RU2179896C2

RU2179896C2 - Rotor-pulsed apparatus

Info

Publication number: RU2179896C2
Application number: RU2000110817/28A
Authority: RU
Inventors: А.И. Зимин; М.А. Промтов; М.В. Монастырский
Original assignee: Тамбовский государственный технический университет
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2002-02-27

Abstract

FIELD: chemical, petroleum, pharmaceutical, food-processing industry, mechanical engineering. SUBSTANCE: rotor-pulsed apparatus has housing incorporating axially arranged rotor and stator with two cylindrical side walls having through radial openings. Channels in stator outer wall are axially aligned along radial axis with channels in stator inner wall. Channels in rotor outer wall are offset relative to channels in inner rotor wall for value, which is selected within the range of a/4-3a/4 circumferentially of rotation direction of rotor, where a is width of channels in rotor and stator. EFFECT: wider operational capabilities and increased efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, нефтяной, фармацевтической, пищевой, машиностроительной, горно-добывающей и других отраслях промышленности для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов. The invention relates to a device for creating pulsed oscillations in a flowing liquid medium and can be used in chemical, oil, pharmaceutical, food, engineering, mining and other industries for carrying out and intensification of various physicochemical, hydromechanical and heat and mass transfer processes.

Известна динамическая сирена, содержащая входной и выходной патрубки, ротор и статор, выполненные в виде тел вращения и снабженные отверстиями, причем отверстия в статоре расположены по образующей, а в роторе сдвинуты по дуге его внешней поверхности на постоянную величину (а.с. 732026, СССР, МКИ В 06 В 1/20. Динамическая сирена). Known dynamic siren containing inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator, made in the form of bodies of revolution and provided with holes, and the holes in the stator are located along the generatrix, and in the rotor are shifted along the arc of its outer surface by a constant value (a.s. 732026, USSR, MKI V 06 V 1/20. Dynamic siren).

Известен роторный аппарат, содержащий роторный и статорный диски с зубчатыми элементами, размещенными по чередующимся концентрическим окружностям, причем зубчатые элементы одного из дисков выполнены со смещением по концентрическим окружностям на угол α = 2π/m•n, где m - число секторов, образуемых элементами на соответствующем диске, n - число концентрических окружностей соответствующего диска (а.с. 921611, СССР, кл. В 01 F 7/26. Роторный аппарат). A rotary apparatus is known comprising rotor and stator disks with gear elements arranged in alternating concentric circles, the gear elements of one of the disks being displaced along concentric circles by an angle α = 2π / m • n, where m is the number of sectors formed by elements on corresponding disk, n is the number of concentric circles of the corresponding disk (AS 921611, USSR, class B 01 F 7/26. Rotary apparatus).

Недостатком данных устройств является недостаточная обоснованность величины смещения каналов относительно друг друга. The disadvantage of these devices is the lack of validity of the displacement of the channels relative to each other.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы аппарата. The technical task of the invention is to increase the efficiency of the apparatus.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в роторно-импульсном аппарате, содержащем корпус, коаксильно установленные в корпусе ротор и статор с двумя цилиндрическими боковыми стенками, в которых выполнены сквозные радиальные каналы, причем каналы во внешней стенке статора соосны вдоль радиальной оси с каналами во внутренней стенке статора, а каналы во внешней стенке ротора выполнены со сдвигом относительно каналов во внутренней стенке ротора, выбираемом из интервала (a/4-3a/4) в окружном направлении в сторону вращения ротора, где a - ширина каналов ротора и статора. The object of the invention is achieved in that in a rotary-pulse apparatus comprising a housing, a rotor and a stator coaxially mounted in the housing with two cylindrical side walls in which through radial channels are made, and the channels in the outer wall of the stator are aligned along the radial axis with the channels in the inner wall of the stator, and the channels in the outer wall of the rotor are shifted relative to the channels in the inner wall of the rotor, selected from the interval (a / 4-3a / 4) in the circumferential direction in the direction of rotation rotor, where a is the width of the channels of the rotor and stator.

На фиг. 1 показан общий вид аппарата, продольный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 представлен характер зависимости от времени гидравлического сопротивления пары ближайших друг к другу в данный момент времени каналов ротора и статора и отмечены характерные моменты времени. Данная пара каналов называется прерывателем. На оси времени отмечены следующие характерные моменты времени (фиг.3): t₀ - начальный момент времени, соответствующий максимальному значению коэффициента гидравлического сопротивления системы двух каналов, другими словами, стартовый момент, начиная с которого коэффициент гидравлического сопротивления прерывателя начинает уменьшаться; t₁ - момент, соответствующий минимальному (изо всех возможных при данных величинах зазора и ширины каналов) значению коэффициента гидравлического сопротивления; t₂ - момент, соответствующий первой четверти интервала времени, когда коэффициент гидравлического сопротивления увеличивается; t₃ - момент, соответствующий середине интервала времени, в течение которого коэффициент гидравлического сопротивления увеличивается; t₄ - момент, соответствующий трем четвертям интервала времени, в течение которого коэффициент гидравлического сопротивления увеличивается; t₅ - момент, соответствующий окончанию интервала времени, в течение которого коэффициент гидравлического сопротивления увеличивается, в этот момент времени коэффициент гидравлического сопротивления прерывателя снова достигает максимального значения.In FIG. 1 shows a general view of the apparatus, a longitudinal section; figure 2 is a cross section aa in figure 1; figure 3 shows the nature of the time dependence of the hydraulic resistance of the pair of rotor and stator channels closest to each other at a given time, and characteristic times are noted. This pair of channels is called a chopper. The following characteristic time points are marked on the time axis (Fig. 3): t ₀ is the initial time moment corresponding to the maximum value of the hydraulic resistance coefficient of the system of two channels, in other words, the starting moment, starting from which the hydraulic resistance coefficient of the interrupter begins to decrease; t ₁ is the moment corresponding to the minimum (of all possible values for the gap and channel widths) of the hydraulic resistance coefficient; t ₂ is the moment corresponding to the first quarter of the time interval when the coefficient of hydraulic resistance increases; t ₃ is the moment corresponding to the middle of the time interval during which the coefficient of hydraulic resistance increases; t ₄ is the moment corresponding to three quarters of the time interval during which the coefficient of hydraulic resistance increases; t ₅ - the moment corresponding to the end of the time interval during which the coefficient of hydraulic resistance increases, at this point in time the coefficient of hydraulic resistance of the chopper again reaches its maximum value.

Аппарат содержит корпус 1 (фиг.1), рабочую камеру 2, концентрично установленные в корпусе 1 неподвижный полый статор 3 с двумя боковыми стенками 4 и 5 с каналами соответственно 6 и 7, выполненный с возможностью вращения полый ротор 8 с двумя боковыми стенками 9 и 10 с каналами соответственно 11 и 12, вал ротора 13, входной 14 и выходной 15 патрубки, входную полость 16, при этом каналы 11 в боковой стенке 9 ротора 8 выполнены со сдвигом, равным a/2 в направлении вращения ротора относительно каналов 12 в боковой стенке 10 ротора 8, где a - угловая ширина каналов ротора и статора. The apparatus comprises a housing 1 (FIG. 1), a working chamber 2, a fixed hollow stator 3 with two side walls 4 and 5 with channels 6 and 7, respectively, mounted concentrically in the housing 1, rotatable hollow rotor 8 with two side walls 9 and 10 with channels 11 and 12, respectively, a rotor shaft 13, an input 14 and an output 15 nozzles, an input cavity 16, while the channels 11 in the side wall 9 of the rotor 8 are made with a shift equal to a / 2 in the direction of rotation of the rotor relative to the channels 12 in the side the wall 10 of the rotor 8, where a is the angular width of the channels of the rotor and stator.

Аппарат работает следующим образом. Жидкая смесь подается по входному патрубку 14 во входную полость 16, далее через каналы 12 ротора 8 и каналы 7 статора 3, проходит через канал 11 ротора 8 и канал 6 статора 3 и выводится в рабочую камеру 2. В процессе перемещения обрабатываемой жидкости по каналам ротора и статора при расположении каналов 7 и 12 в боковых стенках ротора 8 напротив друг друга, каналы 11 в боковой стенке 9 ротора 8 и каналы 6 в боковой стенке ротора 4 статора 3 расположатся так, как показано на фиг.2, т. е. правый край канала 6 статора совпадает с серединой канала 11 ротора - это соответствует взаимному расположению каналов ротора и статора на фиг.3 (положение, соответствующее моменту времени t₃). При этом на этапе возрастания гидравлического сопротивления (т.е. в интервале времени от t₁ до t₅) жидкость, протекающая по каналам 6 и 11, получает дополнительное воздействие давления от внешнего источника (насоса), передаваемого через совмещенные каналы 12 ротора 8 и каналы 7 статора 3. Поэтому влияние увеличивающегося гидравлического сопротивления (на этапе от t₁ до t₅ на фиг.3) ослабляется, и при течении обрабатываемой среды через каналы она дополнительно разгоняется, а генерируемые при таком разгонно-тормозном течении импульсы ускорения и давления увеличиваются. Этот эффект максимален при соблюдении условия, при котором каналы во внешней боковой стенке ротора выполнены со сдвигом, равным а/2 в направлении вращения ротора, где а - угловая ширина каналов ротора и статора. Такой сдвиг соответствует взаимному расположению каналов ротора и статора в момент времени t₃ на фиг.3.The device operates as follows. The liquid mixture is fed through the inlet pipe 14 to the inlet cavity 16, then through the channels 12 of the rotor 8 and the channels 7 of the stator 3, passes through the channel 11 of the rotor 8 and channel 6 of the stator 3 and is discharged into the working chamber 2. In the process of moving the processed fluid through the channels of the rotor and the stator when the channels 7 and 12 are located in the side walls of the rotor 8 opposite each other, the channels 11 in the side wall 9 of the rotor 8 and the channels 6 in the side wall of the rotor 4 of the stator 3 are located as shown in Fig. 2, i.e., the right the edge of the stator channel 6 coincides with the middle of the rotor channel 11 - this is corresponds to the mutual arrangement of the channels of the rotor and stator in figure 3 (the position corresponding to the time t ₃ ). In this case, at the stage of increasing hydraulic resistance (i.e., in the time interval from t ₁ to t ₅ ), the fluid flowing through channels 6 and 11 receives additional pressure from an external source (pump) transmitted through the combined channels 12 of the rotor 8 and channels 7 of the stator 3. Therefore, the effect of increasing the hydraulic resistance (in step from t ₁ to t ₅ in Figure 3) is weakened, and during processing medium through the channels it accelerates further, as generated by such Dispersal-deceleration pulses during acceleration and d detecting increased. This effect is maximum under the condition that the channels in the outer side wall of the rotor are made with a shift equal to a / 2 in the direction of rotation of the rotor, where a is the angular width of the channels of the rotor and stator. This shift corresponds to the relative position of the channels of the rotor and stator at time t ₃ in figure 3.

При иной величине сдвига, но не выходящей за пределы интервала (а/4-3a/4), что соответствует моментам времени, укладывающимся в интервале времени (t₂, t₄), влияние сдвигового (сдвинутого) расположения каналов несколько снижается, но остается существенным (максимальное значение скорости, достигаемое благодаря "сдвинутому" расположению каналов в стенках ротора и статора уменьшается не более чем на 15-20%).With a different amount of shear, but not outside the interval (a / 4-3a / 4), which corresponds to time instants falling within the time interval (t ₂ , t ₄ ), the effect of the shear (shifted) arrangement of channels somewhat decreases, but remains significant (the maximum value of the speed achieved due to the "shifted" arrangement of the channels in the walls of the rotor and stator decreases by no more than 15-20%).

В результате жидкая смесь подвергается воздействию импульсов давления, способствующих интенсификации физико-химических процессов в обрабатываемой жидкости. As a result, the liquid mixture is exposed to pressure pulses that contribute to the intensification of physico-chemical processes in the treated fluid.

Claims

A rotary-pulse apparatus comprising a housing, a rotor and a stator coaxially mounted in the housing with two cylindrical side walls, in which through radial channels are made, characterized in that the channels in the outer wall of the stator are aligned along the radial axis with the channels in the inner wall of the stator, and the channels in the outer wall of the rotor are made with a shift relative to the channels in the inner wall of the rotor, selected from the interval (a / 4-3a / 4) in the circumferential direction in the direction of rotation of the rotor, where a is the width of the channels of the rotor and stator.