Роторний гідродинамічний кавітаційний апарат для обробки рідких середовищ

Реферат: Винахід належить до пристроїв для створення кавітації в потоці рідких середовищ. Роторний гідродинамічний кавітаційний апарат для обробки рідких середовищ має корпус, ротор, що містить принаймні один ряд робочих органів-кавітаторів, патрубки подачі та відведення рідкого середовища, підшипниковий вузол. Згідно з винаходом, робочі органи-кавітатори виконані з пластинчатих пружин вигину. Апарат містить статор, на бокових стінках якого у відповідності до пластинчатих пружин вигину, розміщених на роторі, встановлені зачепи з можливістю взаємодії з пластинчатими пружинами вигину. Зачепи закріплені в підшипниках, встановлених в підшипникових вузлах, закріплених по окружності бокових стінок статора. Винахід забезпечує збільшення частоти пульсацій та величини кавітації та підвищення за рахунок цього ефективності роботи апарата. UA 114558 C2 (12) UA 114558 C2 UA 114558 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до пристроїв для створення кавітації в потоці рідких середовищ для впливу на них з метою спрямованої зміни їх властивостей і може бути використаний для здійснення різних технологічних процесів (подрібнення, диспергування, емульгування, гомогенізації, перемішування, механічно-хімічної активації, знезараження, нагрівання та ін.), що протікають в рідких середовищах, в гірничорудній, паливній, хімічній, фармацевтичній, лакофарбовій та інших галузях промисловості та сільського господарства. Найближчим аналогом до винаходу за технічною суттю є роторний гідродинамічний кавітаційний апарат для обробки рідких середовищ (варіанти) (див. RU 2438769) від 10.01.2012 року. Він складається з корпуса з патрубками подачі і відведення рідкого середовища, в якому коаксіально встановлений статор, що містить принаймні один концентричний ряд робочих органів кавітаторів і закріплений на робочому валу ротор, що містить насосні лопатки і щонайменше один концентричний ряд робочих органів кавітаторів, при цьому кількість кавітаторів ротора в ряді є простим числом не менше 7 і збільшується в кожному наступному концентричному ряду у напрямку від приводного вала до периферії. Як робочі органи кавітаторів виступають нерухомі виступи на роторі та на статорі, що мають спеціальну геометричну форму. Також як статор може виступати ще один ротор, який може обертатись в протихід першому ротору. Недоліком даного винаходу є те, що розміщені на статорі та роторі робочі органи-кавітатори виконують пасивну роль перепон при переміщенні рідкого середовища проміж ними при обертанні ротора для утворення кавітації. До того ж кількість самих кавітаторів в ряду ротора та статора обмежується мінімальною шириною кавітатора, яка необхідна для повного перекриття кавітаторами ротора зазорів між кавітаторами статора та мінімальним кроком розташування їх по колу ротора. Також, максимально допустимий радіус ротора обмежується мінімально необхідним запасом міцності елементів ротора на розтяг під дією відцентрових сил, що виникають при швидкісному обертанні ротора, що обмежує інтенсивність кавітації, так як вона залежить від величини та частоти пульсації тиску, що виникає при перекритті кавітаторами ротора зазорів між кавітаторами статора. В тому числі для подачі всередину ротора рідкого середовища потрібен високий тиск, тому на роторі закріплюються спеціальні насосні лопатки. В основу винаходу поставлено задачу створити такий роторний гідродинамічний кавітаційний апарат для обробки рідких середовищ, в якому робочі органи-кавітатори будуть активними для утворення кавітації в рідкому середовищі, крім того в процесі функціонування апарата кавітатори будуть самі виконувати роль лопатей, всмоктуючи рідке середовище всередину та виштовхуючи його назовні через ввідний та вивідний патрубки. Частота встановлення робочих органів в ряду не буде обмежуватися необхідністю перекриття зазорів між ними та від швидкості обертання ротора, тому їх кількість в ряду можна буде значно збільшити, внаслідок чого значно збільшиться частота пульсацій та величина кавітації, в результаті ефективність такого апарата значно підвищиться. На кресленнях (Фіг. 1) та (Фіг. 2) схематично зображений роторний гідродинамічний кавітаційний апарат для обробки рідких середовищ, де на (Фіг. 1) показано його поздовжній розріз, на (Фіг. 2) показаний його поперечний розріз. Для вирішення задачі запропоновано роторний гідродинамічний кавітаційний апарат для обробки рідких середовищ, який складається з станини 1, до якої стаціонарно жорстко прикріплений статор 2, виконаний у вигляді циліндра, в який вмонтовано патрубок для подачі рідкого середовища 14 та патрубок 15 для відводу рідкого середовища, бокових стінок 3, які болтами 13 кріпляться до торців статора 2, корпусів підшипників 4, що жорстко закріплені по центрах бокових стінок 3, підшипників 5 та сальників 6, встановлених в корпусах підшипників 4, ротора 7, встановленого в підшипники 5, робочих органів, виконаних з пласких пружин вигину (надалі кавітаторів) 8, жорстко закріплених на роторі 7, корпусів підшипників 10, стаціонарно жорстко закріплених по окружності бокових стінок 3, підшипників 12 та сальників 11, встановлених в корпуси підшипників 10, стержнів (надалі зачепів) 9, встановлених в підшипники 10. Пристрій працює наступним чином. Рідке середовище по патрубку 14 подається всередину статора 2. На ротор 7, з закріпленими на ньому кавітаторами 8, подається крутний момент, внаслідок чого кавітатори 8 входять у взаємодію з зачепами 9, що примушує їх, деформуючись, вигинатись, тим самим накопичувати в собі енергію. Надалі кавітатори 8, при обертанні ротора 7, виходять зі взаємодії з зачепами 9 та імпульсно розпрямляються, що призводить до імпульсного вивільнення накопиченої в кавітаторах 8 енергії, внаслідок чого позаду них в рідкому середовищі 1 UA 114558 C2 5 10 15 20 25 утворюється розрідження, а попереду - надвисокий тиск, при цьому в рідкому середовищі активно утворюються кавітаційні бульбашки. Надалі рідке середовище, пройшовши обробку, через патрубок 15 виходить за межі статора 2. Слід зазначити, що кавітатори 8, входячи у взаємодію з зачепами 9, прокручують їх в підшипниках 12, що запобігає зношенню кавітаторів 8 та зачепів 9. Також швидкість обертання ротора 7 обмежується швидкістю розпрямляння кавітаторів 8 до моменту їх входження в контакт з наступними зачепами 9. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Роторний гідродинамічний кавітаційний апарат для обробки рідких середовищ, який в своєму складі має корпус, ротор, що містить принаймні один ряд робочих органів-кавітаторів, патрубки подачі та відведення рідкого середовища, підшипниковий вузол, який відрізняється тим, що робочі органи-кавітатори виконані з пластинчатих пружин вигину, апарат містить статор, на бокових стінках якого у відповідності до пластинчатих пружин вигину, розміщених на роторі, встановлені зачепи з можливістю взаємодії з пластинчатими пружинами вигину, зачепи закріплені в підшипниках, встановлених в підшипникових вузлах, закріплених по окружності бокових стінок статора. 2. Роторний гідродинамічний кавітаційний апарат для обробки рідких середовищ за п. 1, який відрізняється тим, що пластинчаті пружини вигину встановлені з можливістю при обертанні ротора входити у взаємодію з зачепами та деформуватися, накопичуючи в собі енергію, виходячи із взаємодії з зачепами розпрямлятися, для імпульсного вивільнення енергії, при якому в рідкому середовищі утворюються області розрідження та високого тиску з кавітаційними бульбашками. 3. Роторний гідродинамічний кавітаційний апарат для обробки рідких середовищ за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що швидкість обертання ротора обмежено швидкістю розпрямляння пластинчатих пружин вигину до моменту їх входження в контакт з наступним зачепом. 2 UA 114558 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3