Патент- роторно-импульсный аппарат





Скачать 156.31 Kb.
НазваниеПатент- роторно-импульсный аппарат
Дата публикации23.04.2015
Размер156.31 Kb.
ТипДокументы
100-bal.ru > Химия > Документы

Патент- Роторно-импульсный аппарат






Навигация по патентам













(19)

RU

(11)

2252826

(13)

C1




(51)  МПК 7     B06B1/20

Статус: по данным на 17.04.2012 - прекратил действие
Пошлина: учтена за 5 год с 10.02.2008 по 09.02.2009













(21), (22) Заявка: 2004103766/28, 09.02.2004

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
09.02.2004

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2179895 С2, 27.02.2002. SU 829155 A, 15.05.1981. RU 2159901 C2, 27.11.2000. RU 2149713 C1, 22.06.2000. RU 2179896 С2, 27.02.2000. RU 2160417 C2, 10.12.2000. RU 2202743 С2, 20.04.2003. RU 2205073 C1, 27.05.2003. US 6449939 В1, 17.09.2002.

Адрес для переписки:
656037, г.Барнаул, ул. Карагандинская, 6а, С.М. Радченко

(72) Автор(ы):
Петраков А.Д. (RU),
Радченко С.М. (RU),
Яковлев О.П. (RU)


(73) Патентообладатель(и):
Петраков Александр Дмитриевич (RU),
Радченко Сергей Михайлович (RU),
Яковлев Олег Павлович (RU)


(54) РОТОРНО-ИМПУЛЬСНЫЙ АППАРАТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде, для создания однородных эмульсий и дисперсных систем. Роторно-импульсный аппарат содержит корпус со всасывающим патрубком для подвода суспензий и нагнетательным патрубком для отвода обрабатываемых суспензий, расположенные внутри и коаксиально установленные ротор и статор с отверстиями. Отверстия в роторе выполнены в виде плоских прямоугольных труб, а отверстия в статоре - в виде уступом расширяющихся прямоугольных плоских труб. Технический результат - повышение эффективности обработки суспензий не только за счет генерируемых импульсов давления при нарушении сплошности потока, но и за счет высокочастотных колебаний, образующихся при “схлопывании” большого количества кавитационных пузырьков. 6 ил.



Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде, смешивания в системах “жидкость - жидкость”, “жидкость - твердое тело” и может быть использовано в химической, нефтяной, фармацевтической, машиностроительной, горно-добывающей и других отраслях промышленности для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов (например, для приготовления водоугольного топлива, водоуглеводородного топлива и т.д.).

Известно устройство, роторно-импульсный аппарат, патент RU №2179896 от 27.02.2000 г., в котором коаксиально установлены в корпусе ротор и статор с двумя цилиндрическими боковыми стенками, в которых выполнены 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 с интервалом (а/4 - 3а/4) в окружном направлении в сторону вращения ротора, где а - ширина каналов ротора и статора.

Недостатком известного устройства является, то что выбранная форма отверстий ротора и статора недостаточно эффективна для возникновения гидродинамической кавитации.

Известно устройство, акустический излучатель, патент России №2149713 от 27.05.2000 г., в котором в корпусе, имеющем входные и выходные патрубки и установленные в нем коаксиально цилиндрические ротор и статор с каналами на боковых стенках, причем статор установлен внутри ротора, а обрабатываемая жидкость подается со стороны наружной поверхности ротора, число каналов статора и ротора равно друг другу и каналы в роторе выполняются к радиусу ротора под углом



где  - угловая скорость ротора (рад/сек);

Rсp - средний радиус ротора (м);

а - ширина прямоугольного канала ротора (м);

h - высота канала ротора (м);

Q - расход жидкости через излучатель (м3/сек).

Недостатком известного устройства является то, что для протекания суспензии через устройство необходимо на входном отверстии повысить давление в суспензии до пределов, превышающих противодавление оказываемое суспензией, отбрасываемой под действием центробежной силы из отверстий ротора к отверстиям статора. Применение подобного устройства значительно повысит удельные энергозатраты на единицу обрабатываемой суспензии.

Известно устройство, высокочастотный многорядный роторно-импульсный аппарат, патент России №2179895 от 27.02.2002 г., в котором в корпусе с кольцевой рабочей камерой установлены концентрично с зазором, выполненные в виде тел вращения полые статор и ротор, в боковых стенках которых выполнены сквозные каналы, расположенные рядами, с количеством рядов не менее одного, при этом каналы ротора и статора выполнены таким образом, что в положении, когда каналы первого ряда ротора совмещены с каналами первого ряда статора, каналы других рядов ротора сдвинуты в окружном направлении относительно каналов соответствующих рядов статора на величину, определяемую из соотношения

dn=0,1·K 1a(n-1)

где dn - сдвиг в окружном направлении каналов ротора в ряду с номером n относительно каналов статора в ряду с номером n при таком расположении ротора и статора, когда каналы первого ряда ротора и статора совмещены;

а - ширина канала;

K1 - коэффициент, который выбирается из диапазона 0,91<1,1.

Недостатками известного устройства является то, что для эффективной работы устройства необходимо избыточное давление на входе в аппарат, в пределах 3-10 атм, при котором формируются импульсы суспензии известной интенсивности и диапазона частот.

Известно устройство, гидродинамический излучатель, патент России №2205073 от 27.05.2003 г., имеющее сопло и резонансное колебательное устройство с прорезями, снабженное корпусом, состоящим из двух дисков, в каждом из которых выполнены центральное отверстие, торцевая кольцевая канавка и внутренняя, сделанная на проход до кольцевой канавки кольцевая проточка, диски обращены друг к другу торцами, образующими из торцевых кольцевых канавок кольцевую полость и из кольцевых проточек внутренне круговое сопло, резонансное колебательное устройство которого выполнено в виде установленной в центральном отверстии напротив внутреннего кругового сопла кольцевой резонансной пластины, в которой в радиальном направлении выполнены прорези.

Положительным в известном устройстве является то, что отсутствуют вращающиеся рабочие органы.

Недостатком известного устройства является то, что подобное устройство может найти применение только в системах “жидкость - жидкость”, а при наличии в суспензии твердых компонентов кольцевая резонансная пластина будет очень быстро изнашиваться, а затем и прекращать излучение из-за нарушения частоты.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства, в котором обеспечиваются условия возникновения колебаний не только от прерывания потока обрабатываемой суспензии при смещении отверстий ротора и статора, но и использование таких форм и размеров отверстий ротора и статора, которые обеспечивают условия устойчивого возникновения гидромеханической кавитации с целью интенсификации эмульгирования и обеспечения условий интенсивного протекания многих физико-химических процессов.

Образование двух зон кавитации (в отличие от всех известных устройств) повлечет интенсификацию процессов эмульгации и диспергации обрабатываемой среды, а чередующиеся гидравлические удары в отверстиях ротора и регулируемое статическое давление в патрубке отвода обрабатываемой среды в отверстиях статора, обеспечит завершение термодинамического цикла жизни кавитационных пузырьков в отверстиях статора и ротора. Ударные волны и кумулятивные струйки, образующиеся при “схлопывании” кавитационных пузырьков, обладающие высокой энергией, обеспечат высокоэффективное эмульгирование и диспергирование твердых частиц суспензии.

Поставленная задача достигается тем, что в роторно-импульсном аппарате, содержащем корпус 1 с патрубком (фиг.1, 2) для подвода и патрубком 7 для отвода эмульгированной среды, внутри которого концентрично друг другу расположены ротор 3 на валу 4 и статор 2, в периферийной части ротора, в кольцевом насадке, отверстия выполнены в виде плоских прямоугольных труб. В статоре отверстия выполнены в виде плоских прямоугольных труб, расширяющихся в сторону корпуса одним уступом, расположенным по ходу вращения ротора.

При прохождении суспензией отверстий, расположенных в кольцевом насадке ротора 5, имющих плоскую прямоугольную форму, образуются зоны пониженного давления (зона А на фиг.3), в которых образуются кавитационные пузырьки.

В момент совмещения отверстий ротора и статора поток суспензии устремляется под действием кинетической энергии в отверстия статора 2, “прилипает” к стенке и огибает выступ расширяющейся части с образованием зоны кавитации (зона В на фиг.3). При полном совмещении отверстий, а затем и в фазе их перекрытия суспензия протекает по той же стенке под действием эффекта Коанда.

Давление, возникающее в результате конденсации парогазовых и кавитационных пузырьков, можно определить по формулам.

1.Конденсация газовых пузырьков.



где R0 - радиус начального значения газового пузырька, мм;

R - конечное значение газового пузырька, мм;

P0 - гидростатическое давление в жидкости, кг/см2;

Р - давление, возникающее в центре конденсации кавитационного пузырька, кг/см2.

Для примера: при 
 и Р0=1 кг/см2 получаем Р=1260 кг/см 2.

2. Давления, возникающие при конденсации паровых навигационных пузырьков, определяют по формуле



где  - сжимаемость жидкости, кг/см2 (для воды =50·10 -6 кг/см2).

При тех же значениях Р0=1 кг/см2 и 
 получаем Р=10300 кг/см2.

При Р0=10 кг/см2 и 
 получаем Р=498800 кг/см2.

Известно, что кавитация в жидкости наступает тем раньше, чем больше жидкость загрязнена твердыми частицами.

Это обусловлено тем, что на поверхности твердых частиц адсорбируется тонкий слой воздуха, частицы которого при попадании в зону пониженного давления служат очагами, способствующими возникновению кавитации. Кавитационные пузырьки, возникающие на поверхностях частиц эмульгируемых и диспергируемых материалов, при движении обрабатываемой гидросмеси деформируются. При конденсации деформированных кавитационных пузырьков возникают кумулятивные струйки, обеспечивающие интенсивное перемешивание и эмульгирование обрабатываемой среды.

Давления, возникающие в точках исчезновения кавитационных пузырьков, порождают в жидкости ударные волны. Ударная волна быстро затухает по мере удаления от схлопнувшегося пузырька. Однако, если рядом с пузырьком находится поверхность твердого тела, достигающая ее ударная волна имеет достаточную интенсивность, чтобы деформировать эту поверхность. В зоне кавитации возникает и захлопывается огромное количество пузырьков. Поэтому одна и та же поверхность или частица твердого тела испытывает многократно повторяющиеся импульсы механического напряжения, которые приводят к усталости и последующему разрушению этих частиц.

На фиг.1 изображен продольный разрез роторно-импульсного аппарата, состоящего из следующих деталей:

1 - полый корпус;

2 - кольцо статора с отверстиями;

3 - ротор, выполненный в виде центробежного рабочего колеса;

4 - вал ротора;

5 - кольцо ротора с отверстиями;

6 - всасывающий патрубок корпуса.

На фиг.2 изображен поперечный разрез роторно-импульсного аппарата, на котором дополнительно изображены:

7 - патрубок для отвода обрабатываемой среды;

8 - всасывающая полость ротора;

9 - регулятор давления.

На фиг.3 изображены условия возникновения гидродинамической кавитации в отверстиях кольца ротора 5 и кольца статора 2 (зона А и зона В) при совмещении отверстий.

На фиг.4 изображены условия возникновения гидравлического удара в отверстиях кольца ротора 5 и конденсация навигационных пузырьков в отверстиях кольца статора 2 под действием избыточного давления Р2, поддерживаемого регулятором давления 9.

На фиг.5 изображено положение колец ротора и статора в момент совмещения отверстий.

На фиг.6 изображено положение ротора и статора при несовпадении отверстий.

Ротор 3 оснащен лопатками, как центробежный насос, предназначенный для сообщения центробежной силы обрабатываемой жидкости и обеспечения давления P1 перед плоскими прямоугольными отверстиями ротора 3.

Патрубок 7 для отвода обрабатываемой среды оснащен регулятором давления 9, обеспечивающим необходимое давление Р2 в напорной полости роторно-импульсного аппарата.

Роторно-импульсный аппарат, в зависимости от области применения, может быть изготовлен любых размеров и производительности.

Конструкция роторно-импульсного аппарата обеспечивает разрыв сплошности обрабатываемой суспензии или гидросмеси, что усиливает энергию колебаний на 40%, а оптимальное соотношение размеров отверстий ротора и статора обеспечивают условия устойчивого возникновения кавитационных пузырьков, которые конденсируются, “схлопываются” в условиях гидравлических ударов в отверстиях ротора и под действием избыточного давления в отверстиях статора.

Работает роторно-импульсный аппарат следующим образом.

При вращении ротора 3 обрабатываемая суспензия по всасывающему патрубку 6 полого корпуса 1 поступает во всасывающую полость 8 и направляется в ротор 3, выполненный в форме рабочего колеса центробежного насоса. Ротор 3, закрепленный на валу 4, вращаясь, воздействует лопатками на суспензию, отбрасывает ее к периферийной части, к кольцевому насадку 5 и сообщает ей кинетическую энергию.

В кольцевом насадке 5 ротора суспензия проходит через множество плоских прямоугольных отверстий. Обладая большой кинетической энергией поток суспензии, проходя по плоским прямоугольным отверстиям, образует в них зоны пониженного давления (зона А на фиг.3). Не только зона А, но и транзитная струя суспензии в пределах этой области характеризуется наличием вакуума, обеспечивающего насыщение суспензии кавитационными пузырьками.

вак )мах=(0,75-0,8)Р12,

где (Нвак)мах - максимальный вакуум в зоне А;

Р1 - давление в рабочем колесе перед отверстиями ротора;

Р2 - давление в напорной области фиг.2.

При снижении давления в зоне А и транзитной струе обрабатываемой суспензии ниже давления насыщенных паров одного из компонентов, суспензия интенсивно вскипает, образуя навигационные пузырьки, и насыщает ими транзитную струю в пределах этой зоны. После прохода зоны А в транзитной струе давление повышается и кавитационные пузырьки конденсируются, образуя первую волну кавитационных ударов. Ударные волны интенсивно промешивают суспензию, деформируют поверхности твердых частиц суспензий гидросмесей, а проникающая в микротрещины жидкость под действием ударных волн увеличивает их или разрушает названные частицы.

В момент совмещения отверстий ротора и статора жидкость, проходя через уступом расширяющиеся отверстия, образует зоны пониженного давления в зонах В кольца статора 2 (фиг.3), в которых происходит образование кавитационных пузырьков.

В момент перекрытия отверстий ротора боковыми стенками статора происходит резкое повышение давления по всей длине плоских прямоугольных отверстий ротора (прямой гидравлический удар), который усиливается ударными волнами от “схлопывания” кавитационных пузырьков в зоне А кольца ротора 5 (фиг.4).

В зоне В интенсивное “схлопывание” кавитационных пузырьков обеспечивает постоянное избыточное давление Р2 , поддерживаемое регулятором давления 9 (фиг.2).

Повышение интенсивности эмульгирования, диспергирования, а также протекания физико-химических процессов за счет разрыва сплошности обрабатываемой суспензии и последовательного кавитационного воздействия на компоненты суспензии в отверстиях ротора и статора способствует увеличению производительности роторно-импульсного аппарата.

Роторно-импульсный аппарат позволяет получать однородные тонкодисперсные суспензии, приготавливать различные эмульсии, обеспечивать протекание многих физико-химических реакций, требующих повышенных давлений и температур, смешивать несмешивающиеся жидкости, активировать обрабатываемые компоненты суспензий.

Тепловая энергия, выделяющаяся в результате “схлопывания” кавитационных пузырьков, позволяет осуществлять многие процессы без предварительного разогрева компонентов суспензий при отрицательных температурах.

Список использованной литературы

1. Патент России №2179896 от 27.02.2000 г.

2. Патент России №2149713 от 27.05.2000 г.

3. Патент России №2179895 от 27.02.2000 г.

4. Патент России №2205073 от 27.02.2000 г.

5. Т.М.Башта. “Машиностроительная Гидравлика”, М.: Машиностроение, 1971 г., стр.44...49, 118, 349, 375, 379...381, 509...512.

6. Л.И.Богомолов, К.А.Михайлов. “Гидравлика”, М.: Стройиздат, 1972 г., стр.87...92, 142...150, 398...405.

7. Р.Р.Чугаев. “Гидравлика”, М.: Энергия, Ленинградское отделение, 1971 г., стр.14...17, 28...33, 64...74, 85...88, 135...140, 163...167, 277...286, 307...314.

8. И.Пирсол. “Кавитация”, пер. с английского к.т.п. Ю.Ф.Журавлева, М.: Мир, 1975 г., стр.9...20, 22...25, 36...50, 69...89.

9. М.А.Лаврентьев, Б.В.Шабат. “Проблемы гидродинамики и их математические модели”, М.: Наука, 1973 г., стр.350, 352...357.

10. B.B. Майер. “Кумулятивный эффект в простых опытах”, М., 1989 г., стр.44, 47, 92...97, 175...177.

11. Е.И.Забабахин, И.Е.Забабахин. “Явления неограниченной кумуляции”. М.: Наука, 1988 г., стр.11-17, 20-30.

12. И.Ш.Федоткин, А.Ф.Нелегин. “Использование кавитации в технологических процессах”, Киев: Вища школа, 1984 г., стр.12-13.

13. Доктор технических наук профессор Б.А.Аграната. “Ультразвуковая технология”, Москва: “Металлургия”, 1974 г., стр.148-150, 211-220, 400-413.


Формула изобретения

Роторно-импульсный аппарат, имеющий полый корпус со всасывающим патрубком для подвода суспензий и нагнетательным патрубком для отвода обрабатываемых суспензий, расположенные внутри корпуса ротор в виде центробежного колеса с отверстиями по периферии и статор с отверстиями, установленный коаксиально ротору, отличающийся тем, что, с целью интенсификации эмульгирования, диспергирования и ускорения физико-химических процессов за счет гидродинамической кавитации, отверстия в роторе выполнены в виде плоских прямоугольных труб, а отверстия в статоре - в виде уступом расширяющихся прямоугольных плоских труб.

РИСУНКИ








MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 10.02.2009

Дата публикации: 20.07.2011















Рекомендуем ознакомиться и с недавно аарегистрированным патентом 2465194.

Оставьте ваш комментарий касательно этого патента:

Начало формы

* Как вас зовут?



! Ваша персональная информация может быть передана автору либо владельцу патента по их запросу.

* Ваш email



Ваш телефонный номер



Выберите тип вашего комментария:

                          

Комментарий является ответом на комментарий:



! Обращаем ваше внимание, что все комментарии не несущие в себе
смысловой нагрузки типа "Вау, круто и т.п." будут стираться. Анонимки также не принмаются.



Конец формы

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Патент- роторно-импульсный аппарат iconЧто такое Европейский патент и Европейская патентная система?
...
Патент- роторно-импульсный аппарат iconПатентам и товарным знакам (19)
Патент США n 5055623, кл. C 07C 37/60, опублик. 1991. Патент США n 5110995, кл. C 07C 37/60, опублик. 1992
Патент- роторно-импульсный аппарат iconАппарат правительства самарской области министерство культуры и молодежной...
Учебник. Фионова Л. А., Трунова Л. Б., Карпачева Т. В. Экология животных: Пособие для учащихся 7-го класса общеобразовательной школы...
Патент- роторно-импульсный аппарат iconЛекция № Тема: логические основы ЭВМ
В вычислительных машинах коды нуля и единицы представляются электрическими сигналами, имеющими два различных состояния. Наиболее...
Патент- роторно-импульсный аппарат iconРешение о выдаче патента (Форма в-9) от 25. 01. 05 г., патент Украины №73099 от 16. 06. 05 г

Патент- роторно-импульсный аппарат iconТеоретические основы проектирования роторно-вращательных насосов c циклоидальными зацеплениями
Особое место занимают профили, обеспечивающие пониженные виброшумовые характеристики насосов. Создание новых профилей роторов неотделимо...
Патент- роторно-импульсный аппарат iconПатент это охранный документ, выдаваемый на изобретение, промышленный...
Патент – это охранный документ, выдаваемый на изобретение, промышленный образец или полезную модель и удостоверяющий приоритет, авторство...
Патент- роторно-импульсный аппарат iconПорядок оформления патентов на изобретения, полезные модели, промышленные...
Порядок оформления патентов на изобретения, полезные модели, промышленные образцы; порядок оформления переуступки прав на патент
Патент- роторно-импульсный аппарат iconРемонтантные сорта
Калифорнийский ремонтантный сорт полученный от скрещивания Diamante и Cal 94. 16-1, 2004 год, патент pp16228
Патент- роторно-импульсный аппарат iconПатент на изобретение №2258639 «Способ воздушного старта беспилотных...
...
Патент- роторно-импульсный аппарат iconПатентам и товарным знакам (19)
Патент на изобретение №2480565 htm Сылка на Федеральный Институт Промышленной Собственности (фипс). htm
Патент- роторно-импульсный аппарат iconПримерный список тем, рекомендуемых для выполнения рефератов, курсовых работ
Патент как форма охраны объектов промышленной собственности. Оформление патентных прав
Патент- роторно-импульсный аппарат iconПриложение №2 к положению
В исследовательской работе необходимо четко обозначить исследовательские достижения и область использования результатов. В случае,...
Патент- роторно-импульсный аппарат iconИсследование теплового состояния титановых сплавов при радиально-сдвиговой...
Способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес. В. П. Романенко, А. А. Яндимиров, М. А. Волков, Е. Г. Севостьянов. Патент...
Патент- роторно-импульсный аппарат iconПроекционный аппарат (проектор) (от латинского projicio бросаю вперед)...
Проекционный аппарат (проектор) (от латинского projicio — бросаю вперед) — оптико-механический прибор для проецирования на экран...
Патент- роторно-импульсный аппарат iconИз истории российских привилегий и патентов
Россия. Русский народ внёс великий вклад в развитие технического и экономического потенциала общества и тем самым способствовал прогрессу....


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск