Кавитационный смеситель

 

Изобретение относится к кавитационньтм смесителям и позволяет интенсифицировать процесс смешения.Кавитационный смеситель содержит корпус , в котором на обращенных одна к другой сторонах кольцевых перегоро-- док в периферийной их части вьтолне .ны кольцевые желоба, образующие между собой торообразную камеру. В центральной части перегородок выполнены углубления в форме усеченного конуса, образующие между собой полость , сообщенную с торообразной камерой . При этом крыльчатки размещены в торообразной камере, а кронштейны - в сообщенной с ней полости. Торообразная камера выполнена с участками переменного поперечного сечения. Участки переменного сечения могут быть образованы перегородками в форме диафрагм, закрепленных на поверхности камеры, или перегородками в , форме полуколец, расположенных на поверхности камеры поочередно по разные стороны от ее оси на расстоянии друг от друга. 4 з.п. ф-лы, 8 ил. с «б (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<511 4 В 01 Г 7/16

Ф".: l n ЦЪ1ЯОЛ "ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BT0PGHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1369780 (2!) 4060492/23-26 (22) 21,04.86 (46) 30.09.88. Бюл, У 36 (75) Л.И.Пищенко, А.С.Самохвалов, Ю.И.Белебезьев, В.Б.Русин и А.АД1урпач (53) 66.063 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР 1369780, кл. В 01 F 7/16, 31 03.86. (>4) КАВИТАЦИОННЧЙ СМЕСИТЕЛЬ (37) Изобретение относится к кавитационным смесителям и позволяет интенсифицировать процесс смешения.Кавитационный смеситель содержит корпус, в котором на обращенных одна к другой сторонах кольцевых перегоро-док в периферийной их части выполне„„SU„„1426628 A 2 ны кольцевые желоба, образующие между собой торообразную камеру. В центральной части перегородок выполнены углубления в форме усеченного конуса, образующие между собой полость, сообщенную с торообразной камерой, При этом крыльчатки размещены в торообразной камере, а кронштейны — в сообщенной с ней полости. Торообразная камера выполнена с участ" ками переменного поперечного сечения, Участки переменного сечения могут быть образованы перегородками в фор" ме диафрагм, закрепленных на поверхности камеры, или перегородками в, форме полуколец, расположенных íà по- ф верхности камеры поочередно по раз" ные стороны от ее оси на расстоянии друг от друга. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

С::

1 426628

Изобретение относится к области .перемешивания в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является интен5 сификацня процесса смещения.

На фиг.1 изображен предлагаемьп кавитационный смеситель, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг,2; на фиг. 4 — перегородки в виде диафрагм; на фиг. 5 — перегородки в фор ме полуколец, расположенных на поверхности камеры поочередно по разные 15 стороны от ее оси на расстоянии друг от друга; на фиг. 6 — участки переменного сечения, образованные плавно сопряженными чередующимися сужениями и расширениями камеры; на фиг. 7то же, образованные сопряженными чередующимися конфуэорами и диффузорами; на фиг. 8 — то же,, образованные винтообразной перегородкой, расположенной на поверхности камеры и имею- 25 щей налравление закрутки противоположное направлению вращения потока.

Кавитационный смеситель содержит корпус I с устройствами подвода и отвода среды - патрубками 2 и 3, внутри которого размещен приводной вал 4, соединенный с двигателем 5. На валу

4 установлены кронштейны б с кавитаторами в виде крыльчаток 7, Корпус снабжен кольцевыми перегородками 8, установленными между крыльчатками.

При этом патрубки 2 размещены напротив крыпьчаток. Смеситель снабжен дополнительным приводным валом 9 с кронштейнами 6 и крыпьчатками 7, установленным соосно с валом 4 с возможностью. вращения в противоположную сторону.

Вал 4 может быть выполнен в виде винта (не показано), а патрубки 2 ус- 4 тановлены на корпусе тангенциально.

На обращенных друг к другу сторонах кольцевых перегородок 8 в периферийной их части выполнены кольцевые желоба, образующие между собой торо50 образную камеру 10 а в центральной части — углубления 11 в форме усеченного конуса, образующие между собой полость 12, сообщенную с торообразной камерой. Крыльчатки 7 размещены в торообразной камере 10, а кроштей55 ны — в сообщенной с ней полости 12.

Крыльчатки 7 снабжены размещенными снаружи конфузорами 13 и расположены в узкой части последних. На валах

4 и 9 закреплены рычаги 14, размещенные в плоскости вращения кронштейнов

6 и снабженные установленными на их свободных концах телами 15 вращения с плоской лобовой поверхностью 16.

Рычаги 14 снабжены средством 17 их углового перемещения в плоскости вращения, включающим тяги 18 и 19, шарнирно соединенные с кронштейном 6 и рычагом 14, вторые концы тяг соединены со штоком 20, Второй конец привода

21 соединен с приводным валом, одновременно являющимся средством подвода управляющего сигнала на привод 21, Валы 4 и 9 соединены между собой посредством конической зубчатой передачи 22, Обтекатель 23 служит для уменьшения гидравлического сопротивления. .Торообразная камера IO выполнена с участками переменного поперечного сечения. Данные участки могут быть образованы перегородками в виде диафрагм 24, закрепленных на поверхности камеры.

Кроме того, участки переменного сечения могут быть образованы перегородками в форме полуколец 25 расУ положенных на поверхности камеры поочередно по разные стороны от ее оси на расстоянии друг от друга °

Участки переменного сечения могут быть образованы плавно сопряженными чередующимися сужениями и расширениями камеры.

Участки переменного сечения могут быть образованы винтообразной перегородкой 26, расположенной на поверхности камеры и имеющей направление закрутки, противоположное направлению вращения потока.

Выполнение внутренней поверхности торообразной камеры не гладкой, а с установленными в ней перегородками или профилированной оказывает тормозящее действие на находящуюся в ней жидкость, что приводит к значительному увеличению относительной ско" рости кавитатора и перемешиваемой жидкости. Кроме того, в торообразной камере создается пульсационный режим течения, способствующий зарождению н развитию кавитационных пузырьков, Это позволяет интенсифицировать процесс перемешивания, а также уменьшить скорость вращения кави14266 татора, что упрощает конструкцию и снижает энергозатраты.

Кавитационный смеситель работает следующим образом.

Смешиваемые жидкости попадают в патрубки 2, откуда жидкость попадает в корпус 1, в котором движутся крыльчатки 7, приводимые в движение кронштейнами 6. Скорость движения из- 10 меняют как изменением скорости вращения двигателя 5 так, и выбором длины кронштейна 6, добиваясь такой скорости движения кавитаторов, чтобы образующиеся при их движении кольцевые камеры имели заданную длину. При поступлении смешиваемых жидкостей в камеры 10 они подвергаются воздействию кавитационных пузырьков в течение длительного времени, поскольку 20 корпус 1 может содержать значительное количество кольцевых камер с движущимися между ними кавитаторами.

Использование в качестве кавитатора конфузоров 13 позволяет дополни- 25 тельно разгонять поток жидкости до более высоких скоростей, что обеспечивает увеличение количества кавитационных пузырьков и, как следствие, интенсификацию перемешивания, а так- 3р же снижение скорости вращения кронштейнов и, как следствие, уменьшение материалоемкости.

Размещение внутри конфузора в его узкой части крыльчатки позволяет закручивать поток, что увеличивает длину камеры. Торообраэная камера 10 позволяет уменьшить проскальзывание жидкости мимо крыльчаток, что уменьшает размеры мертвых зон и при этом повышает однородность смеси. Уменьшение зазора между корпусом 1 и кавитаторами позволяет достигать кавитационного режима при уменьшении сК0» рости вращения кавитаторов на 35-407..

Наличие углублений 11 в форме усеченного конуса, образующих полость, сообщенную с камерой 10, позволяет уменьшить паразитный отток жидкости из объема тора; за счет сужения скорость жидкости, поступающей в объем тора, увеличивается, что улучшает процесс смешения компонентов.

Размещение рычагов 14, снабженных телами 15 вращения в плоскости вращения кронштейнов позволяет повысить

f эффективность использования энергии схлопывания микропузырьков. Кавитационные микропузырьки, образовавшие28 t ся за кавитаторами 7, схлопываются с образованием кумулятивной микроструйки в хвостовой части каверны; микроструйки прошивают жидкость,при этом происходит смешение.

При ударе кумулятивной струйки в слой жидкости, смачивающей лобовую поверхность 16 тела 15, эффективность обработки увеличивается в 5-6 раз, причем эффективность такого воздействия в большей мере не зависит от вязкости смеси, что позволяет использовать смеситель для смешения жидкостей с вязкостью более 300 сСт.

В нижней части корпуса 1 жидкость закручивается центробежными силами в противоположную по отношению к движению жидкости в верхней части камеры 1 сторону, Применение дополнительного приводного вала 9 с противоположным направлением вращения позволяет интенсифицировать процесс смешения за счет турбулизации потока жидкости в нижней и верхней частях корпуса 1.

Подача смешиваемых жидкостей в корпус 1 через тангенциально подсоединенные патрубки 2 также позволяет уменьшить гидравлические потери,так как при этом движущиеся крыльчатки оказывают меньшее сопротивление входному потоку жидкости.

Экспериментально установлено,что интенсификация процесса кавитационного перемешивания может быть достигнута при наложении на кавитационную полость дополнительных пульсаций.

Это достигается выполнением торообразной камеры с участками переменного поперечного сечения, Установка перегородок в виде диафрагм изменяет величину давления при прохождении кавитатором зоны установки перегородок, что способствует возникновению пульсаций давления, а следовательно, развитию кавитационного течения и интенсифицирует процесс перемешивания.

Кроме того, участки переменного поперечного сечения обеспечивают уменьшение раскручивания жидкости в торообразной камере и увеличение относительной скорости между жидкостью и кавитаторами.

Установка перегородок в виде диафрагм, закрепленных на поверхности торообразной камеры, обеспечивает колебание амплитуды пульсаций давления, что улучшает процесс перемещения.

628

1. Кавитационный смеситель по

70 авт.св. Р 1369780, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью интенсификации процесса смешения, торообразная камера выполнена с участками переменного поперечного сечения.

76 2. Смеситель по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что участки переменного сечения образованы перегородками в форме диафрагм, закрепленных на поверхности камеры, 2р 3, Смеситель по п.1, .о т л и -. ч а ю шийся тем, что участки переменного сечения образованы пере" городками в форме полуколец, расположенных на поверхности камеры пооче25 редно по разные стороны от ее оси на расстоянии друг от друга.

4. Смеситель по п.7, о т л и— ч а ю шийся тем, что, участки переменного сечения образованы плавдп но сопряженными чередующимися сужениями и расширениями камеры.

5. Смеситель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что участки переменного сечения образованы винтообразной перегородкой, расположенной на поверхности камеры и имеющей направление закрутки, противоположное направлению вращения потока.

5 1426

Установка перегородок в форме полуколец, расположенных на поверхности камеры поочередно по разные стороны от ее оси на расстоянии друг от друга, обеспечивает кроме пульсаций давления возникновение вихревых зон, что улучшает перемешивание.

Участки переменного сечения образованные плавно сопряженными чередующимися сужениями и расширениями, обеспечивают, кроме того, наименьшую ,величину гидравлического сопротивле ния и, следовательно, меньшую мощ ность привода.

Участки переменного сечения, образованные винтообразной перегородкой, расположенной на поверхности камеры и имеющей направление закрутки, противоположное направлению вра.,щения потока, обеспечивают частичную подачу жидкости в сторону, противоположную направлению вращения кронштейнов, что приводит к увеличению относительной скорости жидкости и кавитаторов, возникновению больших .касательных напряжений и улучшает перемешивание. Кроме того, это позволяет увеличить кратность обработки жидкости.

Применение изобретения позволяет интенсифицировать процесс перемеши-. вания за счет создания возможности обтекания кавитатора в стесненных условиях, В этом случае весь объем жидкости взаимодействует с кавитатором, что увеличивает полезное действие последнего. Скорость вращения кавнтатпра, необходимая для создания кавитационного режима течения, существенно снижается, что упрощает конструкцию и снижает энергозатраты.

Формул а и з о б р е т е н и я

l426628

)426628

1426628 риг.Б

1426628.

Составитель .Н.Федорова

Техред М.Дидык

Корректор М,1Иароти

Редактор Л, Веселовская

Заказ 4800/8 Тираж 564

BIIKHIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4