Гидродинамический излучатель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s- В 01 F 7/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЁЛЬСТВУ...,-. 1 (21) 4811181/26. (22) 06.04.90 (46) 15.08.92. Бюл. N 30 (71) Производственное объединение "Минский тракторный завод им. В. И. Ленина" (72) С. Ф, Кукин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1219125, кл, В 01 F 7/28, 1984. (54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧА-.

ТЕЛЬ (57) Изобретение предназначено для диспергирования и перемешивания при прйготовлении СОЖ и других технологических жидкостей из трудносмешиваемь х KQMlloнентов. Цель изобретения — повышение эффективности процесса обработки среды, Гидродинамический излучатель содержит . равное количество концентрично расположенных цилиндров ротора 2 и GTàòîðà 3

2 равным количеством одинаковых прорезей, выполненных в поперечном сечении с наклоном в противоположные стороны под углом а =arctg а/2wb+(2n-1)d. При этом прорези в цилиндрах выполнены под углом к радиальному направленйю, а их высота параллельна оси излучателя. Прореэи в дисках 6 и 7 по высоте выполнены в радиальном направлении, под углом а к оси излучателя, Прорези в дисках смещены относительно прорезей цилиндров на угол ф=л(0,017452.z), на верхнем диске установлены плоские радиальные нагнетающие лопасти 14 под углом (90 - а) к оси излучателя, где а- ширина прорезей, Ь вЂ” толщина сте- . нок цилиндров и дисков; б — зазор между цилиндрами, и — число цилиндров или дис- Я ков в роторе или статоре, й- число Нфофезей в роторе или статоре, 1 табл., 4 ил.

1754195

10

20

30

40

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, гомогенизации и диспергирования суспензий, виброперемешивания при закалке стальных изделий и может быть использовано в машиностроительной, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому является гидродинамический излучатель, содержащий равное количество концентрично расположенных с одинаковым зазором чередующихся цилиндров ротора и статора с равйым количеством одинаковых прорезей, выполненных в поперечном сечении с наклоном в противоположные стороны под углом а =arctga/2ub+(2n — 1)d, образованным пересечением плоскости симметрии проре.зи с радиальной плоскостью на середине между наружным и внутренним цилиндрами, где a — ширина прорезей в цилиндрах;

Ь вЂ” толщийа стейки цилиндров; d — зазор между цилиндрами; n — число цилиндров в роторе или в статоре.

Однако данным излучателем нельзя качественно и эффективно диспергировать и перемешивать различйые жйдкие и вязкие вещества в большом объеме за небольшой период времени, так как радиальное направление (вибрирующих) потоков не обеспечивает циркуляцию веществ из различных застойных зон обрабатываемого объема в зону обработки излучателя, а для улучшения качества обработки требуется многократное прокачивание веществ через излучатель.

Кроме того. при работе излучателя генерируются значительные акустические шумы (до 100 дБ), что требует применейия специальных шумоизолирующих устройств на оборудовании, а персоналу — средств защиты от шума.

Цель изобретения —. повышение эффективности процесса и снижение уровня генерируемых шумов.

Поставленная цель достигается тем, что в гидродинамическом излучателе, содержащем равное количество концентрично расположенных с одинаковым зазором чередующихся цилиндров ротора и статора с равным количеством одинаковых проре-. зей, выполненных в поперечном сечении с наклоном в противоположные стороны под а

" " " """2тГ-т7ъ тат а """ ванным пересечением плоскости симметрии прорезй с радиальной плоскостью на середине расстояния между наружным и внутренним цилиндрами, где а — ширина прорезей в цилиндрах; b — толщина стенки цилиндров. d — зазор между цилиндрами; п — число цилиндров ротора или статора;излучатель в нижней части снабжен закрепленными к ротору дисками, чередующиеся с таким количеством дисков, закрепленных к статору, в дисках выполнены радиальные прорези в поперечном сечении с наклоном к оси излучателя под углом а в противоположные стороны и длиной, равной высоте прорезей в цилиндрах ротора и статора, ширина прорезей в дисках, толщина дисков, зазор между дисками и число дисков ротора и статора выполнены соответственно равными ширине прорезей, толщине цилиндров, зазоров между цилиндрами и числу цилиндров в роторе и статоре, причем в верхнем диске ротора по длине прорезей в радиальном направлении установлены плоские лопасти под углом (90 — а) к плоскости диска, а прорези дисков смещены относительно прорезей цилиндров на угол сектора р, который равен

Л

ЩИ745 2 где z — количество прорезей в цилиндрах и дисках.

Повышение эффективности процесса при использовании предлагаемого изобретения достигается эа счет непрерывной во времени двухкратной обработки веществ за один цикл их прохождения через излуча. тель, от чего не только повышается степень дисперсности обрабатываемых веществ, но и производительность обработки.

Снижение уровня генерируемых акустических шумов в предлагаемом излучателе достигается за счет сдвига по фазе на 180 всех гармонических составляющих спектра шума. генерируемого дисками относительно всех гармонических составляющих спек-. тра шума, генерируемого цилиндрами, тем самым эти составляющие спектра шума взаимно компенсируют одни других и остаются только постоянные составляющие, которые по уровню шума составляют в сумме не более 50%.

На фиг. 1 изображен гидродинамический излучатель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1, при совмеще нии прорезей цилиндров, обеспечивающих генерацию ими высокочастотных колебаний; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1, при совмещении прорезей дисков, обеспечивающих генерацию ими высокочастотных колебаний со сдвигом по фазе на угол рот колебаний, создаваемых цилиндрами; на фиг. 4 — форма и взаимное расположение пульсации генерируемого шума дисками и цилиндрами излучателя.

1754195

Гидродинамический излучатель содержит корпус 1, концентрично расположенные с одинаковым зазором, чередующими цилиндры 2 ротора и стэтора 3, с равным количеством одинаковых прорезей 4 и 5, а 5 также чередующиеся с одинаковым зазором диски 6 ротора и 7 статора с таким же количеством и по форме прорезей 8 и 9, При этом прорези цилиндров наклонены под углОм а к радиальному направлению в разные сто- 10 роны, в роторе относительно стэтора и по глубине прорези расположены параллельно оси излучателя, а прорези дисков наклонены под углом а к оси излучателя в разные стороны в роторе относительно статора и по 15 глубине прорези дисков расположены в ра диальном направлении; Цилиндры 2 и диски

6 ротора закреплены на валу 10 гидродинамического излучателя, Вал 10 получает вращение от вала 11 привода 12, с которым он 20 соединен помощью муфты 13. Внутри ротора между цилиндрами 2 и валом 6 установлены криволинейные нагнетающие лопасти

14, а на дисках ротора со стороны наружного цилиндра 3 статора 4 на верхний диск 6 25 .ротора установлены в радиальном направлении плоские нагнетающие лопасти 15 под углом (90Π— а) к оси излучателя.

Гидродинамический излучател ь работает следующим образом. 30

Крутящий момент от вала 11 привода 12 передается через муфту 13 на вал 16 гидродинамического излучателя. Вращением ротора обрабатываемые вещества засасываются внутрь излучателя и под воз- 35 действием центробежных сил и напора, создаваемого лопастями 14 ротора, проходят через прорези 4 ротора и прорези 5 статора, где подвергаются мощному акустическбму и механическому воздействию и происходит 40 предварительное диспергирование и дробление компонентов обрабатываемых веществ, попадают в зону плоских радиальных лопастей 15. Под воздействием рабочих поверхностей лопастей 15 и избы- 45 точного давления. созданного лопастями

14, вещества проходят через прорези 8 дисков ротора и 9 дисков статора, где после перемешивания лопастями 15 еще раз подвергаются такому же по эффективности аку- 50 стическому и механическому воздействию. что и в цилиндрах. Опережение, совмещения прорезей цилиндров во времени относительно совмещения прорезей дисков, обусловленном смещением, и прорезей ци- 55 линдров на угол р относительно прорезей дисков позволяют создавать избыточное давление в зоне расположения плоских радиальных лопастей и условия дополнительного перемешивания обрабатываемых веществ и при совмещейии прорезей дисков их высокоэффективную акустическую и механическую обработку. что значительно повышает степень дисперсности получаемого продукта за бдин проход через йзлучатель.

В процессе работы излучателя в цилиндрах и дисках генерируются с частотой f=mz пульсации шума. которые сдвинуты относительно друг друга на время 1=16,7+, где

Al

m — число оборотов в секунду вращения ротора; z — число прорезей в роторе или стато- ре; p — угол сдвига прорезей в цилиндрах относительно прорезей в дисках, Периодические пульсации" генерируемого шума цилиндрами или дисками можно разложить в тригонометрический ряд Фурье следующего вида:

2F "Т я (вс) (+ — sinn@

1,3 соз2мт 3.5 соз4вг...) где f — амплитуда периодических пульсаций шума; в — угловая (круговая) частота (N =27г f-=

=2л mz), Сдвиг прорезей дисков относительно прорезей цилиндров на угол р обеспечивает сдвиг по фазе максимума пульсаций шума дисков относительно пульсаций цилиндров на полпериода (лили о

180 ). Поэтому все периодические составляющие шума компенсируют друг Круга, атолько остается сумма постоянных составР 2F ляющих — + — = — 0,6 F, т,е. практически шум снижается почти Hà 50%.

Вывод формулы расчета угла сектора р сдвига прорезей дисков относительно прорезей цилиндров производился тригонометрическими "преобразованиями следующим образом, 1). Длина дуги, в состав которой входит один зуб и одна прорезь, выражается форл0 мулой 2 —, где z — число прорезей, D— диаметр ротора.

2). Ось совмещенных прорезей дисков должна проходить по биссектрисе угла, составленного осями двух смежных совмещенных прорезей дисков. Поэтому длина дуги по диаметру 0 половинного угла сектора между осями смежных совмещенных прорезей цилиндров равна .ЛО

2Z

3). Зная длину дуги угла р, соответственно определяется угол р rio следующей формуле:

1754195 л0

° 001745 0 00 745 7

2

В таблице приведены данные сравнительных испытаний по использованию предлагаемого излучателя для приготовления СОЖ и известного.

Формула изобретения

Гидродинамический излучатель, содержащий равное количество концентрично расположенных с одинаковым зазором чередующихся цилиндров, выполненных в поперечном сечении с наклоном в противоположные стороны под углом а=агсгд а/2nb+(2n — 1)d. образованным пересечейием плоскости симметрии прорези с радиальной .плоскостью на середине расстояния между наружным и внутренним цилиндром, где а — ширина прорезей в цилиндрах, Ь вЂ” толщина стенки цилйндров, d — зазор между цилиндрами, и — число цилиндров ротора или статора, о т и и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективноСти процесса и снижения уровня генерируемых акустических шумов, он снабжен дисками, прикрепленными к ротору в нижней части, и таким же количеством чередующихся с ними дисков, прикреплен5 ных к статору, в дисках выполнены радиальные прорези в поперечном сечении с наклоном к оси излучателя под углом ав противоположные стороны и длиной, равной высоте прорезей в цилиндрах ротора и

10 статора, ширина прорезей в дисках, толщина дисков, зазор между дисками и число ротора и статорэ выполнены соответственно равными ширине прорезей, толщине цилиндров, зазоров между цилиндрами и

15 числу цилиндров в роторе и статоре, причем в верхнем диске ротора по длине прорезей в радиальном направлении размещены плоские лопасти под углом (90 -а) к плоскости дисков, а прорези дисков смещения относи20 тельно прорезей цилиндров на угол сектора р, который равен zl (0,01745,z); где z— количество прорезей в цилиндрах или дисках.

1754195

6 — Б

Составитель С; Кукин

Техред M.ÌîðãåHòaë Корректор С. Лисина

Редактор Э, Слиган

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2841 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5