ротора, имеют различную длину и наклонены к радиусу на угол α , на фиг. 11 - сечение А-А фиг. 1, пазы наклонные и их количество кратно числу упругих лопаток (2/4), на фиг. 12 - сечение А-А фиг. 1, пазы сквозные и выполнены под углом α к радиусу, на фиг. 13 - сечение В-В фиг. 3, пазы сквозные, выполнены на всю длину диска ротора под углом α к радиусу, количество пазов равно количеству упругих лопаток, на фиг. 14 - сечение В-В фиг. 3, пазы сквозные выполнены под разными углами α к радиусу и несимметрично относительно упругих лопаток ротора, на фиг. 15 - сечения Б-Б фиг. 2, пазы не сквозные, выполнены на всю длину, упругие лопатки ротора выполнены под углом α₁ к радиусу, на фиг. 16 - сечение В-В - фиг. 3 - тоже, что и на фиг. 15, но пазы сквозные, на фиг. 17 - вид Г фиг. 14 (повернуто на 180^o), пазы выполнены наклонно на угол β к плоскости вращения диска ротора, на фиг. 18 - вид Д фиг. 16 (повернуто на 180^o) секторы установлены под углом γ к плоскости вращения ротора.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a device with a one-sided rotor and one stator, the grooves are made of various lengths, in FIG. 2 shows a device with a two-sided rotor and two stators, grooves are made of various lengths, in FIG. 3 - same as in FIG. 2 - grooves are made through and through the entire length, in FIG. 4 is a section AA of FIG. 1, the grooves are made symmetrically, the number of grooves is equal to the number of elastic blades, the grooves can be rectangular, triangular, etc. form, in FIG. 5 is a section AA of FIG. 1, the number of grooves is a multiple of the number of elastic blades (12/4), the grooves have different lengths, in FIG. 6 is a section A-A of FIG. 1, the slots have an inclination at an angle α relative to the radius, the angles α can be different and their inclination can be in the other direction, in FIG. 7 is a section AA of FIG. 1, the grooves are through and inclined to the radius by an angle α in FIG. 8 is the same as in FIG. 5, but the grooves are through, in FIG. 9 is a section AA of FIG. 1, the grooves are through, radial and their number is equal to the number of elastic blades, in FIG. 10 is a section BB of FIG. 2, the grooves are made on the side of the flow channels (coaxial cylinders) of the rotor, have different lengths and are inclined to the radius by an angle α, in FIG. 11 is a section AA of FIG. 1, the slots are inclined and their number is a multiple of the number of elastic blades (2/4), in FIG. 12 is a section AA of FIG. 1, the grooves are through and made at an angle α to the radius, in FIG. 13 is a section BB of FIG. 3, the grooves are through, made for the entire length of the rotor disk at an angle α to the radius, the number of grooves is equal to the number of elastic blades, in FIG. 14 is a section BB of FIG. 3, the through grooves are made at different angles α to the radius and asymmetrically with respect to the elastic rotor blades, FIG. 15 is a section BB of FIG. 2, the grooves are not through, made to the full length, the elastic rotor blades are made at an angle α ₁ to the radius, in FIG. 16 is a cross-section BB — FIG. 3 - same as in FIG. 15, but the grooves are through, in FIG. 17 is a view D of FIG. 14 (rotated 180 ^° ), the grooves are made obliquely at an angle β to the plane of rotation of the rotor disk, in FIG. 18 is a view D of FIG. 16 (rotated 180 ^o ) sectors are set at an angle γ to the plane of rotation of the rotor.

Обозначения: стрелка с индексом "НВ" - направление вращения ротора, стрелка с индексом "НК" и знаками "+" и "-" - направление колебаний сегментов и секторов, стрелка с индексом "М" и знаком "+" и "-" - пульсирующий изгибающий момент, действующий на сегменты и секторы α - соответственно, угол наклона канавок к радиусу, α₁ - угол наклона упругих лопаток к радиусу, β - угол наклона канавок к плоскости вращения ротора, γ - угол наклона сектора к плоскости вращения ротора, индекс "рад" - радиальное направление (радиальная составляющая), индекс "тан" - тангенциальное направление (тангенциальная составляющая), индекс "ос" - осевое направление.Designations: arrow with the index "НВ" - direction of rotation of the rotor, arrow with the index "НК" and signs "+" and "-" - direction of oscillation of segments and sectors, arrow with the index "M" and the sign "+" and "-" is the pulsating bending moment acting on the segments and sectors α, respectively, the angle of inclination of the grooves to the radius, α ₁ is the angle of inclination of the elastic blades to the radius, β is the angle of inclination of the grooves to the plane of rotation of the rotor, γ is the angle of inclination of the sector to the plane of rotation of the rotor, index "rad" - radial direction (radial component), index "tan" - tangential th direction (tangential component), the index of "wasps" - the axial direction.

Аппарат содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 установлен статор 4 (один или два см. фиг. 1, 2 и 3), на торце которого размещены коаксиальные цилиндры 5 с проточными каналами 6. С зазором к статору 4 установлен ротор 7 (выполненный, например, из титанового сплава), который крепится на валу 8 с помощью упругих лопаток 9 и ступицы 10. На торце (см. фиг. 2, 3) ротора 7, обращенном к статору 4, расположены коаксиальные цилиндры 11 с проточными каналами 12. Например (см. фиг. 1), на противоположном коаксиальным цилиндрам 11 торце ротора 7 выполнены радиальные пазы 13. Пазы 13 могут быть не сквозными (см. фиг. 1 - 16) и сквозными. Они могут быть выполнены различной длины (см. фиг. 1 - 10), в различном сочетании и различном расположении. Сквозные пазы 13, выполненные не на всю длину диска ротора 7, образуют сегменты 14 (см. фиг. 8, 9, 12), а выполненные на всю длину ротора 7 образуют отдельные секторы 15, связанные со ступицей 10 упругими лопатками 9 (см. фиг. 3, 13, 14, 16). Упругие лопатки 9 могут быть расположены радиально (см. фиг. 13, 14) или под углом α₁ к радиусу в ту или другую стороны (см. фиг. 15, 16). Расположение сквозных пазов 13, выполненных на всю длину ротора 7, может быть симметричным (см. фиг. 13) и не симметричным относительно упругой лопатки 9, соединяющей сектор 15 со ступицей 10 (см. фиг. 14).The apparatus comprises a housing 1 with input 2 and output 3 nozzles. A stator 4 is installed in the housing 1 (one or two see Figs. 1, 2 and 3), on the end of which there are coaxial cylinders 5 with flow channels 6. With a gap to the stator 4, a rotor 7 (made, for example, of titanium alloy) is installed , which is mounted on the shaft 8 using elastic blades 9 and the hub 10. At the end (see Fig. 2, 3) of the rotor 7, facing the stator 4, there are coaxial cylinders 11 with flow channels 12. For example (see Fig. 1 ), on the opposite end of the rotor 7 the end of the rotor 7 has radial grooves 13. The grooves 13 may not be through (see Fig. 1 - 16) and through. They can be made of various lengths (see Figs. 1-10), in various combinations and in different locations. Through grooves 13, not made to the full length of the rotor disk 7, form segments 14 (see Figs. 8, 9, 12), and the entire length of the rotor 7 to form separate sectors 15 connected to the hub 10 by elastic blades 9 (see Fig. 3, 13, 14, 16). The elastic blades 9 can be located radially (see Fig. 13, 14) or at an angle α ₁ to the radius in one direction or another (see Fig. 15, 16). The location of the through grooves 13 made over the entire length of the rotor 7 can be symmetrical (see Fig. 13) and not symmetrical with respect to the elastic blade 9 connecting the sector 15 with the hub 10 (see Fig. 14).

Роторно-пульсационный акустический аппарат работает следующим образом. Через входной патрубок 2 обрабатываемая жидкотекучая среда (фотографические эмульсии и дисперсии; пищевые продукты: молоко, промежуточные продукты при производстве спирта; лекарственные и парфюмерные препараты; нефть и нефтепродукты, лаки и краски; ингредиенты, участвующие в звукохимических реакциях и т. д. ) поступает в корпус аппарата 1. Под действием центробежных сил, создаваемых элементами конструкции вращающегося ротора 7 - упругими лопатками 9, стенками проточных каналов 12 коаксиальных цилиндров 11, жидкотекучая среда движется в аппарате в радиальном направлении, проходя последовательно через проточные каналы 6 коаксиальных цилиндров 5 статора 4 и проточные каналы 12 коаксиальных цилиндров 11 ротора 7, где она подвергается гидромеханическому воздействию, приводящему к перемешиванию, растворению, гомогенизации, диспергированию и т.д. Одновременно с этим, на жидкотекучую среду оказывает акустическое воздействие ротор 7, совершающий веерные колебания в осевом направлении, эти колебания значительно усиливаются благодаря наличию выполненных на диске ротора 7 радиальных пазов 13, которые снижают жесткость диска ротора 7, в местах их расположения, что приводит к увеличению амплитуды колебания диска ротора 7. Выполнение пазов 13 различными по длине, взаимному расположению, под углами α к радиусу в ту или другую сторону позволяет достичь различных по форме, амплитуде, частоте, интенсивности колебаний различных участков диска ротора 7. Выполнение пазов 13 сквозными различной длины, различного расположения позволяет получить на диске ротора 7 различные сегменты 14, обладающие различными формами, частотами и амплитудами колебаний, что значительно расширяет функциональные возможности аппарата, делая его пригодным для применения в очень широком спектре технологических процессов. Выполнение сквозных пазов 13 на всю длину диска ротора 7 позволяет еще больше изменить акустические свойства ротора 7, благодаря секторам 15, частоты собственных колебаний которых выше частот собственных колебаний целого диска ротора. В том случае, когда количество сквозных пазов 13 совпадает с количеством упругих лопаток 9, секторы 15 связаны со ступицей 10 только посредством упругих лопаток 9. Это приводит к тому, что колебания секторов 15 осуществляются на упругой лопатке 9 относительно вращающихся ступицы 10 и вала 8, а также относительно статора 4. При этом секторы 15 совершают сложные пространственные колебательные движения под действием пульсирующих моментов "+М", "-М" (фиг. 13, 14), а также, как показано на фиг. 17 ("+НКос", "-НКос"), колеблясь как тело, консольно защемленное в ступице 10 на упругой лопатке 9. При этом частотный спектр излучаемых секторами 15 акустических колебаний шире и интенсивнее, чем в известных технических решениях. Все колебательные процессы в роторно-пульсационных аппаратах обусловлены пульсациями давления, скорости в обрабатываемой жидкотекучей среде. В том случае, если упругие лопатки 9 выполнены под углом α₁ к радиусу в ту или иную стороны, а также выполнение сквозных пазов 13 несимметрично относительно упругих лопаток 9 приводит к тому что наряду, с пульсирующей растягивающей силой, приводящей к колебаниям "+НКрад" и "-НКрад", действующей на упругую лопатку 9, на нее действует и изгибающий момент М, деформирующий упругую лопатку 9 в плоскости вращения ротора, а т.к. этот момент, как и сила, является пульсирующим, то и деформация будет пульсирующей, т.е. секторы 15 будут совершать колебания в плоскости вращения ротора от действия момента М (см. фиг. 16). Эти же колебания будут совершать секторы 15 и в том случае, когда они расположены симметрично относительно упругих лопаток 9, т.к. на стенки их проточных каналов 12 коаксиальных цилиндров 11 действуют пульсирующие результирующие силы гидродинамического сопротивления, оказываемого обрабатываемой жидкотекучей средой. Выполнение сквозных пазов 13 под углом β к плоскости вращения диска ротора 7, а также установка отдельных секторов 15 под углом γ к плоскости вращения ротора 7 приводит к тому, что гидродинамическая составляющая, действующая на стенку сквозного паза 13 или на всю поверхность сектора 15 (осевая составляющая), приводит к дополнительному колебательному движению секторов 15 в осевом направлении НКос и тангенциальном направлении НКтан (см. фиг. 17, 18), при этом силы в том и другом случае разные по величине из-за разности в размерах поверхностей, на которые они действуют, что, соответственно, приводит к различным амплитудам этих колебаний. Через выходной патрубок 3 отработанная жидкотекучая среда покидает аппарат. Все это позволяет повысить мощность акустического излучения, создаваемого в аппарате, за счет увеличения амплитуды колебаний ротора, повысить частоту этого излучения. Предлагаемое устройство работает при изменяемой частоте вращения ротора в пределах 800 - 12000 об/мин, излучаемых акустических частотах 100 Гц - 100 кГц, интенсивности акустического излучения до 350 Вт/см², что увеличивает его функциональные возможности.Rotary-pulsed acoustic apparatus operates as follows. Through the inlet pipe 2, the processed fluid medium (photographic emulsions and dispersions; food products: milk, intermediates in the production of alcohol; pharmaceuticals and perfumes; oil and oil products, varnishes and paints; ingredients involved in sound chemical reactions, etc.) into the apparatus body 1. Under the action of centrifugal forces created by the structural elements of the rotating rotor 7 — elastic blades 9, the walls of the flow channels 12 of the coaxial cylinders 11, the fluid medium moves into the apparatus ate in the radial direction, passing successively through the flow channels 6 coaxial cylinders 4 and 5 of the stator flow passages 12 coaxial cylinders 11 of the rotor 7, where it is subjected to hydromechanical effects, leading to mixing, dissolution, homogenization, dispersion, etc. At the same time, the rotor 7, which carries out fan vibrations in the axial direction, exerts an acoustic effect on the fluid medium; these vibrations are significantly enhanced due to the presence of radial grooves 13 made on the rotor disk 7, which reduce the stiffness of the rotor disk 7 at their locations, which leads to increase the amplitude of oscillation of the rotor disk 7. The grooves 13 are different in length, relative to each other, at angles α to a radius in one direction or another, which allows to achieve different in shape, amplitude, frequency, and the intensity of the vibrations of different sections of the rotor disk 7. The execution of the grooves 13 through various lengths, different locations allows you to get on the rotor disk 7 different segments 14 having different shapes, frequencies and amplitudes of oscillations, which greatly expands the functionality of the apparatus, making it suitable for use in very a wide range of technological processes. The implementation of through grooves 13 for the entire length of the rotor disk 7 allows you to further change the acoustic properties of the rotor 7, thanks to sectors 15, the natural frequencies of which are higher than the natural frequencies of the entire rotor disk. In the case when the number of through grooves 13 coincides with the number of elastic blades 9, sectors 15 are connected to the hub 10 only by means of elastic blades 9. This leads to the fact that the vibrations of the sectors 15 are carried out on the elastic blade 9 relative to the rotating hub 10 and shaft 8, and also with respect to the stator 4. In this case, the sectors 15 make complex spatial oscillatory movements under the action of pulsating moments "+ M", "-M" (Figs. 13, 14), and also, as shown in Figs. 17 ("+ NKos", "-NKos"), oscillating like a body, cantilevered in a hub 10 on an elastic blade 9. Moreover, the frequency spectrum of acoustic oscillations emitted by sectors 15 is wider and more intense than in the known technical solutions. All oscillatory processes in rotary-pulsating apparatuses are caused by pulsations of pressure and velocity in the processed fluid medium. In the event that the elastic blades 9 are made at an angle α ₁ to the radius in one direction or another, as well as the through grooves 13 are asymmetric with respect to the elastic blades 9, this leads to the fact that along with the pulsating tensile force leading to oscillations "+ NKrad" and "-nakrad" acting on the elastic blade 9, it acts and bending moment M, deforming the elastic blade 9 in the plane of rotation of the rotor, and since this moment, like the force, is pulsating, then the deformation will be pulsating, i.e. sectors 15 will oscillate in the plane of rotation of the rotor from the action of the moment M (see Fig. 16). The same oscillations will be made by sectors 15 even when they are located symmetrically with respect to the elastic blades 9, because the walls of their flow channels 12 of the coaxial cylinders 11 are affected by the pulsating resulting forces of hydrodynamic resistance exerted by the processed fluid medium. The implementation of the through grooves 13 at an angle β to the plane of rotation of the disk of the rotor 7, as well as the installation of individual sectors 15 at an angle γ to the plane of rotation of the rotor 7 leads to the fact that the hydrodynamic component acting on the wall of the through groove 13 or on the entire surface of the sector 15 (axial component), leads to an additional oscillatory movement of sectors 15 in the axial direction of the NKos and the tangential direction of NKtan (see Fig. 17, 18), while the forces in both cases are different in size due to the difference in the size of the surfaces on which e they operate, which accordingly leads to different amplitudes of these oscillations. Through the outlet pipe 3, the spent fluid flows out of the apparatus. All this allows you to increase the power of acoustic radiation generated in the apparatus by increasing the amplitude of the oscillations of the rotor, to increase the frequency of this radiation. The proposed device operates at a variable rotor speed in the range of 800 - 12000 rpm, emitted acoustic frequencies of 100 Hz - 100 kHz, the intensity of acoustic radiation up to 350 W / cm ² , which increases its functionality.

Эффект использования изобретения достигается за счет увеличения доли акустического воздействия со стороны ротора на обрабатываемую жидкотекучую среду, за счет расширения частотного спектра акустического излучения, повышения частоты акустического излучения, увеличения интенсивности этого излучения, что позволяет расширить технологические возможности применения роторно-пульсационного акустического аппарата в различных отраслях народного хозяйства, повысить его эффективность в части диспергирования, стерилизации и т.д. The effect of using the invention is achieved by increasing the share of acoustic impact from the rotor on the processed fluid medium, by expanding the frequency spectrum of acoustic radiation, increasing the frequency of acoustic radiation, increasing the intensity of this radiation, which allows to expand the technological possibilities of using a rotary-pulsating acoustic apparatus in various industries national economy, increase its effectiveness in terms of dispersion, sterilization, etc.

Claims

1. Rotary-pulsating acoustic apparatus for processing fluid, containing a housing with inlet and outlet nozzles, a stator, at the ends of which are facing the rotor, are placed coaxial cylinders with flow channels and a rotor with a set of coaxial cylinders with flow channels at the ends facing a stator connected to the hub by means of elastic blades, characterized in that the rotor has radial grooves in an amount equal to or a multiple of the number of elastic blades connecting the rotor to the hub.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the grooves are made through.

3. The apparatus according to claim 2, characterized in that the through grooves are made over the entire length of the rotor, forming separate sectors that are not connected to each other, connected to the hub by elastic blades.

4. The apparatus according to one of claims 2 and 3, characterized in that the through grooves are made obliquely to the plane of rotation of the rotor.

5. The apparatus according to one of claims 1 to 4, characterized in that the elastic blades connecting the sectors of the rotor with the hub are made at an angle to the radius in one direction or another.

6. The apparatus according to one of paragraphs.2 to 5, characterized in that the through grooves are located asymmetrically relative to the elastic blades connecting the individual sectors with the hub.

7. The apparatus according to claim 3, characterized in that the individual sectors of the rotor are installed at an angle to the plane of its rotation.

8. A rotary-pulsating acoustic apparatus for processing liquid fluids, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a stator, at the ends of which are facing the rotor, coaxial cylinders with flow channels and a rotor with a set of coaxial cylinders with flow channels at the ends facing a stator connected to the hub by means of elastic blades, characterized in that the rotors are made at an angle to the radius of the grooves in an amount equal to or a multiple of the number of elastic blades connecting the rotor to the hub.

9. The apparatus of claim 8, characterized in that the grooves are made through.

10. The apparatus according to claim 9, characterized in that the through grooves are made over the entire length of the rotor, forming separate sectors that are not connected to each other, connected to the hub by elastic blades.

11. The apparatus according to one of paragraphs.9 and 10, characterized in that the through grooves are made obliquely to the plane of rotation of the rotor.

12. The apparatus according to one of paragraphs.8 to 11, characterized in that the elastic blades connecting the sectors of the rotor with the hub are made at an angle to the radius in one direction or another.

13. The apparatus according to one of claims 9 to 12, characterized in that the through grooves are located asymmetrically with respect to the elastic blades connecting the individual sectors with the hub.

14. The apparatus of claim 10, characterized in that the individual sectors of the rotor are installed at an angle to the plane of its rotation.