RU101657U1 - HYDRODYNAMIC INSTALLATION - Google Patents

Abstract

1. Установка гидродинамическая для создания стойких к расслаиванию водно-топливных эмульсий, содержащая установленный в подшипниковых опорах корпуса ротор с пазами прямоугольного сечения на цилиндрической поверхности, образующими радиальные каналы, криволинейными лопатками во внутренней полости и расположенный коаксиально ротору статор с прямоугольными пазами на цилиндрической поверхности, образующими наклонные в сторону вращения ротора каналы, и входным патрубком, жестко закрепленным на фланце корпуса и в рабочей камере с выходным патрубком, отличающаяся тем, что во входном патрубке соосно ротору расположена турбина с винтовыми лопатками, вращающаяся совместно с ротором и перемещающая жидкость в осевом направлении. ! 2. Установка гидродинамическая по п.1, отличающаяся тем, что криволинейные лопатки ротора выполнены с наклоном в сторону вращения в зоне выхода жидкости во внешнюю полость ротора. ! 3. Установка гидродинамическая по п.1, отличающаяся тем, что отношение числа пазов в роторе к числу пазов в статоре выбрано как 3/2. 1. Hydrodynamic installation for creating water-fuel emulsions resistant to delamination, comprising a rotor installed in the bearings of the housing bearings with grooves of rectangular cross-section on a cylindrical surface, forming radial channels, curved blades in the inner cavity and a stator located coaxially to the rotor with rectangular grooves on the cylindrical surface, forming channels inclined towards the rotor rotation, and an inlet pipe rigidly fixed to the housing flange and in the working chamber from the output m nozzle, characterized in that in the inlet nozzle coaxial to the rotor is a turbine with helical blades, rotating together with the rotor and moving the fluid in the axial direction. ! 2. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that the curved rotor blades are made with an inclination in the direction of rotation in the zone of fluid exit into the outer cavity of the rotor. ! 3. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that the ratio of the number of grooves in the rotor to the number of grooves in the stator is selected as 3/2.

Description

Полезная модель относится к технике для создания стойких к расслаиванию водно-топливных эмульсий на основе углеводородных жидкостей (мазут, дизельное топливо, нефть и т.п.) способом кавитационного диспергирования и может использоваться в нефтеперерабатывающей, топливно-энергетической промышленности, а так же на железнодорожном и водном транспорте.The utility model relates to techniques for creating stratified water-fuel emulsions based on hydrocarbon liquids (fuel oil, diesel fuel, oil, etc.) by means of cavitation dispersion and can be used in the oil refining, fuel and energy industry, as well as in the railway and water transport.

Известно «Устройство для физико-химической обработки жидких сред» (см. патент РФ №60399 с приоритетом от 02.10.2006 г.), содержащее корпус с кольцевой рабочей камерой с входным и выходным патрубками, установленные в нем с зазором соосные ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены отверстия.It is known "Device for physico-chemical processing of liquid media" (see RF patent No. 60399 with priority dated 02.10.2006), comprising a housing with an annular working chamber with inlet and outlet nozzles, coaxial rotor and stator installed in it with a gap, on the working surfaces of which holes are made.

Недостатком указанного устройства является аксиальное расположение ротора и статора, что, что исключает вращательное движение в жидкости и снижает давление на входе в каналы, образованные отверстиями ротора и статора.The disadvantage of this device is the axial location of the rotor and stator, which eliminates the rotational movement in the fluid and reduces the pressure at the inlet to the channels formed by the holes of the rotor and stator.

Известна также «Установка гидродинамическая УГД» (Сборник научных трудов факультета "Машиностроительный филиала ЮУрГУ в г.Миассе - Челябинск, изд-во ЮУрГУ, 2008. - с.31-36), представляющая собой коаксиально расположенные цилиндрический ротор, закрепленный в подшипниковых опорах корпуса, и цилиндрический статор, жестко закрепленный на фланце корпуса. На цилиндрических поверхностях ротора и статора выполнены радиальные в роторе и наклонные в сторону вращения ротора в статоре пазы прямоугольного сечения. Помимо этого статор своей наружной поверхностью базируется в корпусе рабочей камеры, которая является несущим элементом и одновременно создает совместно с наружной поверхностью статора изолированную полость, являющуюся технологической зоной. Во внутренней полости ротора установлена крыльчатка, подобная крыльчатке центробежного насоса, для создания дополнительного давления в полости ротора.Also known is the "Installation of hydrodynamic UGD" (Collection of scientific papers of the faculty "Engineering branch of SUSU in Miass - Chelyabinsk, publishing house of SUSU, 2008. - p.31-36), which is a coaxially arranged cylindrical rotor mounted in the bearing bearings of the housing and a cylindrical stator rigidly fixed to the housing flange. On the cylindrical surfaces of the rotor and stator are made radial in the rotor and inclined in the direction of rotation of the rotor in the stator of the rectangular cross section. In addition, the stator of its outer surface It is radically based in the housing of the working chamber, which is the supporting element and at the same time creates, together with the outer surface of the stator, an isolated cavity, which is a technological zone.

При вращении ротора прямоугольные пазы его периодически совмещаются с пазами статора, в результате чего рабочая жидкость, поступающая от питающего насоса через входной патрубок в полость ротора, под действием разности давлений в полости ротора и полости технологической зоны периодически перетекает через каналы статора в технологическую зону, где генерируется поле переменных давлений с частотой, обусловленной угловой скоростью вращения и количеством пазов ротора. В результате значительных по амплитуде значений растягивающих жидкость напряжений при перекрывании пазов статора возникает явление акустической кавитации, при которой происходит измельчение частиц дисперсной фазы.When the rotor rotates, its rectangular grooves are periodically aligned with the stator grooves, as a result of which the working fluid coming from the feed pump through the inlet pipe into the rotor cavity, periodically flows through the stator channels into the technological zone under the influence of the pressure difference in the rotor cavity and the cavity of the technological zone, where a variable pressure field is generated with a frequency determined by the angular velocity of rotation and the number of grooves of the rotor. As a result of significant in amplitude values of the liquid tensile stresses when the stator slots overlap, the phenomenon of acoustic cavitation occurs, at which the dispersed phase particles are crushed.

Указанное техническое решение как наиболее близкий аналог принято в качестве прототипа.The specified technical solution as the closest analogue is taken as a prototype.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- недостаточное давление в жидкости на входе в каналы, образованные пазами ротора и, как следствие, низкая интенсивность акустического поля в каналах, образованных пазами статора, не обеспечивающая требуемой степени дисперсности, следовательно, стойкости к расслаиванию полученной эмульсии;- insufficient pressure in the liquid at the entrance to the channels formed by the grooves of the rotor and, as a result, the low intensity of the acoustic field in the channels formed by the grooves of the stator, which does not provide the required degree of dispersion, therefore, resistance to delamination of the emulsion obtained;

- низкая производительность, требующая использования дополнительного питающего насоса;- low productivity, requiring the use of an additional feed pump;

- высокий уровень звукового давления в случае использования питающего насоса, обусловленный одновременной генерацией звука от всех источников, которыми являются каналы статора.- a high level of sound pressure in the case of using a feed pump, due to the simultaneous generation of sound from all sources, which are the stator channels.

Задачами, на решение которых направлена настоящая полезная модель, являются:The tasks to be solved by the present utility model are:

1. Повышение стойкости к расслаиванию получаемых эмульсий за счет оптимизации режимов работы;1. Improving the resistance to delamination of the resulting emulsions by optimizing operating modes;

2. Повышение производительности;2. Increase productivity;

3. Улучшение условий труда за счет снижения общего уровня звукового давления.3. Improving working conditions by reducing the overall sound pressure level.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид установки, на фиг.2 - вид со стороны входного патрубка. При этом входной патрубок не показан.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 a general view of the installation is shown, in Fig. 2 is a view from the side of the inlet pipe. In this case, the inlet pipe is not shown.

Установка гидродинамическая представляет собой ротор 1, установленный в подшипниковых опорах корпуса 2, и расположенный коаксиально ротору 1 статор 3, установленный на фланце корпуса 2. Наружной поверхностью статор 3 базируется в рабочей камере 4, с тангенциальным выходным патрубком 5. С противоположной стороны в статоре 3 закреплен фланец 6 с входным патрубком 7. Во внутренней полости ротора 1 установлены криволинейные лопатки 8, подобные лопаткам центробежного насоса. На цилиндрических поверхностях ротора 1 и статора 3 выполнены прямоугольные пазы, образующие каналы для перетекания жидкости из полости ротора 1 в полость рабочей камеры 4. В роторе 1 пазы образуют радиальные каналы, а в статоре 3 - наклонные в сторону вращения ротора. На валу ротора 1 во входном патрубке 7 установлена турбина 9 с винтовыми лопатками, подобными лопаткам осевого насоса, что позволяет обеспечить требуемую производительность без использования дополнительного питающего насоса.The hydrodynamic installation is a rotor 1 installed in the bearing bearings of the housing 2, and a stator 3 located coaxially to the rotor 1, mounted on the flange of the housing 2. The outer surface of the stator 3 is based in the working chamber 4, with a tangential outlet pipe 5. On the opposite side in the stator 3 a flange 6 is fixed with an inlet pipe 7. In the inner cavity of the rotor 1, curved blades 8 are installed, similar to the blades of a centrifugal pump. Rectangular grooves are made on the cylindrical surfaces of the rotor 1 and stator 3, forming channels for fluid flow from the cavity of the rotor 1 to the cavity of the working chamber 4. In the rotor 1, the grooves form radial channels, and in the stator 3 they are inclined toward the rotor. A turbine 9 is installed on the rotor shaft 1 in the inlet pipe 7 with screw blades similar to the blades of an axial pump, which ensures the required performance without using an additional feed pump.

Принцип работы установки заключается в следующем.The principle of operation of the installation is as follows.

Вал ротора 1 передает вращение от внешнего источника на турбину 9, которая винтовыми лопатками перемещает поступающую самотеком в патрубок 6 жидкость вдоль оси входного патрубка 6 в полость ротора 1. В полости ротора 1 жидкость захватывается лопатками 8 и под действием центробежной силы перемещается в радиальном направлении к периферийной полости ротора 1. Далее, через периодически совмещающиеся каналы ротора 1 и статора 3, жидкость пульсирующей струей поступает в полость камеры 4, где, вследствие пульсаций потока, генерируется поле переменных давлений, затем через выходной патрубок 7 удаляется во внешний трубопровод. Для повышения давления жидкости в периферийной полости ротора 1 лопатки 8 выполнены с наклоном в зоне выхода жидкости во внешнюю полость ротора 1 в сторону вращения.The shaft of the rotor 1 transmits rotation from an external source to the turbine 9, which moves the liquid coming by gravity into the pipe 6 along the axis of the inlet pipe 6 into the cavity of the rotor 1. In the cavity of the rotor 1, the liquid is captured by the blades 8 and moves in the radial direction to the centrifugal force the peripheral cavity of the rotor 1. Further, through periodically aligned channels of the rotor 1 and the stator 3, the liquid is pulsed by a pulsating stream into the cavity of the chamber 4, where, due to pulsations of the flow, a variable field is generated x pressure, then through the outlet pipe 7 into the outer pipe is removed. To increase the pressure of the liquid in the peripheral cavity of the rotor 1, the blades 8 are made with an inclination in the area of the fluid exit into the outer cavity of the rotor 1 in the direction of rotation.

Для снижения общего уровня звукового давления соотношение количества пазов в роторе 1 и статоре 2 выбрано как 3/2. В этом случае количество синфазно генерирующих звук источников (пазов статора 3) составит 1/3 от общего количества. На качество продукта указанное соотношение не повлияет, поскольку технологическая зона ограничена каналами статора и областью рабочей камеры 4, прилегающей непосредственно к выходному сечению каналов статора 4.To reduce the overall sound pressure level, the ratio of the number of grooves in the rotor 1 and stator 2 is selected as 3/2. In this case, the number of in-phase sound-generating sources (stator slots 3) will be 1/3 of the total. The specified ratio will not affect the product quality, since the technological zone is limited by the stator channels and the area of the working chamber 4 adjacent directly to the output section of the stator channels 4.

Отличительными признаками полезной модели являются:The distinguishing features of the utility model are:

- наличие турбины 9 во входном патрубке 7;- the presence of a turbine 9 in the inlet pipe 7;

- форма криволинейных лопаток 8, обеспечивающая наклон лопатки в сторону вращения в зоне выхода жидкости во внешнюю полость ротора;- the shape of the curved blades 8, ensuring the inclination of the blades in the direction of rotation in the area of fluid exit into the outer cavity of the rotor;

- отношение числа пазов в роторе к числу пазов в статоре как 3/2.- the ratio of the number of grooves in the rotor to the number of grooves in the stator as 3/2.

Claims (3)

1. Установка гидродинамическая для создания стойких к расслаиванию водно-топливных эмульсий, содержащая установленный в подшипниковых опорах корпуса ротор с пазами прямоугольного сечения на цилиндрической поверхности, образующими радиальные каналы, криволинейными лопатками во внутренней полости и расположенный коаксиально ротору статор с прямоугольными пазами на цилиндрической поверхности, образующими наклонные в сторону вращения ротора каналы, и входным патрубком, жестко закрепленным на фланце корпуса и в рабочей камере с выходным патрубком, отличающаяся тем, что во входном патрубке соосно ротору расположена турбина с винтовыми лопатками, вращающаяся совместно с ротором и перемещающая жидкость в осевом направлении.1. Hydrodynamic installation for creating water-fuel emulsions resistant to delamination, comprising a rotor installed in the bearings of the housing bearings with grooves of rectangular cross-section on a cylindrical surface, forming radial channels, curved blades in the inner cavity and a stator located coaxially to the rotor with rectangular grooves on the cylindrical surface, forming channels inclined towards the rotor rotation, and an inlet pipe rigidly fixed to the housing flange and in the working chamber from the output m nozzle, characterized in that in the inlet nozzle coaxial to the rotor is a turbine with helical blades, rotating together with the rotor and moving the fluid in the axial direction. 2. Установка гидродинамическая по п.1, отличающаяся тем, что криволинейные лопатки ротора выполнены с наклоном в сторону вращения в зоне выхода жидкости во внешнюю полость ротора.2. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that the curved rotor blades are made with an inclination in the direction of rotation in the zone of fluid exit into the outer cavity of the rotor. 3. Установка гидродинамическая по п.1, отличающаяся тем, что отношение числа пазов в роторе к числу пазов в статоре выбрано как 3/2.

3. The hydrodynamic installation according to claim 1, characterized in that the ratio of the number of grooves in the rotor to the number of grooves in the stator is selected as 3/2.