Перемешивающее устройство
Изобретение относится к области получения однородных смесей и может быть использовано для получения многокомпонентных смесей газов и однородных эмульсий в энергетических установках и аппаратах химической технологии. Устройство содержит напорные трубопроводы и разъемный корпус с отверстиями. Корпус выполнен многогранным, по оси корпуса имеется цилиндрическая камера закручивания. На каждой грани корпуса выполнены не менее двух групп чередующихся тангенциально расположенных отверстий, в которых установлены штуцеры-жиклеры, соединенные с напорными трубопроводами. Отводящий трубопровод выполнен в виде выходного штуцера-сопла и установлен по оси в торце камеры. В штуцерах-жиклерах выполнено несколько отверстий, расположенных в плоскостях, параллельных оси камеры закручивания. По высоте отверстия в соседних штуцерах-жиклерах смещены на половину шага. Корпус выполнен с количеством граней, пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов, коэффициент пропорциональности больше или равен двум. Технический результат состоит в получении однородной смеси при упрощении конструкции и сокращении энергозатрат. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области получения однородных смесей различных сред, в частности может быть использовано для получения многокомпонентных смесей газов и однородных эмульсий в энергетических установках и аппаратах химической технологии.
Известен эжекторный смеситель газов, содержащий приемную камеру с соплом питания, сообщенную с камерой смешения и диффузором, имеющую радиальный канал подсоса с перекрывающим его входное сечение регулирующим элементом и регулятор давления газа перед соплом питания, причем канал подсоса выполнен в виде калиброванного отверстия, а перекрывающий его элемент выполнен в виде съемной заглушки, при этом в стенке приемной камеры выполнены дополнительные радиальные калиброванные отверстия, снабженные заглушками [Патент РФ № 2075339. Эжекторный смеситель газов /Жуков Б.П., Кожухов И.В. и др. - Опубл.20.03.97, БИ № 8].
Недостатком этого устройства является низкая эффективность перемешивания сред, сложная конструкция, а также значительные энергозатраты.
Известно также перемешивающее устройство, содержащее напорный трубопровод и стаканообразный корпус с отверстиями, причем корпус установлен на конце напорного трубопровода с возможностью вращения и состоит из двух стаканообразных частей, обращенных открытыми сторонами друг к другу, образуя одну полость, а отверстия, выполненные на цилиндрических элементах корпуса тангенциально к их внутренним поверхностям, имеют различное направление [Патент РФ № 2143945. Перемешивающее устройство /Горшков Г.М., Горшков М.Г. - Опубл. 10.01.2000, БИПМ №1 (прототип].
Недостатком этого устройства также является низкая эффективность перемешивания сред и достаточно сложная конструкция.
Техническим результатом является получение однородной многокомпонентной смеси газов или эмульсий с одновременным упрощением конструкции и сокращением энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом перемешивающем устройстве, содержащем напорные трубопроводы и разъемный корпус с отверстиями, корпус выполнен многогранным, по оси корпуса выполнена цилиндрическая камера закручивания, образованная внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, торцом корпуса и крышкой, закрепленной на корпусе, при этом на каждой грани корпуса выполнены не менее двух групп чередующихся тангенциально расположенных к внутренней цилиндрической поверхности корпуса отверстий, в которых установлены штуцеры-жиклеры, соединенные с напорными трубопроводами для подачи смешиваемых компонентов, а отводящий трубопровод выполнен в виде выходного штуцера-сопла и установлен по оси в торце корпуса, причем в штуцерах-жиклерах выполнено по несколько отверстий малого диаметра, расположенных в плоскостях, параллельных оси цилиндрической камеры закручивания, а по высоте отверстия малого диаметра в соседних штуцерах-жиклерах (в штуцерах-жиклерах на соседних гранях), смещены на половину шага. Корпус перемешивающего устройства выполнен с количеством граней, пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов, при этом коэффициент пропорциональности больше или равен двум, что упрощает конструкцию устройства.
Выполнение перемешивающего устройства в виде многогранного корпуса с цилиндрической камерой закручивания, тангенциально расположенными отверстиями на каждой грани корпуса со штуцерами-жиклерами в каждом отверстии, позволяет достичь технического результата, заключающегося в получении однородной многокомпонентной смеси газов или эмульсий за счет гидродинамического перемешивания потоков в закрученной системе, под действием сдвиговых напряжений и объемных сил инерции, с сокращением энергозатрат.
На фиг.1 приведен общий вид перемешивающего устройства, на фиг.2 - разрез перемешивающего устройства по А-А на фиг.1, а на фиг.3 - разрез перемешивающего устройства по Б-Б на фиг.1.
Перемешивающее устройство содержит корпус 1, крышку 2, выходной штуцер-сопло 3, штуцеры-жиклеры для подачи топлива 4 и штуцеры-жиклеры для подачи воды 5 с отверстиями (условно не показаны), подсоединенные к напорным трубопроводам (условно не показаны), уплотнительные кольца 6, 7, 8 элементы крепления крышки 9, тангенциально расположенные отверстия 10, 11 и отверстия малого диаметра 12.
Корпус 1 выполнен многогранным с количеством граней, пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов, при этом коэффициент пропорциональности больше или равен двум. По оси корпуса 1 выполнена цилиндрическая камера закручивания, образованная внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, торцом корпуса и крышкой 2. На каждой грани корпуса 1 выполнены не менее двух групп чередующихся тангенциально расположенных к внутренней цилиндрической поверхности корпуса отверстий 10, 11, в которые установлены штуцеры-жиклеры 4 и 5 соответственно. В штуцерах-жиклерах 4 и 5 выполнено по несколько отверстий малого диаметра, расположенных в плоскостях, параллельных оси цилиндрической камеры закручивания, а по высоте отверстия малого диаметра в соседних штуцерах-жиклерах 4 и 5 (в штуцерах-жиклерах 4 и 5 на соседних гранях корпуса 1) смещены на половину шага. В штуцерах-жиклерах 4 одно из отверстий малого диаметра 12 для подачи топлива расположено на оси, в штуцерах-жиклерах 5 отверстия для подачи воды в сечение не попали, а потому условно не показаны.
Перемешивающее устройство работает следующим образом. Различные среды, например, топливо через штуцеры-жиклеры 4 с отверстиями малого диаметра 12 и вода через штуцеры-жиклеры 5 с отверстиями малого диаметра (условно не показаны), установленные в тангенциально расположенных отверстиях 10, 11, через уплотнительные шайбы 6, 7 через отверстия малого диаметра поступают из напорных трубопроводов в цилиндрическую камеру закручивания, образованную внутренней поверхностью корпуса 1, торцом корпуса и крышкой 2, соединенной с корпусом элементами крепления 9. При этом в штуцерах 4 и 5 выполнено по несколько отверстий малого диаметра (жиклеров), расположенных в плоскостях, параллельных оси цилиндрической камеры закручивания, а по высоте отверстия малого диаметра в соседних штуцерах 4 и 5 смещены на половину шага. В результате на цилиндрической поверхности камеры закручивания струи топлива и воды чередуются по высоте взаимодействуют друг с другом, образуя единый закрученный поток. При движении струй топлива в тангенциально расположенных отверстиях 10, 11 за счет эффекта эжекции возникает циркуляционное движение потока вокруг струй, которое дополнительно перемешивает потоки компонентов. В камере закручивания поток дополнительно перемешивается и на выходе из камеры закручивания в штуцере-сопле 3, установленном в торцевой стенке корпуса 1 через шайбу 8 получается однородный предварительно перемешанный поток водотопливной эмульсии. При перемешивании более двух компонентов различных сред корпус выполняется с количеством граней, пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов, при этом коэффициент пропорциональности больше или равен двум.
Предлагаемая конструкция позволяет повысить степень однородности многокомпонентных смесей газов и эмульсий, снизить габариты и энергозатраты, повысить на 3-8% экономичность энергетических установок.
1. Перемешивающее устройство, содержащее напорные трубопроводы и разъемный корпус с отверстиями, отличающееся тем, что корпус выполнен многогранным, по оси корпуса имеется цилиндрическая камера закручивания, образованная внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, торцом корпуса и боковой крышкой, закрепленной на корпусе, при этом на каждой грани корпуса выполнено не менее двух групп чередующихся тангенциально расположенных отверстий, в которых установлены штуцеры-жиклеры, соединенные с напорными трубопроводами, а отводящий трубопровод выполнен в виде выходного штуцера-сопла и установлен по оси в торце камеры, в штуцерах-жиклерах выполнено несколько отверстий, расположенных в плоскостях, параллельных оси цилиндрической камеры закручивания, по высоте отверстия в соседних штуцерах-жиклерах смещены на половину шага.
2. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен с количеством граней, пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов, при этом коэффициент пропорциональности больше или равен двум.
