RU2050959C1 - Water hummer rotor apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: grinding and mixing material. SUBSTANCE: apparatus has housing and rotor and stator mounted concentrically inside the housing. Curved passageways are made in the walls of the rotor and stator. The distance between the passageways is 1.4-1.45 of the rotor radius. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к помольно-смесительному оборудованию и может быть использовано для диспергирования и эмульгирования рудных и нерудных материалов в различных отраслях промышленности. The invention relates to grinding and mixing equipment and can be used for dispersing and emulsifying ore and non-metallic materials in various industries.

Известен роторный аппарат для диспергирования грубодисперсных суспензий, содержащий корпус, внутри которого концентрично установлены с радиальным зазором ротор и статор с окнами в боковых стенках, образованных плоскими поверхностями [1]
В аппарате данной конструкции имеются условия возникновения прямого гидравлического удара и гидродинамической кавитации. Однако гидравлические удары в узких боковых окнах ротора, образованных плоскими поверхностями прямоугольных призм, получаются слабыми. Гидродинамическая кавитация, образующаяся в статоре, незначительна из-за постоянного сечения окон по всей толщине статора.Known rotary apparatus for dispersing coarse suspensions containing a housing inside which a rotor and a stator are concentrically mounted with a radial clearance with windows in the side walls formed by flat surfaces [1]
In the apparatus of this design there are conditions for the occurrence of direct hydraulic shock and hydrodynamic cavitation. However, hydraulic shocks in the narrow side windows of the rotor formed by the flat surfaces of rectangular prisms are weak. The hydrodynamic cavitation formed in the stator is insignificant due to the constant section of the windows over the entire thickness of the stator.

Наиболее близким к предлагаемому является роторный аппарат гидроударного действия, содержащий корпус, внутри которого концентрично установлены ротор и статор с щелями (каналами) в боковых стенках. Причем каналы (щели) ротора выполнены в виде дозвуковых сопел, сужающихся в сторону статора. Щели (каналы) последнего выполнены расширяющимися в сторону корпуса и имеют вогнутые поверхности [2]
Выполнение каналов ротора в виде дозвуковых сопел обеспечивает значительный первичный гидравлический удар. Однако конфигурация дозвуковых сопел ограничивает возможности аппарата, а именно не позволяет измельчать материалы твердостью более 7 ед. по шкале Мооса, т.е. возникающий импульс давления недостаточен для разрушения измельчаемых твердых частиц.Closest to the proposed is a rotary apparatus of hydropercussion action, comprising a housing, inside of which a rotor and a stator are concentrically mounted with slots (channels) in the side walls. Moreover, the channels (slots) of the rotor are made in the form of subsonic nozzles, tapering towards the stator. Slots (channels) of the latter are made expanding towards the body and have concave surfaces [2]
The execution of the rotor channels in the form of subsonic nozzles provides a significant primary hydraulic shock. However, the configuration of subsonic nozzles limits the capabilities of the apparatus, namely, it does not allow grinding materials with a hardness of more than 7 units. on the Mohs scale, i.e. the resulting pressure impulse is not enough to destroy the crushed solid particles.

Цель изобретения расширение сферы деятельности аппарата, повышение эффекта гидродинамической кавитации. The purpose of the invention is the expansion of the scope of the apparatus, increasing the effect of hydrodynamic cavitation.

Цель достигается тем, что в роторном аппарате гидроударного действия, включающем корпус, внутри которого концентрично установлены ротор и статор с каналами в боковых стенках, каналы ротора выполнены в виде бумеранга и расположены с шагом, равным (1,40-1,45)R, где R радиус ротора. The goal is achieved by the fact that in the rotary apparatus of hydropercussion, including a housing inside which the rotor and stator are concentrically mounted with channels in the side walls, the rotor channels are made in the form of a boomerang and are arranged with a step equal to (1.40-1.45) R, where R is the radius of the rotor.

Сущность изобретения заключается в усилении амплитуды собственных колебаний частиц измельчаемого материала. The essence of the invention is to enhance the amplitude of the natural oscillations of the particles of the crushed material.

Выполнение каналов ротора в виде бумеранга и расположение их с заявляемым шагом обеспечивает совокупное влияние прямых гидравлических ударов и двойной гидродинамической кавитации, возникающей на входе в каналы ротора и на выходе из статора, на измельчаемый материал, необходимое и достаточное для разрушения твердых частиц данного материала. The execution of the rotor channels in the form of a boomerang and their arrangement with the claimed step provides the combined effect of direct hydraulic shock and double hydrodynamic cavitation, which occurs at the entrance to the rotor channels and at the exit of the stator, on the crushed material necessary and sufficient for the destruction of solid particles of this material.

Расположение каналов в роторе друг от друга на расстоянии, меньшем 1,40R, не создает высокого эффекта гидродинамической кавитации. The location of the channels in the rotor from each other at a distance less than 1.40R does not create a high effect of hydrodynamic cavitation.

Расстояние между каналами ротора большее, чем 1,45R, недостаточно для образования необходимого значения импульсов давления, так как каналы в этом случае приобретают плавную изогнутую поверхность. The distance between the rotor channels greater than 1.45R is not enough for the formation of the necessary pressure pulses, since the channels in this case acquire a smooth curved surface.

На фиг. 1 изображен роторный аппарат гидроударного действия "АРГУС", разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a rotary apparatus of hydropercussion action "ARGUS", section; figure 2 section aa in figure 1.

Роторный аппарат гидроударного действия "АРГУС" содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса коаксиально друг другу установлены ротор 4 и статор 5. Статор имеет отверстия 6, расширяющиеся в сторону корпуса 1 (конфузоры). Ротор снабжен лопастями 7, изогнутыми по ходу вращения ротора. Каждая пара соседних лопастей образует каналы 8 переменного сечения (дозвуковые сопла), сужающиеся в сторону статора и выполненные в виде бумеранга с выходными отверстиями 9. Каналы расположены в роторе с шагом (1,40-1,45)R, где R радиус ротора. Rotary apparatus hydropercussion action "ARGUS" contains a housing 1 with input 2 and output 3 nozzles. Inside the housing, a rotor 4 and a stator 5 are mounted coaxially to each other. The stator has openings 6 expanding towards the housing 1 (confusers). The rotor is equipped with blades 7, curved along the rotation of the rotor. Each pair of adjacent blades forms channels 8 of variable cross section (subsonic nozzles), tapering towards the stator and made in the form of a boomerang with outlet openings 9. The channels are located in the rotor with a step of (1.40-1.45) R, where R is the radius of the rotor.

Роторный аппарат "АРГУС" работает следующим образом. The rotary apparatus "ARGUS" works as follows.

Однородную суспензию (например, из воды и гранита щебеночного в соотношении 2:1) подают по входному патрубку 2 в корпус 1 в каналы 8 и на лопасти 7 ротора 4. При вращении ротора (по стрелке, фиг.2) лопасти 7 сообщают суспензии центробежную и тангенциальную скорости, которые увеличиваются по мере продвижения суспензии по сужающимся каналам (соплам) 8. По мере увеличения скорости гетерогенного потока (суспензии) давление падает. Максимальное значение скорости движения потока и его минимальное значение давления наблюдаются в устье сопла на границе зазора ротор-статор. В зонах А, расположенных в начале каналов (сопел) (фиг.2), имеет место гидродинамическая кавитация, которая образуется за счет бумеранговой конфигурации каналов. Гидродинамическая кавитация дополнительно интенсифицирует диспергирование потока суспензии. A homogeneous suspension (for example, from water and crushed stone granite in a ratio of 2: 1) is fed through the inlet pipe 2 into the housing 1 into the channels 8 and onto the blades 7 of the rotor 4. When the rotor rotates (in the direction of the arrow, Fig. 2), the blades 7 inform the suspension of centrifugal and tangential velocities, which increase as the suspension moves along the narrowing channels (nozzles) 8. As the speed of the heterogeneous flow (suspension) increases, the pressure decreases. The maximum value of the flow velocity and its minimum pressure value are observed at the nozzle mouth at the rotor-stator gap boundary. In zones A, located at the beginning of the channels (nozzles) (figure 2), there is hydrodynamic cavitation, which is formed due to the boomerang configuration of the channels. Hydrodynamic cavitation additionally intensifies the dispersion of the suspension flow.

В момент перекрывания выходного отверстия 9 дозвукового сопла стенкой статора происходит повышение давления возникает прямой гидравлический удар устойчивая турбулентность, т. е. сжимающее усилие через воду передается на твердые частицы гранита щебеночного. Затем отверстие 9 ротора и отверстие 6 статора совмещают. Сжимающее усилие с твердых частиц суспензии снимается, и поток суспензии, получивший высокую кинетическую энергию в дозвуковых соплах (каналах 8) ротора, попадает в расширяющиеся отверстия 6 (конфузоры) статора. Здесь скорость суспензии понижается, давление резко возрастает, возникает гидродинамическая кавитация (вторичный гидравлический удар). В конфузорах твердые частицы получают дополнительное разрушение от воздействия захлопывающихся пузырьков воды в кавитационных зонах Б конфузора (фиг.2). At the moment of closing the outlet 9 of the subsonic nozzle with the stator wall, an increase in pressure occurs, a direct hydraulic shock results in stable turbulence, i.e., the compressive force is transmitted through the water to solid particles of crushed stone granite. Then the rotor hole 9 and the stator hole 6 are combined. The compressive force from the solid particles of the suspension is removed, and the flow of the suspension, which received high kinetic energy in the subsonic nozzles (channels 8) of the rotor, enters the expanding holes 6 (confusers) of the stator. Here, the speed of the suspension decreases, the pressure rises sharply, and hydrodynamic cavitation (secondary hydraulic shock) occurs. In confusers, solid particles receive additional destruction from the action of collapsing water bubbles in the cavitation zones B of the confuser (figure 2).

При перекрывании выходных отверстий ротора стенками статора с заданной частотой за счет возникающих прямых гидравлических ударов происходит интенсивное измельчение твердых частиц суспензии. Диспергированная суспензия из статора поступает к выходному патрубку 3 и выводится из аппарата. When the rotor outlet openings are blocked by the walls of the stator with a given frequency due to the occurring direct hydraulic shocks, intensive grinding of the suspension solid particles occurs. The dispersed suspension from the stator enters the outlet pipe 3 and is removed from the apparatus.

Данная конструкция аппарата позволяет увеличить эффект измельчения в 2-3 раза. This design of the apparatus allows to increase the effect of grinding by 2-3 times.

Claims (1)

Роторный аппарат гидроударного действия, включающий корпус, внутри которого концентрично установлены ротор и статор с каналами в боковых стенках, отличающийся тем, что каналы в роторе изогнуты в форме бумеранга и расположены с шагом (1,40 1,45)R, где R радиус ротора. A hydropercussion rotor apparatus including a housing inside which a rotor and a stator are concentrically mounted with channels in the side walls, characterized in that the channels in the rotor are curved in the form of a boomerang and are arranged with a step of (1.40 1.45) R, where R is the radius of the rotor .

Images