Смеситель

 

Изобретение относится к кавитационным смесителям и позволяет интенсифицировать процессы диспергирования и гомогенизации. Смеситель содержит корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 смеси. Внутри корпуса последовательно размещены кавитататоры 4 и 5 в виде крыльчаток с лопастями суперкавитирующего профиля. Первая по ходу потока крыльчатка установлена с возможностью свободного вращения и соединена с второй крыльчаткой посредством механизма, обеспечивающего разнонаправленное вращение крыльчаток. При этом крыльчатки имеют разные углы установки лопастей. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 F 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4385868/23-26 (22) 29.02.88 (46) 30.04.90. Бюл. № 16 (75) Л. И. Пищенко и Н. Г. Килимник (53) 66.063 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1200967, кл. В 01 F 7/02, 1984. (54) СМЕСИ ТЕЛЬ (57) Изобретение относится к кавитационным смесителям и позволяет интенсифицировать процессы диспергирования и гомо„„SU„„3560286 А1

2 генизации. Смеситель содержит корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 смеси.

Внутри корпуса последовательно размещены кавитаторы 4 и 5 в виде крыльчаток с лопастями суперка вити рую щего профиля.

Первая по ходу потока крыльчатка установлена с возможностью свободного вращения и соединена с второй крыльчаткой посредством механизма, обеспечивающего разнонаправленное вращение крыльчаток. При этом крыльчатки имеют разные углы установки лопастей. 2 ил., 1 табл.!

560286

15

30

45

Изобретение касается перемешивания и може быть использовано в нефтехимической промышленности.

Цель изобретения — интенсификация процессов гомогенизации и диспергирования.

На фи г. 1 схематически представлен смеситель, общий вид; на фиг. 2 — сечение

А — А на фиг. 1.

Смеситель состоит из корпуса 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 смеси, внутри которого установлены кавитатор 4 и кавитатор 5. Предварительный кавитатор 4 выполнен в виде крыльчатки с лопастями 6 суперкавитирующего профиля с острой передней кромкой и со ступицей 7, установленной на полом валу 8, с возможностью свободного вращения. Кавитатор 5 выполнен в виде крыльчатки с лопастями 9 суперкавитирующего профиля с острой передней кромкой и со ступицей 10, установленной на валу 11, снабженном ограничителем 12.

Кавитатор 5 соединен с кавитатором 4 посредством меха низма, обеспечивающего разнонаправленное вращение крыльчатки, включающего зубчатое колесо 13, закрепленное на торцовой части вала 8 шестерню 14, закрепленную на валу 11 и размещенную между ними промежуточную шестерню 15: На краях вала 11 выполнены шейки 16 и 17, причем на шейке 16 запрессован подшипник 18, а на шейке 17— подшипник 19. Наружная обойма подшипника 18 запрессована в обтекателе 20, который с помощью ножевидных направляющих

21 закреплен в патрубке 2 подвода смеси.

Наружная обойма подшипника 19 запрессована в обтекателе 20, который с помощью ножевидных направляющих 22 закреплен в патрубке 3 отвода смеси. Между шестерней 14, и зубчатым колесом 13 установлена промежуточная шестерня 15, насаженная на промежуточный вал 23, который с другой стороны запрессован в подшипник 24, а наружная обойма подшипника 24 запрессована в обтекателе 20. Между ограничителем 12 и задней стенкой полого вала 8 установлен подшипник 25, а между ступицей

7 предварительного кавитатора 4 и ступицей

10 кавитатора 5 установлен подшипник 26.

Смеситель работает следующим образом.

Поток обрабатываемой смеси поступает через патрубок 2 в корпус 1, где за счет уменьшения сечения скорость смеси увеличивается и составляет 7 — 8 м/с.

При попадании на предварительный кавитатор 4 поток смеси закручивается, приводя во вращение предварительный кавитатор

4. Крутящий момент от предварительного кавитатора 4 передается через зубчатое колесо 13 и промежуточную шестерню 15 шестерне 14, которая через вал 11 приводит во вращение кавитатор 5. При этом направление вращения кавитатора 5 противоположно направлению вращения предварительного кавитатора 4. Поток смеси, закрученный предварительным кавитатором 4, увеличивает свою скорость при одновременном снижении давления и на задних кромках лопастей предварительного кавитатора 4 начинают образовываться первичные кавитационные пузырьки. Попадая на лопасти кавитатора 5, поток смеси претерпевает резкое изменение направления закручивания с образованием макровихрей смеси с областями пониженного давления, где начинается генерирование вторичных кавитационных пузырьков. Одновременно первичные кавитационные пузырьки продолжают увеличивать свои размеры. Раскрученный поток смеси поступает на кавитатор 5, где скорость потока увеличивается до 14—

20 м/ч и на задних кромках лопастей кавитатора 5 образуются третичные кавитационные пузырьки. Первичные, вторичные и третичные кавитационные пузырьки замыкаются за кавитатором с образованием кавитационной каверны, в хвостовой части которой происходит схлопывание кавитационных пузырьков и образуются поля кумулятивных микроструй со скоростью порядка

104 м/с и ударными давлениями 10 кгс/см, которые оказывают интенсивное диспергирующее и перемешивающее воздействие на обрабатываемую смесь. Закручивая поток смеси на предварительном кавитаторе 4 и резко раскручивая лоток на кавитаторе 5, создаются условия снижения порога скорости в связи с тем, что после кавитатора 4 образуется парожидкостная смесь и на кавитаторе 5 эта парогазовая смесь является зародышами новых кавитационных пузырьков. При этом образование кавитационных пузырьков происходит с меньшими энергозатратами (по сравнению с дегазированной жидкостью), при которой за кавитатором 5 образуется каверна. Кроме того, кавитатор 5 обтекается парожидкостной смесью, что существенно снижает момент coppoTHBëåíèÿ вращению кавитатора 5 и через зубчатую передачу вращению предварительного кавитатора 4.

Для снижения момента сил трения и уменьшения дисбаланса вал 11 установлен в подшипниках 18 и 19, а промежуточный вал 23 — в подшипнике 24. Кроме того, для снижения трения между ограничителем 12 и задней стенкой полого вала 8 установлен подшипник 25, а между ступицей 7 предварительного кавитатора 4 и ступицей 10 кавитатора 5 — подшипник 26.

Необходимым условием вращения кавитаторов является неравенство моментов сил, приложенных к кавитаторам. Это условие выполнено за счет различных углов установки лопастей б и 9, при равенстве диаметров кавитаторов и коэффициента передачи привода 1, 2, так как при этом были получены наилучшие результаты.

1560286

Мг)Мз

М=рЫ/ (1 — cosu), (2) 15

25

Формула изобретения

Контр олир уег.гыгг параметр

Прототип "1 о о4 =60 а =45

< =30 =-45 о(= 60 о(= 30

Содержание свободной серы,

Анализ на коррозию

Время процесса, ч

Отсутст— в ие.

Зыдерж.

ОтсутстОтсутст0,9 0,5

Не вы- Не вывие

Вьгдерж. вне

Вьшерж. держ. держ.

52 50 держ.

37

Обозначим суммарные моменты сил, действующих на предварительный кавитатор 4 и кавитатор 5, соответственно через М1 и М2.

Тогда для эффективной работы смесителя необходимо выполнить условие, когда

Момент сил (без учета коэффициента передачи), действующих на лопасти кавитаторов, где p — плотность смеси, обтекающей лопасть кг/ мз. — расстояние от оси кавитатора до средней линии лопасти, м;

z — количество лопастей кавитатора;

V — скорость набегающего на кавитатор потока, м/с; а — угол установки лопастей.

Угол ui установки лопастей предварительного кавитатора 4 больше угла а установки лопастей кавитатора 5.

Для более полного раскрытия возможностей предлагаемого технического решения приведены примеры.

Предлагаемый смеситель и кавитационный реактор по прототипу были испытаны в процессе приготовления осерненного нигрола, который является одним из компонентов при производстве смазочно-охлаждающих жидкостей.

Исходные данные. Расход суспензии

«нигрол+сера» (содержание серы 2,3 об.%)

Q=50 мз/ч. Смеситель и кавитационный реактор по прототипу установлены в циркуляционном .контуре варочного аппарата объемом У=10 м .

Температура осернеиия нигрола Т =

= 150 С.

Оценкой качеста осернения являлось содержание свободной серы, мас.о ; анализ на коррозию стальной пластинки.

Результаты испыта ний сведены в та блицууДля прототипа угол а — угол установки лопасти крыльчатки, при а)0 — поток закручивается в направлении вращения кавитатора. При аж70 уменьшается содержание свободной серы, однако резко возрастают потери и энергозатраты на их преодоление.

Использование данного изобретения позволяет резко повысить интенсивность диспергирования и гомогенизации за счет разнонаправленного вра ще ния предва рительного и основного кавитаторов, обеспечивающего снижение порога скорости, при которой наступает кавитация; увеличение количества кавитационных пузырьков.

При этом наилучшие результаты получены при угле установки лопастей предварительного ка вита тора а =60 и угле установки лопастей основного кавитатора а =

45 — 30 .

Смеситель, содержащий корпус с патрубкачи подвода и отвода смеси, внутри которого последовательно размещены кавитаторы в виде двух крыльчаток с лопастями суперкавитирующего профиля, вторая из которых по ходу потока установлена с возможностью вращения, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов гомогенизации и диспергирования, первая по ходу потока крыльчатка установлена с возможностью свободного вращения н соединена с второй крыльчаткой посредством ме ха низма, обеспечивающего разнонаправленное вращение крыльчаток, при этом крыльчатки имеют разные углы установки лопастей.

Предлагаемое решение

1560286

Составитель Н. Федорова

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 938 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101