Вибрационный смеситель

Изобретение относится к вибрационному смесителю и может быть использовано для образования дисперсных эмульсий и новых синтезированных веществ, например нового топлива. Вибрационный смеситель содержит основной корпус, узел предварительного смешивания, патрубки подвода смешиваемых компонентов, подачи предварительной смеси и отвода смеси, шток, соединенный с вибрационным приводом, и чередующиеся пластины с каналами для прохода смеси. Подвижные пластины жестко соединены со штоком посредством дополнительного корпуса, установленного в основном корпусе. Патрубок подачи предварительной смеси расположен внутри дополнительного корпуса и имеет выходные отверстия выше уровня расположения пластин. Пластины установлены на внутренней и на внешней боковых поверхностях дополнительного корпуса. Неподвижные пластины установлены на наружной поверхности патрубка и на внутренней боковой поверхности основного корпуса. В дне дополнительного корпуса выполнены каналы для прохода смеси из дополнительного корпуса в пространство между дополнительным корпусом и основным 1. Технический результат состоит в исключении влияния давления потока смешиваемых компонентов и смеси на параметры процесса смешивания за счет уравновешивания подвижной части смесителя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для перемешивания веществ и может быть использовано для образования дисперсных эмульсий и новых синтезированных веществ, например нового топлива.

Известен электровибрационный смеситель (авт. свид. SU №1194473, МПК B01F 11/00, 1981 г.), содержащий корпус с патрубками подвода смешиваемых компонентов и отвода смеси, закрепленные на торцах корпуса модули электровибродвигателя и рабочий орган в виде двух групп дисков или пластин. Каждая группа пластин связана с соответствующим модулем электровибродвигателя. Диски одной группы закреплены в стенках стакана, а другой сблокированы на стяжках.

Такой смеситель требует сложного в изготовлении электровибродвигателя и настройки его модулей для обеспечения перемещения одной группы дисков относительно другой, что усложняет его эксплуатацию.

Известен другой вибрационный смеситель (авт. свид. SU №1726001, МПК⁵ B01F 11/00, 1989 г.), содержащий корпус с патрубками подвода смешиваемых компонентов и отвода смеси, в котором расположен шток, имеющий узел соединения с вибрационным приводом, и чередующиеся пластины с каналами для прохода смеси, шарнирно закрепленные одним концом на корпусе, а в центральной части - на штоке. Крепление пластин на корпусе чередуется с противоположных сторон от штока.

Такой смеситель более прост в эксплуатации и позволяет использовать более простой электровибродвигатель.

Однако смеситель не обеспечивает эффективного перемешивания, что объясняется перемещением чередующихся пластин в одном направлении, кроме того, в наиболее эффективной зоне перемешивания (в зоне максимальной амплитуды колебаний пластин) у пластин выполнены выемки для прохода компонентов. Наличие шарнирных соединений пластин снижает надежность работы смесителя.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является вибрационный смеситель (патент RU №2270055, МПК (2006.01) B01F 11/00, опубл. 2006 г.), содержащий основной корпус, узел предварительного смешивания, патрубки подвода смешиваемых компонентов, подачи предварительной смеси и отвода смеси, шток, имеющий узел соединения с вибрационным приводом, и чередующиеся пластины с каналами для прохода смеси, первые из которых жестко соединены со штоком. Смеситель снабжен как минимум двумя дополнительными штоками, подпружиненными относительно корпуса и расположенными параллельно основному штоку, а вторые пластины жестко закреплены на дополнительных штоках.

Такой вибрационный смеситель позволяет несколько повысить эффективность смешивания за счет обеспечения встречного перемещения чередующихся пластин и использует простой вибрационный привод.

Однако при подаче под давлением смешиваемых компонентов снизу на пластины действует давление потока смешиваемых компонентов, что приводит к перемещению подвижных пластин к неподвижным и изменению зазоров между подвижными и неподвижными пластинами. При этом неконтролируемо изменяются амплитуда и частота колебаний подвижных пластин, что снижает эффективность смешивания. На изменение давления влияет изменение температуры и вязкости смешиваемых компонентов. Использование более жестких пружин для устранения перемещения подвижных пластин под действием давления приводит к необходимости использования более мощного вибрационного привода.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности и надежности смесителя за счет уравновешивания его подвижной части.

Поставленная задача решается усовершенствованием вибрационного смесителя, содержащего основной корпус, узел предварительного смешивания, патрубки подвода смешиваемых компонентов, подачи предварительной смеси и отвода смеси, шток, имеющий узел соединения с вибрационным приводом, и чередующиеся пластины с каналами для прохода смеси, первые из которых жестко соединены со штоком.

Это усовершенствование заключается в том, что вибрационный смеситель снабжен дополнительным корпусом, установленным в основном корпусе и жестко соединенным со штоком, патрубок подачи предварительной смеси расположен внутри дополнительного корпуса и имеет выходные отверстия выше уровня расположения пластин, первые пластины установлены на внутренней и внешней боковых поверхностях дополнительного корпуса, вторые пластины установлены на наружной поверхности патрубка подачи предварительной смеси и внутренней боковой поверхности основного корпуса, при этом в дне дополнительного корпуса выполнены каналы для прохода смеси из дополнительного корпуса в пространство между дополнительным корпусом и основным.

Такое выполнение смесителя позволяет разделить весь его объем на два пространства (внутри дополнительного корпуса и между дополнительным корпусом и основным) и обеспечить движение потока внутри дополнительного корпуса сверху вниз, а между дополнительным корпусом и основным снизу вверх. При этом на подвижную часть смесителя действуют два встречных потока, что уравновешивает подвижную часть и исключает влияние давления потока смешиваемых компонентов и смеси на параметры процесса смешивания.

Кроме того, каналы для прохода смеси могут быть образованы конической поверхностью, при этом каналы в пластинах, расположенных внутри дополнительного корпуса и в его дне, образованы конической поверхностью с вершиной, обращенной вниз, а каналы в пластинах, расположенных между основным и дополнительным корпусами, образованы конической поверхностью с вершиной, обращенной вверх.

Такое выполнение каналов позволяет повысить интенсивность потока за счет сужения на выходе из каналов.

Кроме того, узел предварительного смешивания может быть выполнен в виде цилиндра, к одному торцу которого присоединен патрубок подвода первого смешиваемого компонента, а к другому - патрубок подачи предварительной смеси, при этом патрубок подвода второго смешиваемого компонента имеет участок, расположенный по оси цилиндра с выходными отверстиями в боковой поверхности патрубка.

Такое выполнение узла предварительного смешивания позволяет повысить эффективность предварительного смешивания компонентов за счет уноса потоком первого компонента струй потока второго компонента, выходящих через выходные отверстия.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен заявляемый вибрационный смеситель, на фиг. 2 - схема движения потока смеси.

Вибрационный смеситель содержит основной корпус 1, узел предварительного смешивания 2, патрубки подвода смешиваемых компонентов 3 и 4, подачи предварительной смеси 5 и отвода смеси 6, шток 7, имеющий узел соединения с вибрационным приводом 8, и чередующиеся пластины 9, 10, 11 и 12 с каналами 13, 14, 15 и 16 соответственно для прохода смеси. Первые пластины 9 и 11 жестко соединены со штоком 7 посредством дополнительного корпуса 17, установленного в основном корпусе 1 и жестко соединенного со штоком 7. Патрубок 5 подачи предварительной смеси расположен внутри дополнительного корпуса 17 и имеет выходные отверстия 18 выше уровня расположения пластин 9. Первые пластины 9 установлены на внутренней, а пластины 11 - на внешней боковых поверхностях дополнительного корпуса 17, вторые пластины 10 установлены на наружной поверхности патрубка 5 подачи предварительной смеси, а пластины 12 - на внутренней боковой поверхности основного корпуса 1. В дне 19 дополнительного корпуса 17 выполнены каналы 20 для прохода смеси из дополнительного корпуса 17 в пространство между дополнительным корпусом 17 и основным 1. В приведенном варианте каналы 13, 14, 15, 16 и 20 для прохода смеси образованы конической поверхностью. При этом каналы 13 и 14 в пластинах 9 и 10, расположенных внутри дополнительного корпуса 17, и каналы 20 в его дне 19 образованы конической поверхностью с вершиной, обращенной вниз, а каналы 15 и 16 в пластинах 11 и 12, расположенных между основным 1 и дополнительным 17 корпусами, образованы конической поверхностью с вершиной, обращенной вверх. Узел предварительного смешивания 2 выполнен в виде цилиндра 21, к одному торцу которого присоединен патрубок 4 подвода первого смешиваемого компонента, а к другому - патрубок 5 подачи предварительной смеси. Патрубок 3 подвода второго смешиваемого компонента имеет участок 22, расположенный по оси цилиндра 21 с выходными отверстиями 23 в боковой поверхности патрубка. Позицией 24 обозначена пружина, которой подвижная часть смесителя подпружинена относительно неподвижного основного корпуса 1, позицией 25 - гайки, регулирующие натяжение пружины 24, позицией 26 - узел соединения штока 7 с вибрационным приводом 8, позициями 27 и 28 - распорные втулки, установленные между пластинами. Для повышения интенсивности перемешивания на верхней и нижней сторонах пластин 9 и 10, 11 и 12 выполнены канавки 29.

Вибрационный смеситель работает следующим образом. В зависимости от требуемых для эффективного перемешивания амплитуды и частоты колебаний пластин 9 и 10, 11 и 12 выбирают параметры вибрационного привода 8 и расчетом или экспериментально производят подбор жесткости пружины 24. Включают вибрационный привод 8, приводя в колебательное движение шток 7 и соединенный с ним дополнительный корпус 17 с пластинами 9 и 11. В узел предварительного смешивания 2 подают под давлением смешиваемые компоненты, например по патрубку 3 - воду, а по патрубку 4 - топливо. Поток топлива захватывает струи воды, выходящие из отверстий 23, обеспечивая интенсивное предварительное смешивание. Полученная предварительная смесь по патрубку 5 подается через отверстия 18 в верхнюю часть дополнительного корпуса 17. За счет колебательного движения подвижных пластин 9 относительно неподвижных пластин 10 происходит сближение пластин 9 и 10, при котором находящиеся между пластинами 9 и 10 компоненты испытывают сжатие, и удаление пластин 9 и 10, при котором компоненты испытывают резкое разрежение, обеспечивающее интенсивное перемешивание компонентов. В процессе перемешивания компоненты по каналам 13 и 14 перемещаются вниз ко дну 19 корпуса 17 и через каналы 20 попадают в пространство между основным 1 и дополнительным 17 корпусами. За счет колебательного движения пластин 11 относительно пластин 12 происходит сближение пластин 11 и 12, при котором находящиеся между пластинами 11 и 12 компоненты испытывают сжатие, и удаление пластин 11 и 12, при котором компоненты испытывают резкое разрежение, обеспечивающее интенсивное перемешивание компонентов, которые в процессе перемешивания по каналам 15 и 16 перемещаются в верхнюю часть корпуса 1, и через патрубок 6 полученная смесь отводится из смесителя. В процессе работы смесителя на его подвижную часть действуют два встречных потока (сверху вниз внутри дополнительного корпуса 17 и снизу вверх в пространстве между основным 1 и дополнительным 17 корпусами), что уравновешивает подвижную часть и исключает влияние давления потока смешиваемых компонентов и смеси на параметры процесса смешивания.

Таким образом, использование предлагаемого смесителя позволяет получить эффективное и надежное смешивание компонентов за счет уравновешивания его подвижной части и исключения влияния давления подаваемых компонентов на параметры процесса колебания пластин.

1. Вибрационный смеситель, содержащий основной корпус, узел предварительного смешивания, патрубки подвода смешиваемых компонентов, подачи предварительной смеси и отвода смеси, шток, имеющий узел соединения с вибрационным приводом, и чередующиеся пластины с каналами для прохода смеси, первые из которых жестко соединены со штоком, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным корпусом, установленным в основном корпусе и жестко соединенным со штоком, патрубок подачи предварительной смеси расположен внутри дополнительного корпуса и имеет выходные отверстия выше уровня расположения пластин, первые пластины установлены на внутренней и внешней боковых поверхностях дополнительного корпуса, вторые пластины установлены на наружной поверхности патрубка подачи предварительной смеси и внутренней боковой поверхности основного корпуса, при этом в дне дополнительного корпуса выполнены каналы для прохода смеси из дополнительного корпуса в пространство между дополнительным корпусом и основным.

2. Вибрационный смеситель по п.1, отличающийся тем, что каналы для прохода смеси образованы конической поверхностью, при этом каналы в пластинах, расположенных внутри дополнительного корпуса и в дне дополнительного корпуса, образованы конической поверхностью с вершиной, обращенной вниз, а каналы в пластинах, расположенных между основным и дополнительным корпусами, образованы конической поверхностью с вершиной, обращенной вверх.

3. Вибрационный смеситель по п.1, отличающийся тем, что узел предварительного смешивания выполнен в виде цилиндра, к одному торцу которого присоединен патрубок подвода первого смешиваемого компонента, а к другому - патрубок подачи предварительной смеси, при этом патрубок подвода второго смешиваемого компонента имеет участок, расположенный по оси цилиндра с выходными отверстиями в боковой поверхности патрубка.