Кавітаційний гідродинамічний подрібнювач-змішувач

Реферат: Пристрій належить до технологічного устаткування, призначеного для змішування різнорідних речовин. Гідродинамічний кавітаційний подрібнювач-змішувач складається з корпусу, вхідних патрубків і вихідного патрубків, а також з двох ступенів, до складу кожного з яких входить статор і ротор, оснащені робочими органами, на яких виконані канавки і ребра. Згідно з винаходом, корпус виконаний закритим герметичним і оснащений на вході в перший ступінь 210 вхідними патрубками, причому ввідні патрубки розташовані в центрі і по периметру конусного корпусу з можливістю подачі речовини в центральну частину робочих органів статора і ротора першого ступеня, а корпус виконаний у вигляді модульної конструкції. У пристрої досягається задача підвищення продуктивності, збільшення інтенсивності, якості і продуктивності подрібнення, а також задача забезпечення пожежовибухобезпечності пристрою і розширення області його застосування. UA 98717 C2 (12) UA 98717 C2 UA 98717 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технологічного устаткування, призначеного для змішування різнорідних неагресивних і агресивних, горючих і негорючих твердих речовин і рідин з метою отримання однорідної емульсії в хімічній, нафтопереробній, будівельних матеріалів, харчових і інших областей промисловості. Відомий роторно-пульсаційний апарат, що містить корпус з патрубками введення і виведення компонентів, коаксіально розташований ротор, у вигляді закріпленого на валу диска з перфорованими циліндрами, і статор у вигляді стакана, донна частина і стінки якого мають отвір, причому на валу ротора під статором змонтований додатковий перфорований диск, отвори якого сходяться з отворами в даній частині статора (див. авт. св. СРСР № 841664, М. кл. B01F 7/28, від 04.06.76, опубліковане в Бюлетені № 24, 1981). Перфорований диск забезпечує попереднє подрібнення компонентів, а ротаційний апарат - їх змішування. Основним недоліком такої конструкції є те, що компонент, який підлягає попередньому подрібненню, повинен знаходитися в текучому малов'язкому стані, в ньому неможливо подрібнювати в'язкі і тверді компоненти. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, за технічною суттю, призначенням і результатом, що досягається, є подрібнювач-змішувач (Патент Україні на винахід № 79354, опубл. 11.06.2007, бюл. № 8/2007), який складається з корпусу, як мінімум одного вхідного і одного вихідного патрубка, а також з двох ступенів, до складу кожної з яких входить статор і ротор. Статор виконаний у вигляді концентричних розташованих на загальній основі нерухомих суцільних циліндрів, які утворюють кільцеві канавки, що мають в донній частині отвори різного розміру, і ротора у вигляді хрестовини, оснащеної ножами, зі скошеними донизу під кутом  = 585° зуб'ями, розташованими коаксіально циліндрам статора, а патрубок введення іншого компоненту розташований між подрібнювачем -змішувачем. Це відомий пристрій має ряд недоліків. По-перше - обмежена продуктивність через те, що в апараті має місце забивання недостатньо подрібненими частинками і необхідність примусової циркуляції подрібнених частинок. Це виключає можливість безперервної роботи пристрою в промислових умовах при вбудовуванні пристрою в технологічну лінію, а також обмежує область застосування, наприклад при змішуванні різних речовин з кислотами при виробництві мінеральних добрив в хімічній промисловості. По-друге - пристосування є пожежовибухонебезпечним із-за того, що корпус виконаний відкритим, що приводить до вірогідності попадання частинок речовин, які випаровуються у момент змішування пожежонебезпечних речовин. В основу винаходу поставлена задача підвищення продуктивності, забезпечення і збільшення інтенсивності, якості і продуктивності подрібнення, змішування, гомогенізації, диспергування і емульгування твердих і рідких речовин (агресивних і неагресивних, горючих і негорючих), а також задача забезпечення пожежовибухобезпечності пристрою і розширення області його застосування. Поставлена задача вирішується тим, що кавітаційний гідродинамічний подрібнювачзмішувач складається з корпусу, як мінімум одного вхідного і одного вихідного патрубків, а також з двох ступенів, до складу кожної з яких входить статор і ротор, оснащені робочими органами, на яких виконані канавки і ребра. Відповідно до винаходу, корпус виконаний закритим герметичним і оснащений на вході в перший ступінь 2-10 вхідними патрубками з можливістю подачі від 2-х до 10-ти змішуваних і подрібнюваних речовин, причому ввідні патрубки розташовані в центрі і по периметру конусного корпусу з можливістю подачі речовини в центральну частину робочих органів статора і ротора першого ступеня, а корпус виконаний у вигляді модульної конструкції. Відповідно до одному з варіантів реалізації винаходу, канавки і ребра робочих органів статорів і роторів виконані конічними, при цьому зазор між робочими органами статора і ротора складає 0,8-1,5 мм в першому ступені і 0,5-1,0 мм в другому ступені, а кут нахилу стінок канавок і ребер статорів і роторів складає 15-20°. Відповідно до ще одного з варіантів реалізації винаходу, ротор другого ступеня оснащений крильчаткою з розташованими на ній 4-12 радіальними лопатями, причому на тильній частині ротора 2-го ступеня виконані радіальні ребра, а деталі і корпуси виготовлені з нержавіючої сталі. Задача підвищення продуктивності, забезпечення і збільшення інтенсивності, якості і продуктивності подрібнення, змішування, гомогенізації, диспергування і емульгування твердих і рідких речовин (агресивних і неагресивних, горючих і негорючих) досягається у винаході за рахунок закритого герметичного корпусу 1, оснащеного на вході в перший ступінь 2-10 вхідними патрубками 2 для подачі від 2-х до 10-ти змішуваних і подрібнюваних речовин. Вхідні патрубки 2 1 UA 98717 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розташовані в центрі і по периметру конусного корпусу, що дозволяє подавати речовини в центральну частину робочих органів статора 4 і ротора 3 першого ступеня і покращує подрібнення і змішування у міру переміщення речовин під дією відцентрових сил на периферії статора і ротора. Корпус 1 виконаний у вигляді модульної конструкції, що дозволяє реалізовувати різні модифікації вбудовування в подальший технологічний процес. Також виконанню поставленої задачі сприяє те, що канавки робочих органів між статорами 4,6 і роторами 3,5 виконані не циліндровими, а конічними, що збільшує шлях і час взаємодії робочих органів ротора і статора з речовиною і підвищує якість емульгування. При цьому зазор між робочими органами статора і ротора складає 0,8-1,5 мм в першому ступені і 0,5-1,0 мм в другому ступені, що дозволяє отримати дисперсність частинок емульсії порядку 1-10 мкм, а кут нахилу стінок каналів статорів і роторів складає 15-20°. Для запобігання застою змішуваних речовин і для збільшення продуктивності, ротор другого ступеня оснащений крильчаткою 13 з розташованими на ній радіальними лопатями (від 4 до 12 штук). Лопаті крильчатки 13 за рахунок дії відцентрових сил, відкидають змішувані речовини в зону робочих органів ротора 5 і статора 6, збільшуючи інтенсивність і якість емульгування. Задача забезпечення пожежовибухобезпечності пристрою і розширення області його застосування досягається за рахунок того, що для запобігання перетіканню отриманої емульсії в зону між ротором 5 другого ступеня і корпусом 1 і попадання в корпус підшипника на тильній частині ротора 2-го ступеня виконані радіальні ребра (від 4 до 12 штук) для видалення за рахунок відцентрових сил емульсії в зону вихідного патрубка 10. Всі деталі і корпус подрібнювача-змішувача виготовлені з нержавіючої сталі. Крім того, корпус подрібнювачазмішувача виконаний модульної конструкції з нержавіючої сталі в пожежовибухобезпечному виконанні і має патрубки подачі подрібнюваних і змішуваних речовин з можливістю подачі в центральну частину робочих органів, а канавки робочих органів виконані конічними, при цьому ротор другого ступеня містить крильчатку для поліпшення подачі речовини в робочу зону між статором і ротором, а тильна сторона ротора оснащена радіальними ребрами для запобігання перетіканню емульсії між ротором і корпусом подрібнювача-змішувача. Винахід пояснюється ескізами, де на Фіг. 1 показаний поперечний розріз подрібнювача-змішувача; на Фіг. 2 і Фіг. 3 - форма канавок і ребер статорів і роторів першого і другого ступеня відповідно; на Фіг. 4 - конструкція крильчатки ротора другого ступеня (вигляд А); на Фіг. 5 - конструкція ребер на тильній стороні ротора другого ступеня (вигляд Б). Гідродинамічний кавітаційний подрібнювач-змішувач (див. Фіг. 1) складається з герметичного корпусу 1, вхідних патрубків 2, статора першого ступеня 4, ротора першого ступеня 3, статора другого ступеня 6, ротора другого ступеня 5, вала 7, муфти 8, захисного кожуха 9, вихідного патрубка 10, електродвигуна 11, опорної плити 12. Пристрій працює таким чином. Змішувані речовини, через патрубки 2 корпуси 1, надходять в об'єм перед першим ступенем І, в зону початку подрібнення і змішування (у центральній частині ротора і статора), далі тверді речовини подрібнюються ножами ротора першого ступеня 3, диспергуються і заздалегідь змішуються з рідкими речовинами в робочих органах (канавки, ребра) ротора 3 і статора 4, що приводяться в рух від електродвигуна 11 через муфту 8. Речовини, що заздалегідь дисперговані і змішані, у вигляді суміші надходять в об'єм перед другим ступенем, далі крильчаткою 13 ротора другого ступеня 5 відкидаються за рахунок відцентрових сил в зону робочих органів (канавки, ребра) статора другого ступеня 6 і ротора 5, де відбувається остаточне диспергування, змішування, гомогенізація і емульгування суміші, за рахунок гідродинамічної дії кавітації, до однорідної емульсії. Готова емульсія виводиться з пристрою через тангенціальний вихідний патрубок 10. Канавки робочих органів між статором і ротором виконані конічними, при цьому зазор між робочими органами статора і ротора, позначений на Фіг. 2 і Фіг. 3 як a, складає 0,8-1,5 мм в першому ступені і 0,5-1,0 мм в другому ступені, а кут нахилу стінок канавок статорів і роторів, позначений на Фіг. 2 і Фіг. 3 як b складає 15-20°. На Фіг. 4 показані канавки 13 конструкції крильчатки ротора другого ступеня; на Фіг. 5 - конструкція ребер 14 на тильній стороні ротора другого ступеня. Тобто, пристрій призначений для гідродинамічного кавітаційного подрібнення і змішування різнорідних (агресивних і неагресивних, горючих і негорючих) твердих і рідких речовин з метою отримання однорідної емульсії, і виконаний в пожежовибухобезпечному виконанні. Таким чином, у винаході, що заявляється, досягається задача підвищення продуктивності, забезпечення і збільшення інтенсивності, якості і продуктивності подрібнення, змішування, гомогенізації, диспергування і емульгування твердих і рідких речовин (агресивних і 2 UA 98717 C2 неагресивних, горючих і негорючих), а також задача забезпечення пожежовибухобезпечності пристрою і розширення області його застосування. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 1. Гідродинамічний кавітаційний подрібнювач-змішувач, який складається з корпусу, як мінімум одного вхідного і одного вихідного патрубків, а також з двох ступенів, до складу кожного з яких входить статор і ротор, оснащені робочими органами, на яких виконані канавки і ребра, який відрізняється тим, що корпус виконаний закритим герметичним і оснащений на вході в перший ступінь 2-10 вхідними патрубками з можливістю подачі від 2-х до 10-ти змішуваних і подрібнюваних речовин, причому ввідні патрубки розташовані в центрі і по периметру конусного корпусу з можливістю подачі речовини в центральну частину робочих органів статора і ротора першого ступеня, а корпус виконаний у вигляді модульної конструкції. 2. Гідродинамічний кавітаційний подрібнювач-змішувач за п. 1, який відрізняється тим, що канавки і ребра робочих органів статорів і роторів виконані конічними, при цьому зазор між канавками і ребрами робочих органів статорів і роторів складає 0,8-1,5 мм в першому ступені і 0,5-1,0 мм в другому ступені, а кут нахилу стінок канавок і ребер статорів і роторів складає 1520°. 3. Гідродинамічний кавітаційний подрібнювач-змішувач за п. 1, який відрізняється тим, що ротор другого ступеня оснащений крильчаткою з розташованими на ній 4-12 радіальними лопатями, причому на тильній частині ротора 2-го ступеня виконані радіальні ребра, а деталі і корпуси виготовлені з нержавіючої сталі. 3 UA 98717 C2 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 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 4