Устройство для получения дозированных смесей
Изобретение относится к смесительным устройствам и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности для получения смесей определенного соотношения. Устройство содержит центральную камеру, напорную и смесительную камеры, периферийные и центральный нагнетательные патрубки, патрубки инжектируемых сред и их подвода. Периферийные нагнетательные патрубки установлены на напорной камере под углом к осевой и диаметральной плоскостям. Центральный нагнетательный патрубок оснащен ребрами и соединен посредством шестигранной муфты с патрубком инжектируемых сред, а при помощи цилиндрической муфты - с центральной камерой и расположен, как и патрубок инжектируемых сред, с возможностью осевого перемещения. Технический результат состоит в возможности регулирования соотношения смешиваемых сред при работе устройства. 5 ил.
Изобретение относится к смесительным устройствам и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности для получения смесей определенного соотношения.
Известны технические решения, инжектируемая среда в которых перемешивается, попадая между поверхностями двух пересекающихся потоков рабочей среды (авторское свидетельство СССР №1274753 А2, кл. В 01 F 5/04, 1986; авторское свидетельство СССР №1588433 А1, кл. В 01 F 5/04, 1990).
Известен смеситель, включающий смесительную и напорные камеры, патрубок инжектируемой среды и нагнетательный патрубок, снабженные соплами с возможностью осевого перемещения в условиях прекращения рабочего процесса и разборки конструкции (патент РФ №2040322, кл. В 01 F 5/00, 1995).
Известно устройство приготовления эмульсии, содержащее смесительную камеру с конфузорной, цилиндрической и диффузорной частями, сопло, дополнительную камеру и патрубки подачи эмульгируемых компонентов (авторское свидетельство СССР №1669519 А1, кл. В 01 F 5/04, 1991).
Устройство позволяет регулировать расход эмульгируемых сред за счет осевого перемещения камеры смешения и сопла относительно дополнительной камеры. Однако данная регулировка в процессе работы устройства невозможна. Наличие подвижных частей (сопла, смесительной и дополнительной камер), фиксируемых накидной гайкой и винтом, снижает надежность работы устройства, особенно в условиях агрессивных сред.
Наиболее близким аналогом заявляемому изобретению является смеситель (авторское свидетельство СССР №1171078 А, кл. В 01 F 3/04, 1985), включающий напорную и смесительную камеры, патрубок инжектируемой среды, периферийный и центральный нагнетательные патрубки, смешение инжектируемой среды в котором осуществляется за счет ее подачи внутрь потока рабочей среды в зону высокой турбулентности.
Недостатком этого смесителя является то, что при его использовании невозможно регулировать соотношение смешиваемых сред и обеспечить центровку центрального нагнетательного патрубка относительно патрубка инжектируемой среды. Кроме того, высокая турбулентность потока рабочей среды при переменных параметрах работы приводит к интенсивной вибрации центрального нагнетательного патрубка, что ухудшает процесс инжекции, нарушая режим пропорциональной подачи инжектируемой среды в поток рабочей среды, и снижает ресурс работы смесителя.
Известен «Способ гомогенизации» (Заявка №2001110091/12, кл. 7 В 01 F 5/08), при котором жидкость под давлением пропускают, по меньшей мере, через две концентрически расположенные щели гомогенизации, при этом жидкость при ее выходе из одной из щелей гомогенизации при высокой скорости и в ограниченное пространство встречает жидкость из одной или нескольких щелей гомогенизации, щели гомогенизации создают в пространстве между двумя узкими поверхностями на седле клапана и двумя узкими поверхностями на конусе клапана, и жидкость направляют в щели гомогенизации через центральный сквозной канал и концентрический сквозной канал, выполненный в седле клапана, или жидкость может быть направлена через сквозной канал, выполненный в конусе клапана.
Этот способ в недостаточной степени обеспечивает качество смешивания жидкостей.
Задачей изобретения является повышение качества смешения инжектируемых сред в потоке рабочей среды, оптимизация процесса инжекции и возможность регулирования соотношения смешиваемых сред непосредственно при работе устройства, что улучшает его эффективность и повышает надежность.
Поставленная задача достигается тем, что рабочую среду для смешивания, например, с концентратом присадок подают не менее чем тремя потоками, для чего ее разделяют на центральный и как минимум два периферийных потока, затем центральный поток рабочей среды подают под давлением, а периферийные потоки подвергают закрутке за счет подачи их в зону смешивания под углом к центральному потоку.
Для осуществления этого способа в устройстве для получения дозированных смесей, содержащем центральную, напорную и смесительную камеры, периферийные и центральный нагнетательные патрубки, патрубки инжектируемых сред и их подвода, периферийные нагнетательные патрубки установлены на напорной камере под углом к осевой и диаметральной плоскостям, центральный нагнетательный патрубок оснащен ребрами и соединен посредством шестигранной муфты с патрубком инжектируемых сред, а при помощи цилиндрической муфты - с центральной камерой и расположен, как и патрубок инжектируемых сред, с возможностью осевого перемещения.
Предлагаемое устройство представлено на Фиг.1, 2, 3, 4, 5.
На Фиг.1 представлено устройство для получения дозированных смесей в разрезе.
Фиг.2 - схема устройства для получения дозированных смесей. Фиг.3 - вид сверху части устройства с вмонтированной в него пробкой, закрывающей отверстие монтажа вакуумметра. Фиг.4 - поперечный разрез устройства в месте установки кольца с продольной канавкой. Фиг.5 - ломаный поперечный разрез устройства по осевым плоскостям периферийных нагнетательных патрубков.
Устройство для получения дозированных смесей (Фиг.1) содержит центральную камеру 1, напорную 2 и смесительную 3 камеры, соединенные конфузором 4, установленные коаксиально с возможностью осевого перемещения патрубок инжектируемых сред 5 и центральный нагнетательный патрубок 6, снабженные соплами 7 и 8 соответственно, причем между соплами обоих патрубков выполнена кольцевая щель 9, как минимум два патрубка подвода инжектируемых сред 10, соединяющих (Фиг.2) трубками 11 через невозвратные клапаны 12 и краны 13 резервуары 14 и патрубок (Фиг.1) инжектируемых сред 5, закрепленный за счет крышки 15 в напорной камере 2 и соединенный с центральным нагнетательным патрубком 6, оснащенным ребрами 16 через шестигранную муфту 17. При этом (Фиг.2) центральная 1 и напорная 2 камеры, сообщенные между собой посредством трубок 18, имеют как минимум четыре (Фиг.1) и (Фиг.5) периферийных нагнетательных патрубка 19, половина из которых установлена на напорной камере 2 и расположена под наклоном к диаметральной и осевой плоскостям. Между поверхностью конфузора 4 и соплом патрубка инжектируемых сред 7 выполнена кольцевая щель 20. Центральная камера 1 соединена с центральным нагнетательным патрубком 6 за счет цилиндрической муфты 21, фиксируемой гайками 22. Между крышкой 15 и патрубком инжектируемых сред 5, а также шестигранной муфтой 17 и центральным нагнетательным патрубком 6 установлены раздвижные сменные шайбы 23 и 24 для регулировки кольцевых щелей 9 и 20 соответственно.
В патрубок инжектируемых сред 5 врезана пробка 25 (Фиг.3), закрывающая отверстие монтажа вакуумметра в случае необходимости контроля разрежения.
Устройство для получения дозированных смесей работает следующим образом.
Рабочая среда, например светлый нефтепродукт, по напорному трубопроводу подается в камеру 1, как показано на Фиг.1, где происходит ее разделение на центральный и периферийные потоки. Центральный поток рабочей среды поступает по патрубку 6 во внутреннюю полость сопла 8, из которой под напором выбрасывается в камеру 3, а периферийные потоки по патрубкам 19 и трубкам 18 подаются в камеру 2, где интенсивно закручиваются по направлению к камере 3. При этом в патрубке 5 создается разрежение (вакуум) и под действием перепада давления в резервуарах 14, обозначенных на фиг.2, и камере 3 происходит подача инжектируемых сред по трубкам 11, например концентратов присадок. Они контактируют с внутренней поверхностью закрученных периферийных потоков рабочей среды и наружной поверхностью центрального потока. Таким образом, инжектируемые среды попадают между поверхностями нескольких потоков рабочей среды, движущихся с различными скоростями, что приводит к их интенсивному перемешиванию.
Регулирование степени дисперсности смеси и соотношения инжектируемых и рабочей сред в процессе работы устройства осуществляется за счет изменения величин кольцевых щелей 20 и 9 соответственно. В процессе регулировки контроль разряжения в патрубке 5 может производиться вакуумметром, который монтируется в отверстие, закрытое пробкой 25, обозначенной на Фиг.3. Величину щели 20 регулируют осевым перемещением патрубка 5 относительно конфузора 4 за счет изменения толщины шайб 24, а щели 9 - осевым перемещением патрубка 6 относительно патрубка 5 за счет изменения толщины шайб 23.
На переменных режимах работы при меняющемся гидравлическом сопротивлении в напорной системе перепады давления в потоке рабочей среды вызывают колебательные движения различной частоты патрубка 6, амплитуда которых стремится к нулевой за счет его оснащения, как показано на Фиг.1, ребрами 16, не оказывающими сопротивления движению инжектируемых сред, или выполнения кольца 26 с продольной канавкой (Фиг.4) установленного в патрубке 5 и фиксирующегося винтами, что дает возможность не только оптимизировать процесс инжекции за счет исключения вибраций патрубка 6, но и решает задачу его центровки относительно патрубка 5 и, как следствие, повышает эффективность и надежность работы устройства.
Благодаря установке патрубков 19 на камере 2 под наклоном к диаметральной и осевой плоскостям, как показано на фиг.5, внутри нее интенсифицируется процесс закрутки рабочей среды по направлению к камере 3, повышая ее турбулизацию. При этом происходит взаимное проникновение перемешиваемых потоков с нарастающей интенсивностью, получаемой за счет плавного изменения проходного сечения кольцевой щели 20, и уменьшение потерь энергии на удар в начальный момент смешения рабочей и инжектируемых сред, что позволяет осуществлять их перемешивание наиболее эффективно.
Установка как минимум двух периферийных нагнетательных патрубков 19, размещенных на напорной камере 2 под углом к диаметральной и осевой плоскостям, позволяет интенсифицировать процесс закрутки рабочей среды в напорной камере по направлению к камере смешения, за счет чего повышается эффективность перемешивания инжектируемых и рабочей сред.
Наличие ребер 16 на центральном нагнетательном патрубке, выполняющих функцию оптимизации процесса инжекции за счет исключения вибрации этого патрубка, позволяет решить задачу его центровки относительно патрубка инжектируемых сред, не вызывая сопротивления при движении этих сред.
Возможность осуществления определенной дозированной концентрации инжектируемых сред в заданный объем рабочей среды и обеспечения регулировки их соотношения, а также степени дисперсности смеси в процессе работы устройства обусловлена осевым перемещением центрального нагнетательного патрубка 6 и патрубка инжектируемых сред 5 за счет выполнения шестигранной 17 и цилиндрической 21 муфт.
Заявляемое изобретение, направленное на оптимизацию процесса инжекции вследствие исключения вибрации центрального нагнетательного патрубка и решение задачи его центровки относительно патрубка инжектируемых сред, может осуществляться путем установки в патрубок инжектируемых сред кольца с продольной наружной канавкой, фиксирующегося винтами.
Предлагаемое устройство позволяет повысить качество смешения сред, оптимизировать процесс инжекции и дает возможность осуществления определенной дозированной концентрации инжектируемых сред в заданный объем рабочей среды посредством регулировки их соотношения непосредственно в процессе работы, что улучшает его эффективность и повышает надежность.
Устройство для получения дозированных смесей, содержащее центральную камеру, напорную и смесительную камеры, соединенные конфузором, установленные коаксиально патрубок инжектируемых сред и центральный нагнетательный патрубок рабочей среды, снабженные соплами, как минимум два патрубка подвода инжектируемых сред и четыре периферийных нагнетательных патрубка, отличающееся тем, что периферийные нагнетательные патрубки, установленные на напорной камере, располагаются под углом к диаметральной и осевой плоскостям, центральный нагнетательный патрубок оснащен ребрами и соединен посредством шестигранной муфты с патрубком инжектируемых сред, при этом патрубки за счет цилиндрической муфты установлены с возможностью осевого перемещения.
