Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Роторний апарат, що включає електродвигун і змішувальну камеру, забезпечену підвідним та відвідним патрубками і співвісно встановленими дисками ротора і статора з елементами для генерування процесу кавітації в оброблюваному рідкому продукті, що заповнює змішувальну камеру, розміщеними на робочих поверхнях згаданих дисків один проти одного по концентричних колах, що чергуються, який відрізняється тим, що кожен елемент для генерування процесу кавітації виконаний у вигляді сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, тангенціально встановлених на робочих поверхнях диска ротора на відстані  та диска статора на відстані  від осі відповідного диска, при цьому величини  та  визначаються однією з наступних залежностей:

де

 - відстань від осі диска до і-того сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, встановлених на робочій поверхні диска ротора, мм;

 - відстань від осі диска до і-того сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, встановлених на робочій поверхні диска статора, мм;

 - діаметр робочої поверхні диска ротора, мм;

 - діаметр робочої поверхні диска статора, мм.

2. Роторний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що елементи для генерування процесу кавітації у вигляді сопел Лаваля та/або насадок, подібних до сопел Лаваля, які розміщені на робочих поверхнях диска ротора та/або диска статора, розташовані в радіальному напрямку.

Текст

Реферат: Роторний апарат, що включає електродвигун і змішувальну камеру, забезпечену підвідним та відвідним патрубками і співвісно встановленими дисками ротора і статора з елементами для генерування процесу кавітації в оброблюваному рідкому продукті, що заповнює змішувальну камеру, розміщеними на робочих поверхнях згаданих дисків один проти одного по концентричних колах, що чергуються, причому кожен елемент для генерування процесу кавітації виконаний у вигляді сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, тангенціально встановлених на робочих поверхнях диска ротора на відстані A i та диска   статора на відстані A  від осі відповідного диска. i   UA 90166 U (12) UA 90166 U UA 90166 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до техніки диспергування і переробки рідких продуктів, зокрема стоків та відходів агропромислового комплексу, і може бути використана на міських очисних спорудах для знезараження токсичних відходів, зокрема біологічного походження. Відомий роторний апарат, що включає змішувальну камеру, забезпечену підвідним та відвідним патрубками і співвісно встановленими дисками ротора і статора з зубчастими елементами, розміщеними на робочих поверхнях згаданих дисків один проти одного по концентричних колах, які чергуються [див. авт. свід. СРСР № 921611, М. кл. B01F 7/26, опубл. 23.04.1982 р.]. Зубчасті елементи одного з дисків виконані зі зміщенням на концентричних колах. Недоліками відомого роторного апарата є недостатній ступінь диспергування та знезараження оброблюваного рідкого продукту. Зазначені недоліки зумовлені недостатнім ступенем впливу вказаних зубчастих елементів на рідкий продукт, зважаючи на їх низьку лінійну швидкість, що не призводить до утворення кавітаційних зон в змішувальній камері. Як відомо, утворення кавітаційних зон в змішувальній камері сприяє виділенню тепла та інтенсифікації процесів диспергування та знезараження рідкого продукту. Відомий роторний апарат, прийнятий як прототип, що включає електродвигун і змішувальну камеру, забезпечену підвідним та відвідним патрубками і співвісно встановленими дисками ротора і статора з елементами для генерування процесу кавітації в рідкому продукті, що заповнює змішувальну камеру, розміщеними на робочих поверхнях згаданих дисків один проти одного по концентричних колах, що чергуються [див. авт. свід. СРСР № 1181698, М. кл. B01F 7/26, опубл. 30.09.1985 р.]. За рахунок використання елементів для генерування процесу кавітації, встановлених на дисках ротора і статора, забезпечується певний гідродинамічний і кавітаційний вплив на рідкий продукт, що заповнює змішувальну камеру. Недоліками відомого роторного апарата є недостатній ступінь диспергування та знезараження оброблюваного рідкого продукту. Це пояснюється тим, що у відомому роторному апараті не забезпечується необхідний вплив на оброблюваний рідкий продукт, через відсутність зон локального прискорення оброблюваного рідкого продукту в змішувальній камері та недостатнього числа кавітаційних зон, що утворюються в змішувальній камері та інтенсифікуючих процеси диспергування та знезараження оброблюваного рідкого продукту, за рахунок виділення тепла при його обробці в змішувальній камері. Задачею даної корисної моделі є створення роторного апарата, що забезпечує високий ступінь диспергування та знезараження рідкого продукту, що подається в роторний апарат, за рахунок оснащення останнього елементами, що забезпечують ефективний кавітаційний вплив на рідкий продукт. Для рішення поставленої задачі в відомому роторному апараті, що включає електродвигун і змішувальну камеру, забезпечену підвідним та відвідним патрубками і співвісно встановленими дисками ротора і статора з елементами для генерування процесу кавітації в оброблюваному рідкому продукті, що заповнює змішувальну камеру, розміщеними на робочих поверхнях згаданих дисків один проти одного по концентричних колах, що чергуються, згідно з корисною моделлю, що заявляється, кожен елемент для генерування процесу кавітації виконаний у вигляді сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, тангенціально встановлених на робочих поверхнях диска ротора на відстані A i та диска статора на відстані A  від осі i відповідного диска, при цьому величини залежностей: 45   A i  та A i    визначаються однією з наступних 0,1D1  A i  0,55D1, 0,1D 2  A   0,45D 2 , i де 50 A i - відстань від осі диска до і-того сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, встановлених на робочій поверхні диска ротора, мм; A  - відстань від осі диска до і-того сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, i встановлених на робочій поверхні диска статора, мм; D 1 - діаметр робочої поверхні диска ротора, мм; D 2 - діаметр робочої поверхні диска статора, мм. 55 Виконання кожного елемента для генерування процесу кавітації у вигляді сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, та їх тангенціальне розташування на робочій поверхні диска ротора на відстані A i і диска статора на відстані A  від осі відповідного диска, які i     1 UA 90166 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 визначається однією з вищевказаних залежностей, дозволяє створити на вказаних дисках концентричні кола, що чергуються. Це дозволяє забезпечити активний гідродинамічний та кавітаційний вплив на рідкий продукт, що знаходиться в змішувальній камері. При обертанні ротора потік рідкого продукту, що рухається в змішувальній камері, розбивається на велику кількість малих (локальних) потоків, які проходять через сопла Лаваля або насадки, подібні до сопел Лаваля, що сприяє створенню зон локального прискорення рідкого продукту, що обробляється. Кожне сопло Лаваля або насадка, подібна до сопла Лаваля, містить канал, що звужується, в якому відбувається збільшення швидкості руху рідкого продукту, і утворення зони локального прискорення, і канал, що розширюється, на виході з якого відбувається генерування процесу кавітації, за рахунок схлопування кавітаційних бульбашок парогазової суміші, що виділяється з рідкого продукту, і виникнення явища гідродинамічної кавітації в оброблюваному рідкому продукті, що приводить до виділення значної кількості тепла. Процес виділення тепла пов'язаний з фізичним впливом поля кавітаційних бульбашок, що схлопуються. Виділення тепла відбувається в кожному з сопел Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, розташованих як на робочих поверхнях диска ротора, так і на робочій поверхні кожного диска статора, в результаті перетворення потенційної енергії бульбашок, накопиченої ними в стадії росту при входженні в сопло Лаваля, в кінетичну енергію ударних хвиль, що виділяється в стадії їх схлопування на виході з сопла Лаваля. При цьому кінетична енергія ударних хвиль визначає інтенсивність кавітації і кількість тепла, що виділяється при кавітації. При такому впливі роторного апарата на рідкий продукт відбувається його ефективне диспергування, за рахунок кінетичної енергії ударних хвиль, які забезпечують гідродинамічний вплив на рідкий продукт, і його знезараження, за рахунок виділення великої кількості тепла в робочому об'ємі рідкого продукту, що заповнює змішувальну камеру. В окремому варіанті виконання роторного апарата елементи для генерування процесу кавітації у вигляді сопел Лаваля та/або насадок, подібних до сопел Лаваля, які розміщені на робочих поверхнях диска ротора та/або диска статора, розташовані в радіальному напрямку. Це дозволяє вирівнювати тиск рідини з протилежних сторін диска ротора, що сприятливим чином позначається на експлуатаційних характеристиках роторного апарата, зокрема на його надійності. Технічним результатом запропонованої корисної моделі є забезпечення високого ступеня диспергування та знезараження рідкого продукту, що подається в роторний апарат, за рахунок підвищення ефективності кавітаційного впливу на рідкий продукт. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 зображений загальний вигляд роторного апарата; на Фіг. 2 - вид А Фіг. 1; на Фіг. 3 - переріз Б-Б Фіг. 1; на Фіг. 4 - переріз В-В Фіг. 1; на Фіг. 5 зображено сопло Лаваля; на Фіг. 6 зображений диск ротора з радіальним розташуванням елементів для генерування процесу кавітації; на Фіг. 7 - диск статора з радіальним розташуванням елементів для генерування процесу кавітації на робочій поверхні. Роторний апарат містить електродвигун 1, змішувальну камеру 2 для оброблюваного рідкого продукту, забезпечену підвідним патрубком 3 і відвідним патрубком 4. В змішувальній камері 2 співвісно встановлені диск ротора 5 та диски статора 6 з елементами 7 і 7', відповідно, для генерування процесу кавітації в оброблюваному рідкому продукті. Елементи 7 розміщені на робочих поверхнях диска ротора 5 по концентричних колах 8, а елементи 7' розміщені на робочих поверхнях дисків статора 6 по концентричних колах 9. При цьому елементи 7, розміщені на диску ротора 5, і елементи 7', розміщені на диску статора 6, розташовані один проти одного таким чином, що концентричні кола 8, на яких знаходяться елементи 7, чергуються з концентричними колами 9, на яких розміщені елементи 7', в результаті чого в змішувальній камері 2 утворюються зони циркуляції рідкого продукту, поміж елементами 7 і 7', і зони локального прискорення оброблюваного рідкого продукту, що проходить безпосередньо через порожнини зазначених елементів 7 і 7'. Кожен з елементів 7 і 7' виконаний у вигляді сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, тангенціально встановлених на робочих поверхнях диска ротора 5 на відстані A i та   диска статора 6 на відстані A  від осі відповідного диска, при цьому величини i визначаються однією з наступних залежностей:   A i  та A i  0,1D1  A i  0,55D1, 0,1D 2  A   0,45D 2 , i 55 де A i - відстань від осі диска до і-того сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, встановлених на робочій поверхні диска ротора 5, мм; 2 UA 90166 U A  - відстань від осі диска до і-того сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, i встановлених на робочій поверхні диска статора 6, мм; D 1 - діаметр робочої поверхні диска ротора 5, мм; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 D 2 - діаметр робочої поверхні диска статора 6, мм. Кожне сопло Лаваля або насадка, подібна до сопла Лаваля, містить канал 10, що звужується, в якому відбувається збільшення швидкості руху рідкого продукту, і утворення зони локального прискорення, і канал 11, що розширюється, на виході з якого відбувається генерування процесу кавітації (див. Фіг. 5). В окремому варіанті виконання роторного апарата елементи 7 і 7' для генерування процесу кавітації у вигляді сопел Лаваля та/або насадок, подібних до сопел Лаваля, які розміщені на робочих поверхнях диска ротора 5 та/або диска статора 6, розташовані в радіальному напрямку (див. Фіг. 6 та Фіг. 7). Роторний апарат працює наступним чином. В змішувальну камеру 2 через підвідний патрубок 3 подають оброблюваний рідкий продукт, зокрема гній або відходи тваринницького виробництва, який заповнює порожнину змішувальної камери 2. При включенні електродвигуна 1 починає обертатися горизонтально розташований диск ротора 5, на робочих поверхнях якого по концентричних колах 8 розміщені елементи 7 для генерування процесу кавітації, що виконані у вигляді сопел Лаваля та/або насадок, подібних до сопел Лаваля, відносно дисків статора 6, на робочих поверхнях яких по концентричних колах 9 розміщені елементи 7', які також виконані у вигляді сопел Лаваля та/або насадок, подібних до сопел Лаваля. Обертання ротора 5 за рахунок сил тертя і в'язкості оброблюваного рідкого продукту приводить останній до руху в обертовому напрямі в порожнині змішувальної камери 2. При цьому рідкий продукт, що заповнює порожнини всіх і кожного з сопел Лаваля, піддається одночасному впливу як від відцентрової сили, що виникає в результаті обертання горизонтально розташованого диска ротора, так і від гідродинамічного впливу з боку зазначеного сопла, в результаті чого у каналі 10 сопла Лаваля, що звужується, відбувається збільшення швидкості руху рідкого продукту і утворення зони локального прискорення, а на виході з каналу 11 сопла Лаваля, що розширюється, відбувається генерування процесу кавітації, за рахунок схлопування кавітаційних бульбашок і виникає явище гідродинамічної кавітації в оброблюваному рідкому продукті, що призводить до виділення значної кількості тепла в робочому об'ємі змішувальної камери 2. Виділення тепла відбувається в кожному з сопел Лаваля та/або насадок, подібних до сопел Лаваля, розташованих як на робочих поверхнях диска ротора 5, так і на робочих поверхнях дисків статора 6. Теплостворювальний ефект досягається за рахунок перетворення потенційної енергії бульбашок парогазової суміші, які утворюються в рідкому продукті при його русі через кожне сопло Лаваля, в кінетичну енергію ударних хвиль, які виникають на виході сопел Лаваля та створюють зони локальної гідродинамічної кавітації. Це пояснюється тим, що спочатку, при входженні рідкого продукту в канал 10, що звужується, відбувається зростання тиску у рідкому продукті та накопичення потенційної енергії в ньому, яка потім перетворюється в кінетичну енергію ударних хвиль, які генеруються на виході сопла Лаваля, тобто у каналі 11, що розширюється. Перевагою роторного апарата, що заявляється як корисна модель, є підвищення ступеня перемішування, гомогенізації і диспергування оброблюваного рідкого продукту, при одночасному виділенні значної кількості тепла в робочому об'ємі змішувальної камери 2. Рідкий продукт, що пройшов обробку в робочому об'ємі змішувальної камери 2, виводиться із неї за допомогою відвідного патрубка 4. Таким чином, явище кавітації, що відтворюється в заявленому роторномуапараті, призводить до інтенсифікації перемішування рідкого продукту з значним утворенням тепла та досягненням ефекту знезаражування рідкого продукту, що обробляється. Приклад використання роторного апарата, що заявляється. Як оброблюваний рідкий продукт використовували рідкі відходи агропромислового комплексу, зокрема тваринницького походження, які мали наступний склад: гній - 20 %, сеча худоби - 11 %, органічна підстилка - 32 %, відходи рослинних кормів - 13 %, вода - решта. Вихідна температура оброблюваного рідкого продукту, що подавалась до роторного апарата, складала 15-20 °C. В змішувальну камеру 2 через підвідний патрубок 3 подавали вказаний рідкий продукт, який заповнював порожнину змішувальної камери 2. При включенні електродвигуна 1, за рахунок обертання диска ротора 5, рідкий продукт починав рухатись в обертовому напрямі в порожнині змішувальної камери 2. Потрапляючи в тангенціально розташовані відносно осі обертання 3 UA 90166 U 5 10 15 20 сопла Лаваля та/або насадки, подібні до сопел Лаваля, вказаний рідкий продукт подрібнювався на дрібні складові з утворенням дрібних бульбашок парогазової суміші, яка у каналі 10 сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, починала стискатися, що призводило до збільшення тиску в бульбашках до 0,5-1,2 МПа. Після цього, потрапляючи у канал 11 сопла Лаваля бульбашки парогазової суміші схлопувались, що призводило до утворення ударної хвилі та кавітаційного подрібнення рідкого продукту. Разом з тим рідкий продукт, що заповнював змішувальну камеру 2, нагрівався за рахунок процесу інтенсивного тепловиділення в зонах локальної гідродинамічної кавітації, температура у яких підвищувалась до 800-900 °C. В результаті інтенсивного теплоутворення в зонах локальної гідродинамічної кавітації рідкий продукт в об'ємі змішувальної камери 2 нагрівався до температури 120-180 °C, що забезпечило його знезаражування при обробці в роторному апараті. Одночасно з цим відбувався процес перемішування, гомогенізації та диспергування оброблюваного рідкого продукту в роторному апараті. Температура рідкого продукту після його обробки у роторному апараті на виході відвідного патрубка 4 складала 95-105 °C. В результаті проведеної обробки рідкого продукту у роторному апараті, що заявляється, був отриманий диспергований, до розмірів частинок 25-75 мкм, знезаражений продукт з наступним 3 вмістом складових та показників отриманого рідкого продукту: азот амонійний - 1703,3 мг/дм , 3 3 3 залізо загальне - 68,6 мг/дм , фосфати - 395,3 мг/дм , хлориди - 614,2 мг/дм , сульфати - 160,8 3 3 4 3 мг/дм , сухий залишок - 12000,0 мг/дм , рН - 9,8, індекс соli-фаги 6 × 10 в 1 дм . Отриманий рідкий продукт за своїм складом може бути використаний як органічне добриво. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Роторний апарат, що включає електродвигун і змішувальну камеру, забезпечену підвідним та відвідним патрубками і співвісно встановленими дисками ротора і статора з елементами для генерування процесу кавітації в оброблюваному рідкому продукті, що заповнює змішувальну камеру, розміщеними на робочих поверхнях згаданих дисків один проти одного по концентричних колах, що чергуються, який відрізняється тим, що кожен елемент для генерування процесу кавітації виконаний у вигляді сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, тангенціально встановлених на робочих поверхнях диска ротора на відстані A i та   диска статора на відстані A  від осі відповідного диска, при цьому величини i визначаються однією з наступних залежностей:   A i  та A i  0,1D1  A i  0,55D1, 0,1D 2  A   0,45D 2 , i де 35 A i - відстань від осі диска до і-того сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, встановлених на робочій поверхні диска ротора, мм; A  - відстань від осі диска до і-того сопла Лаваля або насадки, подібної до сопла Лаваля, i встановлених на робочій поверхні диска статора, мм; D1 - діаметр робочої поверхні диска ротора, мм; 40 D 2 - діаметр робочої поверхні диска статора, мм. 2. Роторний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що елементи для генерування процесу кавітації у вигляді сопел Лаваля та/або насадок, подібних до сопел Лаваля, які розміщені на робочих поверхнях диска ротора та/або диска статора, розташовані в радіальному напрямку. 4 UA 90166 U 5 UA 90166 U 6 UA 90166 U 7 UA 90166 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Yudin Oleksandr Illarionovych

Автори російською

Юдин Александр Илларионович

МПК / Мітки

МПК: B01F 7/26, B01F 5/06

Мітки: роторний, апарат

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-90166-rotornijj-aparat.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Роторний апарат</a>

Подібні патенти