Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6873
(13) U
(46) 2010.12.30
(51) МПК (2009)
B 01F 7/00
A 23K 1/14
(54) ДВУХРЕЖИМНЫЙ КАВИТАЦИОННЫЙ
ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ-ДИСПЕРГАТОР
(21) Номер заявки: u 20100271
(22) 2010.03.18
(71) Заявитель: Общество с ограниченной
ответственностью "Научно-произ-
водственное предприятие "Белама
Плюс" (BY)
(72) Авторы: Червяков Александр Викторо-
вич; Крупенин Павел Юрьевич; Чер-
вякова Евгения Александровна (BY)
(73) Патентообладатель: Общество с огра-
ниченной ответственностью "Научно-
производственное предприятие "Бела-
ма Плюс" (BY)
(57)
1. Двухрежимный кавитационный измельчитель-диспергатор, содержащий корпус,
внутри которого концентрично установлены ротор с радиальными каналами в виде сопл и
статор с расширяющимися радиальными каналами, отличающийся тем, что статор вы-
полнен в виде двух соосно установленных цилиндров, при этом внутренний цилиндр име-
ет чередующиеся открытые и разделенные, как минимум, одной перегородкой радиальные
щели.
Фиг. 2
BY6873U2010.12.30

2. BY 6873 U 2010.12.30
2
2. Двухрежимный кавитационный измельчитель-диспергатор по п. 1, отличающийся
тем, что наружный цилиндр имеет возможность поворота вокруг собственной оси с фик-
сацией в положениях, при которых его каналы располагаются напротив каналов внутрен-
него цилиндра статора.
3. Двухрежимный кавитационный измельчитель-диспергатор по п. 1, отличающийся
тем, что количество каналов в наружном цилиндре статора в два раза меньше количества
щелей во внутреннем цилиндре статора.
(56)
1. А.с. СССР 1546121, МПК B 01F 7/28, В 06В 1/20, 1990.
2. А.с. СССР 1724343, МПК В 01F 7/28, 1992.
Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности к устройствам
для приготовления жидких кормовых смесей.
Известен роторный аппарат, содержащий корпус с выходным и входным патрубками.
В корпусе концентрично установлены цилиндрические ротор и статор с отверстиями в бо-
ковых стенках, причем последний имеет канавки на внутренней поверхности боковой
стенки. Отверстия ротора и статора смещены относительно друг друга, а канавки в стато-
ре совпадают с его отверстиями и имеют длину, равную смещению отверстий ротора и
статора. Ротор имеет рифления на наружной боковой стенке [1].
Недостатком устройства является низкая интенсивность кавитационного воздействия
на обрабатываемую среду за счет высокого гидравлического сопротивления каналов ста-
тора.
Наиболее близким к предлагаемому устройству и принятым в качестве прототипа яв-
ляется роторный аппарат гидроударного действия [2].
Указанное устройство имеет корпус с входным и выходным патрубками. В корпусе
концентрично установлены ротор и статор, в боковых стенках которых имеются щели
(каналы), выполненные в роторе в виде дозвуковых сопл, наклоненных против направле-
ния вращения. Щели (каналы) статора выполнены расширяющимися в сторону корпуса и
имеют вогнутые поверхности.
Недостатком указанного устройства является плохое качество измельчения крупных
частиц обрабатываемой среды вследствие того, что значительная их часть проходит через
каналы ротора и статора, не подвергаясь механическому воздействию.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение качества измельчения,
диспергирования, экстрагирования; повышение производительности оборудования и, как
следствие, качества жидких кормов.
Поставленная задача решается за счет использования различных режимов работы,
имеющих преимущественно гидромеханическое или кавитационное воздействие на обра-
батываемую среду, в заявляемом устройстве, содержащем корпус, внутри которого кон-
центрично расположены ротор с радиальными каналами, выполненными в виде сопл с
наклоном навстречу движению ротора, статор, состоящий из внутреннего неподвижного
цилиндра с чередующимися открытыми и комбинированными, разделенными перегород-
кой, радиальными щелями и соосно расположенного наружного, имеющего возможность
углового перемещения вокруг собственной оси с фиксацией в определенных положениях
цилиндра с радиальными, расширяющимися в сторону корпуса каналами, причем количе-
ство каналов в наружном цилиндре в два раза меньше количества щелей во внутреннем
цилиндре, таким образом, поворот и фиксация наружного цилиндра статора в положени-
ях, когда его каналы совмещены с комбинированными или открытыми щелями внутрен-
него цилиндра статора, обеспечивает работу устройства в режимах гидромеханического
или кавитационного воздействия соответственно.

3. BY 6873 U 2010.12.30
3
На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого устройства; на фиг. 2 - разрез A-A на
фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - увеличенное изображение области I на фиг. 2 при работе измельчи-
теля-диспергатора в режимах гидромеханического и кавитационного воздействия.
Измельчитель-диспергатор содержит корпус 1 в форме "улитки" с входным 2 и вы-
ходным 3 патрубками. Внутри корпуса концентрично друг другу расположены ротор 4 и
статор, состоящий из неподвижного внутреннего 5 и поворачивающегося наружного 6 ци-
линдров. Внутренняя поверхность корпуса 1 имеет в поперечном сечении форму витка
спирали так, что зазор между нею и наружным цилиндром 6 расширяется в направлении
выходного патрубка 3. В полости ротора установлены лопатки 14 для создания центро-
бежной силы в обрабатываемом потоке, позволяющие устройству работать как самовса-
сывающий насос. В роторе выполнены радиальные каналы 7 в виде сопл с наклоном
навстречу движению ротора, сужающихся к статору, что позволяет максимально увели-
чить скорость движения жидкости на выходе из них. Во внутреннем цилиндре 5 статора
выполнены чередующиеся открытые 8 и комбинированные 9, разделенные перегородкой
10, радиальные щели. В наружном цилиндре 6 статора выполнены радиальные каналы 11,
расширяющиеся в сторону корпуса 1, образованные вогнутыми поверхностями 12, кото-
рые размещены несимметрично относительно оси канала, что в наибольшей степени спо-
собствуют возникновению интенсивной гидродинамической и акустической кавитации.
Наружный цилиндр 6 статора имеет возможность поворота на величину угла между двумя
соседними щелями внутреннего цилиндра 5 статора при помощи винта 13 с фиксацией в
положениях, при которых его каналы совмещаются со щелями внутреннего цилиндра ста-
тора, причем количество каналов в наружном цилиндре статора в два раза меньше, чем
количество щелей во внутреннем цилиндре статора. Позиционирование каналов наружно-
го цилиндра статора напротив открытых 8 или комбинированных 9 щелей внутреннего
цилиндра статора обеспечивает изменение режимов работы устройства.
Двухрежимный кавитационный измельчитель-диспергатор работает следующим образом.
Обрабатываемая среда самовсасыванием по входному патрубку 2 корпуса 1 поступает
в полость ротора 4, где ускоряется лопатками 14 и попадает в каналы 7 ротора в виде
сопл, где ускорение достигает максимального значения.
При работе устройства в режиме гидромеханического воздействия (фиг. 3) каналы 11
наружного цилиндра 6 статора расположены напротив комбинированных щелей 9 внут-
реннего цилиндра 5 статора и частицы материала обрабатываемой среды разрушаются при
защемлении между поверхностью 15, образующей канал 7 в роторе 4, и поверхностями 16,
17, образующими комбинированную щель 9 во внутреннем цилиндре 5 статора. Наличие в
комбинированной щели 9 перегородки 10 позволяет создать дополнительную измельчаю-
щую поверхность 16, что интенсифицирует процесс механического измельчения.
Для перевода устройства в режим кавитационного воздействия винтом 13 (фиг. 2) по-
ворачивают наружный цилиндр 6 статора таким образом, чтобы его каналы 11 были рас-
положены напротив открытых щелей 8 внутреннего цилиндра 5 статора (фиг. 4). При
перекрытии каналов 7 ротора 4 внутренней поверхностью статора в них происходит
резкое повышение давления - прямой гидроудар, а в каналах 11 статора происходит
импульсное падение давления до значений, превышающих значения давления разрыва
сплошности среды, что вызывает образование и увеличение в объеме кавитационных пу-
зырьков, образующих кавитационную область. В момент совмещения каналов ротора и
статора обрабатываемая среда, обладающая высокой кинетической энергией, попадает в
расширяющиеся каналы статора, где происходит резкое повышение давления при падении
скорости движения среды, что вызывает коллапс кавитационной области. При схлопывании
кавитационные пузырьки формируют мелкомасштабные пульсации давления, ударные
волны и кумулятивные струйки, совокупное действие которых интенсифицирует процес-
сы диспергирования, растворения, гомогенизации, смешивания, эмульгирования веществ,
обеспечивает уничтожение патогенной микрофлоры и разогрев обрабатываемой среды.

4. BY 6873 U 2010.12.30
4
Преимущество предлагаемой полезной модели состоит в том, что приготовление кор-
мовой смеси происходит значительно быстрее по времени и качественнее за счет приме-
нения двух режимов работы устройства. На первом этапе приготовления кормосмеси
происходит интенсивное механическое измельчение ее компонентов; на втором этапе за
счет интенсивного кавитационного воздействия производятся диспергирование, гомоге-
низация, обеззараживание и разогрев кормовой смеси.
Фиг. 1
Фиг. 3 Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.