[发明专利]一种转子-径隙式水力空化反应器

说明书

本发明提供了一种转子‑径隙式水力空化反应器，包括转子、定子、外壳、轴、轴封、联轴器和驱动装置，所述外壳为蜗壳式结构，流体沿圆侧面水平切向式流入，沿外壳上侧面流出；所述转子和定子均位于外壳内部；所述转子为半开式叶轮结构，每一个叶片上均设置有多个未穿透盲孔。所述定子为圆柱体结构，位于流体入口与转子之间。所述定子与转子相对的圆面上设有多个矩形流道，每个矩形流道构成一个定子空化单元。本发明针对传统的水力空化反应器如孔板、文丘里管空化强度低，能量利用率低的缺点，提供一种新型转子‑径隙式水力空化反应器，能够增大空化效率，提高空化强度，同时具备一定扬程，对水力空化的研究和应用具有重要意义。

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，具体涉及一种转子-径隙式水力空化反应器。

背景技术

19世纪进入蒸汽时代以来，蒸汽机械得到大量使用，人们随之发现当螺旋桨速度增大到一定程度时，船只的航行速度却不能随之提高，甚至某些蒸汽机船出现了螺旋桨推进速度降低的情况，针对这一现象，Bamyby和Parsons首次明确提出“空化”这一概念，此时所指的“空化”就是水力空化。水力空化是指当流体局部压力低于该状态饱和蒸汽压时，液体内部的空泡产生、生长以及溃灭的过程。空泡溃灭过程中会导致温度和压力的急剧上升，这就导致了水力机械如叶轮的损伤、振动噪声加剧和性能下降，但是利用空化产生的高温高压的液体环境可以实现对各种化学、物理过程的强化，这就为应用水力空化提供了可能。

随着近代工业的迅速发展，水力空化现象得到了一系列应用，经过实践证明在工业领域利用空化现象具有足够的可行性，将水力空化设备在空化发生时产生的物理化学条件应用于工业生产中，如水处理、冲击破岩、乳液制备、食品加工等。

水力空化反应器是水力空化的发生装置，在其应用中发挥着重要作用。由于传统的水力空化反应器如孔板、文丘里管都存在空化强度低，能量利用率低的缺点，无法进行大规模工业应用，限制了水力空化技术的进一步发展。因此，研究高效节能的新型水力空化反应器是重中之重。

发明内容

本发明针对传统的水力空化反应器如孔板、文丘里管空化强度低，能量利用率低的缺点，提供一种新型转子-径隙式水力空化反应器，能够增大空化效率，提高空化强度，同时具备一定扬程，对水力空化的研究和应用具有重要意义。

本发明采用的技术方案如下：一种转子-径隙式水力空化反应器包括转子、定子、外壳、轴、轴封、联轴器和驱动装置，所述外壳为蜗壳式结构，由两个垂直圆侧面、一个上侧面和一个圆周侧面组成，流体入口位于外壳的一个垂直圆侧面上且流体沿该圆侧面水平切向式流入，沿外壳上侧面流出；所述转子和定子均位于外壳内部，定子靠近流体入口所在的垂直圆侧面且保持不动，转子通过轴与外壳外的驱动装置相连；所述定子与转子面对面设置；所述定子中心中空，设有流体通道供流体由入口流入定子与转子的间隙中，流体由轴向进入，经过水力空化反应后被转子旋转径向甩出；轴通过联轴器与外部的驱动装置相连，穿出外壳的部分轴通过轴封实现与外壳的密封。

本发明中，所述定子上设有多个矩形流道，每个矩形流道构成一个空化单元。

本发明中，所述转子叶片为半开式叶片，叶片型线使用贝塞尔二阶曲线拟合而成。

本发明中，所述转子每个叶片上有不少于四个的转子盲孔，所述转子盲孔为圆柱形盲孔、文丘里形盲孔或者其他内部构造的盲孔，所述转子盲孔以均匀分布、辐射分布或环状分布的排布方式分布在所述转子上。

本发明中，所述定子空化单元，宽度均不大于2 mm，长度均不大于20 mm，深度均不小于5 mm。所述空化单元以环状排列或交错排列或垂直排列的排布方式分布在所述定子上。

本发明中，所述转子盲孔与所述定子空化单元在同一圆周半径上，使得在旋转过程中转子盲孔流经空化单元上方。