RU1813541C

RU1813541C - Disperser

Info

Publication number: RU1813541C
Authority: RU
Inventors: Мидхат Рахматуллич Мавлютов; Назиф Ханилович Каримов; Тагир Исламович Ибраев; Фарит Акрамович Агзамов; Борис Михайлович Блинов; Александр Петрович Щебланов; Геннадий Александрович Коврижников; Алексей Николаевич Докучаев; Александр Сергеевич Рекин
Original assignee: Конструкторско-Технологическое Бюро Технических Средств Бурения Скважин
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1993-05-07

Description

Изобретение относитс к нефт ному машиностроению и может быть использовано дл проведени процессов смешивани , эмульгировани , суспендирова- .нй , гомогенизации, растворени и других физико-химических процессов в системах жидкость-жидкость и жидкость-твердое тело. Изобретение может быть использовано в нефт ной, химической, строительной и других отрасл х промышленности.The invention relates to petroleum engineering and can be used for mixing, emulsifying, suspending, homogenizing, dissolving and other physicochemical processes in liquid-liquid and liquid-solid systems. The invention can be used in the oil, chemical, construction and other industries.

Известен роторно-пульсационный ап- парат (РПА), представл ющий, собой роторно-пульсационный аппарат проточ-;, ного типа, содержащий установленные на Валу в корпусе ротор и статор в виде двух соосных перфорированных цилиндров , входной и выходной патрубки.A rotary-pulsation apparatus (RPA) is known, which is a rotary-pulsation apparatus of a flow type; containing a rotor and a stator mounted on the Shaft in the housing in the form of two coaxial perforated cylinders, an inlet and an outlet nozzle.

Недостатком известного аппарата вл етс его низка надежность, что объ сн етс увеличением радиального зазора между наружной (у ротора) иA disadvantage of the known apparatus is its low reliability, which is explained by an increase in the radial clearance between the outer (at the rotor) and

f внутренней (у статора) поверхност ми перфорированных цилиндров в результате абразивного и эрозионного износа. Это ведет к снижению роли пульсацион- ных влений, кавитации и гидравли- ческих ударов, определ ющих функцио-- .нальное назначение аппарата. С увеличением радиального зазора также увеличиваютс количество энергии расходуемое не на сам процесс диспергиро- вани . Скорость потока обрабатыаае- мой среды по внутренней зоне аппара-) та периодически снижаетс при пере- jf internal (at the stator) surfaces of perforated cylinders as a result of abrasive and erosive wear. This leads to a decrease in the role of pulsation phenomena, cavitation, and hydraulic shocks that determine the functional purpose of the apparatus. With an increase in the radial clearance, the amount of energy spent not on the dispersion process itself also increases. The flow rate of the processed medium along the inner zone of the apparatus periodically decreases with

крытии перфорации статора, что сни- Jstator perforation cover that bottom-

0000

СА СЛCA SL

ЈьЈь

жает интенсивность процесса диспер- гировани . Дл надежной работы аппарата требуетс часта замена ротора и статора с целью обеспечени наименьшего радиального зазора.expands the intensity of the dispersion process. For reliable operation of the apparatus, frequent replacement of the rotor and stator is required to ensure the smallest radial clearance.

Известен аппарат дл создани ак- кустических колебаний в проточной жидкой среде и получени тонкодисперсных эмульсий, суспензий, который может быть использован в нефт ной, химической, металлургической, машиностроительной , авиационной, пищевой и других отрасл х промышленности (авт.св. № 495862, кл. В 06 В 1/18, 05.08.86).A known apparatus for creating acoustic vibrations in a flowing liquid medium and obtaining fine emulsions, suspensions, which can be used in the oil, chemical, metallurgical, engineering, aviation, food and other industries (ed. St. No. 495862, class . 06 V 1/18, 08/05/86).

Недостаток этого аппарата -1 низка надежность, определ ема абразивным и эррозионным износом его ротора и статоров, что приводит к увеличению зазора между ними. Скорость потока жидкости в роторе периодически снижаетс за счет перекрыти щелей статора . Это ведет к снижению интенсивности процесса диспергировани . Дл надежной работы аппарата требуетс его разборка и установка наименьшего зазора между ротором и статором за счет изменени толщины регулировочного кольца. The disadvantage of this apparatus is -1 low reliability, determined by the abrasive and erosive wear of its rotor and stators, which leads to an increase in the gap between them. The fluid flow rate in the rotor is periodically reduced due to overlapping stator slots. This leads to a decrease in the intensity of the dispersion process. Reliable operation of the apparatus requires disassembling and setting the smallest clearance between the rotor and stator by changing the thickness of the adjusting ring.

Известен роторный аппарат (авт.св. У №841, кл. В 03 D 1/1, 15.09.74), содержащий ротор и статор в виде последовательно чередующихс и перемещающихс вдоль оси аппарата дисков с отверсти ми, имеющими форму усеченных конусов, меньшее основание которых направлены в сторону движени потока, а на валу в зоне действи статора установлены лопатки. Диски с отверсти ми дополнительно поджимаютс пружинами. Это увеличивает врем эффективной работы аппарата при минимальном рабочем зазоре в системе ротор-статор.Known rotor apparatus (autosw. No. 841, class B 03 D 1/1, 09/15/74) containing a rotor and a stator in the form of disks with holes having the shape of truncated cones alternating and moving along the axis of the apparatus whose base is directed in the direction of flow movement, and blades are installed on the shaft in the area of action of the stator. Hole disks are additionally spring-loaded. This increases the time of effective operation of the apparatus with a minimum working clearance in the rotor-stator system.

Недостатком прототипа вл етс его низка надежность вследствие быстрого абразивного и эррозионного износа ротора и статора. iThe disadvantage of the prototype is its low reliability due to the rapid abrasive and erosive wear of the rotor and stator. i

Цель изобретени - повышение надежности аппарата, интенсификации процесса диспергировани , снижение энергозатрат, возможность регулировани усили поджати статорного и роторного колец с прорез ми без дополнительных элементов.The purpose of the invention is to increase the reliability of the apparatus, to intensify the dispersion process, to reduce energy consumption, to control the compression force of the stator and rotor rings with slots without additional elements.

Поставленна цель достигаетс тем, что коаксиально установленные в корпусе и на роторе статорное и роторноеThe goal is achieved in that the stator and rotor are coaxially installed in the housing and on the rotor

00

55

00

55

00

55

00

55

00

55

кольца с прорез ми поджимаютс шарами , расположенными в наклонных цилиндрических пазах, выполненных на торце ротора, причем, дл повышени интенсификации процесса диспергировани и качества продукта прорези кольца установленного в корпусе, поочередно сообщаютс со спиральным отводом корпуса и межлопастными каналами рабочего колеса ротора, а дл регулировани усили прижати колец с прорез ми на торце ротора выполнены дополнительные р ды цилиндрических пазов с различным их наклоном к оси диспергатора. 1rings with slots are pressed by balls located in inclined cylindrical grooves made at the end of the rotor; moreover, to increase the intensification of the dispersion process and the quality of the product, the slots of the ring installed in the housing are alternately communicated with the spiral outlet of the housing and the inter-blade channels of the rotor impeller, and for regulation by pressing the rings with slots on the end face of the rotor, additional rows of cylindrical grooves were made with their various inclination to the axis of the dispersant. 1

На фиг.1 схематически изображенFigure 1 schematically depicts

диспергатор в продольном разрезе; на фиг.2 - вид по стрелке А-А на фиг.1; на фиг.З - вид по стрелке Б-Б на фиг. 1} на фиг.4 - место I - расположение шара в цилиндрическом наклонном пазу.a dispersant in longitudinal section; figure 2 is a view along arrow aa in figure 1; on figs - view along arrow BB in fig. 1} in figure 4 - place I - the location of the ball in a cylindrical inclined groove.

Диспергатор состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Корпус 1 имеет кольцевой отвод 4. В корпусе 1 на валу 5 жестко закреплен ротор 6. Ротор 6 состоит из рабочего 7 и импеллерного колеса 8. На торце : ротора образованного в результате проточки ротора 6 в лопаст х 9 импеллера выполнены цилиндрические наклонные пазы 10, в которых расположены шары 11. На роторе 6 установлено роторное кольцо 12с возможностью осевого перемещени , в котором имеютс прорези 13 и которое удерживаетс от проворота на роторе 6 штифтами 14. Коаксиально кольцу 12 установлено статорное кольцо 15 с прорез ми 16 сообщающимис со спиральным отводом 4 корпуса 1 и прорез ми 17, чередующимис с прорез ми 1б и сообщаютс посто нно р межлопастными каналами 18 ротора 6. Прорези .16 и.17 раздел ютс зубь ми 19. Статорное кольцо 15 удерживаетс от проворота штифтами 20. Корпус 1 жестко закреплен на корпусе опоры 21 с помощью корпуса сальника 22 и болтов 23. Корпус 1 герме - - тизйруетс сальниковой набивкой 24.The dispersant consists of a housing 1 with input 2 and output 3 nozzles. The housing 1 has an annular outlet 4. In the housing 1, the rotor 6 is rigidly fixed to the rotor 6. The rotor 6 consists of a working 7 and impeller wheel 8. At the end: of the rotor formed as a result of the groove of the rotor 6, cylindrical inclined slots 10 are made in the impeller blades 9, in which the balls are located 11. On the rotor 6 there is mounted a rotor ring 12 with axial displacement, in which there are slots 13 and which is prevented from turning on the rotor 6 by pins 14. Coaxial to ring 12 is a stator ring 15 with slots 16 communicating with a spiral the outlet 4 of the housing 1 and the slots 17, alternating with the slots 1b and constantly communicate with the inter-blade channels 18 of the rotor 6. The slots .16 and 17 are separated by the teeth 19. The stator ring 15 is kept from turning by pins 20. The housing 1 is rigidly it is fixed on the housing of the support 21 with the help of the stuffing box housing 22 and bolts 23. Housing 1 herme - - is printed with stuffing box 24.

Диспергатор работает следующим образом .Dispersant works as follows.

Рабоча жидкость через входной патрубок 2 корпуса 1.поступает в ротор 6, который вращаетс на валу 5. Проход по межлопастным каналам 18 рабочего колеса 7 рабочей жидкости передаетс механическа энерги . ПодThe working fluid through the inlet pipe 2 of the housing 1. enters the rotor 6, which rotates on the shaft 5. The mechanical energy is transmitted through the inter-blade channels 18 of the impeller 7 of the working fluid. Under

действием этой энергии рабоча жидкость с большой скоростью поступает в прорези 13 роторного кольца 12, гд дополнительно разгон етс . Прорези 13 поочередно сообщаютс с прорез ми 16 и 17 статорного кольца 15. На фиг.1 выше горизонтальной оси диспер гатора изображен момент, когда прорези 13 сообщены со спиральным отводом 4, т.е. когда эти прорези совмещены , а ниже оси изображен момент, когда прорези 13 сообщены с прорез ми 17, т.е. прорези :13 и 17 совмещены . Такое соотношение позволит вести процесс диспергировани при максимальной интенсивности, обеспечиваемой тем, что суммарное гидродинамическое поле создаваемое за счет периодического перекрыти прорезей 1.6 ведетс с повышенной энергией движущегос потока рабочей жидкости. Это происходит за счет вихревого движени рабочей жидкости в кольцевых камерах образуемых при совмещении прорезей 17 и 13 (этот момент изображен на фиг.1 ниже горизонтальной оси).By the action of this energy, the working fluid enters with great speed into the slots 13 of the rotor ring 12, where it is further accelerated. The slots 13 are alternately communicated with the slots 16 and 17 of the stator ring 15. In Fig. 1, above the horizontal axis of the dispersant, the moment is shown when the slots 13 are in communication with the spiral outlet 4, i.e. when these slots are aligned, and below the axis the moment is shown when the slots 13 are in communication with the slots 17, i.e. slots: 13 and 17 combined. This ratio will allow the dispersion process to be carried out at maximum intensity, provided that the total hydrodynamic field created by periodically blocking the slots 1.6 is conducted with increased energy of the moving flow of the working fluid. This is due to the swirling movement of the working fluid in the annular chambers formed when the slots 17 and 13 are aligned (this moment is shown in Fig. 1 below the horizontal axis).

Энерги потока рабочей жидкости при переркрытии прорезей 16 не расходуетс на образование гидродинамического пол внутри ротора, что ухудшает его работу, а как бы аккумулируетс в кольцевой вихрь, который интенсифицирует гидродинамическое поле создаваемое за счет периодического взаимодействи прорезей 13 и 16. Причем этот кольцевой вихрь передает свою энергию потоку перемещающегос по прорези 13 и 16 посто нно, а при полном перекрытии прорезей 16 вихрь замыкаетс в кольцевом канале, образуемом прорез ми 17 и 13 и частью лопастного канала.The energy of the working fluid flow during overlapping of the slots 16 is not spent on the formation of a hydrodynamic field inside the rotor, which impairs its operation, but rather accumulates in a ring vortex, which intensifies the hydrodynamic field created due to the periodic interaction of the slots 13 and 16. Moreover, this ring vortex transfers its energy to the flow moving through the slots 13 and 16 is constant, and when the slots 16 are completely blocked, the vortex closes in the annular channel formed by the slots 17 and 13 and part of the blade channel.

Часть рабочей жидкости обрабатываетс не сразу, проход через проре- зи 13 и 16, а попадает в кольцевой канал, дополнительно подверга сь вихревому воздействию, что повышает качество продукта. Гидродинамическое поле создаваемое в диспёргаторе будет наиболее эффективным, а использование энергии более рациональным, еслиPart of the working fluid is not processed immediately, it passes through the slots 13 and 16, but enters the annular channel, additionally subjected to vortex action, which improves the quality of the product. The hydrodynamic field created in the dispersant will be most effective, and the use of energy more rational if

торцовой зазор между роторным и ста- торным кольцами будет наименьшим, что обеспечиваетс за счет поджима колец шарами, обеспечивающими наименьший зазор при нулевом контактном давлении и исключении раскрыти стыка колец . Различные усили поджати колец обеспечитс различными наклонами цилиндрических пазов. Рабоча жидкость после интенсивной обработки поступает в спиральный отвод и далее отводитс через выходной патрубок 3 в технологическую систему.the end gap between the rotor and the stator rings will be the smallest, which is ensured by pressing the rings with balls, providing the smallest gap at zero contact pressure and eliminating the opening of the joint of the rings. Different efforts to compress the rings are provided by different tilts of the cylindrical grooves. After intensive processing, the working fluid enters the spiral outlet and is then diverted through the outlet pipe 3 to the process system.

Технико-экономическа эффективность изобретени заключаетс в повышении производительности и надежности устройства.The technical and economic effectiveness of the invention is to increase the productivity and reliability of the device.

Ф о р м у л а изобретени Formula of the invention

Claims

1. Disperser, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a shaft with a rotor including an impeller

an impeller wheel in the form of a rotor ring with slots mounted coaxially to the stator ring with slots located in the housing, pins for fixing the rings from the rotation, characterized in that, in order to increase reliability in operation and reduce energy consumption, the rotor ring is made with inclined cylindrical grooves at the end, while the stator and rotor rings are pressed by means of balls located in the grooves.

2. The dispersant according to claim 1, characterized in that, in order to intensify the dispersion process and improve the quality of the product, slots of the rotor and stator rings are communicated with the inter-blade channels of the rotor impeller with the formation of annular vortex chambers.

and

fifty

:

3. The dispersant according to claim 1, characterized in that, in order to adjust the clamping force of the rotor and stator rings, the cylindrical grooves are made with a different inclination to the axis of the dispersant.