Способ вибрационного управления неоднородными по плотности гидродинамическими системами во вращающихся контейнерах

Изобретение может быть применено в химической промышленности, в частности для управления тепломассопереносом в химических технологических процессах, протекающих во вращающихся контейнерах. Способ вибрационного управления неоднородными по плотности гидродинамическими системами во вращающихся контейнерах характеризуется тем, что на вращающийся контейнер с неоднородной по плотности средой воздействуют поперечными оси вращения вибрациями с циклической частотой, равной угловой частоте вращения или отличающейся от угловой частоты вращения на небольшую величину, которые приводят к созданию статического или вращающегося в системе отсчета контейнера дополнительного наведенного силового поля, изменяющего поле центробежной силы инерции, причем величина и направление наведенного поля определяются амплитудой и фазой вибраций. Изобретение обеспечивает возможность эффективного оперативного управления распределением масс, скоростью теплопередачи и интенсивностью перемешивания неоднородных по плотности гидродинамических систем во вращающихся контейнерах при помощи вибраций и может быть применено в химической промышленности, в частности для управления тепломассопереносом в химических технологических процессах. 3 ил.

 

Изобретение может быть применено в химической промышленности, в частности для управления тепломассопереносом в химических технологических процессах, протекающих во вращающихся контейнерах.

Известно, что вибрационное воздействие эффективно используется для управления процессами тепломассопереноса в неоднородных гидродинамических системах. Например, при помощи вибраций можно изменять свойства металла (патент RU 93044667). Вибрации облегчают выход газов из жидкого металла, способствуют образованию более однородной структуры металла и введению в металл различных порошковых добавок.

Другим примером является вибрационный экстрактор (патент RU 2082385), суть которого заключается в том, что колебательные воздействия на газожидкостную систему с частотой собственных колебаний дают положительный эффект при экстрагировании биологического сырья для получения лекарственных и других препаратов, выражающийся в увеличении выхода экстракта, его обогащения биологически активными компонентами сырья и получении в готовой потребительской форме.

В вышеназванных примерах неоднородные системы подвергаются вибрационному воздействию при отсутствии вращения. Существует ряд примеров, когда неоднородные среды испытывают одновременное влияние вибраций и вращения. К примеру, известен пульсационно-центробежный смеситель (патент RU 2379098), который относится к устройствам смешения гетерогенных сред при помощи мешалок, генерирующих совокупность двух полей - пульсационного и центробежного и позволяет за счет частичного преобразования вращательного движения мешалок в пульсации гетерогенной среды увеличить эффективность использования вводимой в аппарат энергии.

Известен роторный смеситель с механическим вибровозбудителем (патент RU 2297274), содержащий камеру смешивания, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, вибратор, выполненный в виде тарельчатых пружин с резиновыми амортизаторами, и жестко закрепленный в середине камеры смешивания. Вибратор имеет кривошипно-шатунный механизм, с помощью которого тарельчатые пружины возбуждают колебания частиц в горизонтальном направлении. В смесителе имеется возможность регулировать интенсивность вибрации посредством изменения частоты вращения привода кривошипно-шатунного механизма.

Известно управляющее воздействие высокочастотных вибраций на неоднородные по плотности гидродинамические системы, когда осредненные массовые силы генерируются в результате нелинейных эффектов, связанных с колебаниями гидродинамической системы в осциллирующем силовом инерционном поле. Например, вибрационная тепловая конвекция (Gershuni G.Z., Lyubimov D.V. Thermal vibrational convection (Гершуни Г.З., Любимов Д.В. Тепловая вибрационная конвекция). John Wiley & Sons. England. 1998. 358 р.), в том числе вибрационная тепловая конвекция во вращающихся системах (Козлов В.Г. Вибрационная тепловая конвекция во вращающихся полостях. Изв. РАН МЖГ. 2004. №1. С. 5-14), а также осредненные эффекты в колеблющихся многофазных системах (Любимов Д.В., Любимова Т.П., Черепанов А.А. Динамика поверхностей раздела в вибрационных полях. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ. 2003. 216 с.).

Однако заявленное изобретение принципиально отличается от приведенных выше тем, что силовое поле, создаваемое во вращающейся системе в результате вибраций, не связано с колебаниями гидродинамической системы относительно контейнера, и оно определяет распределение неоднородной по плотности гидродинамической системы, в том числе конвекцию и теплоперенос. Важной особенностью является простота управления величиной и направлением поля за счет изменения амплитуды и фазы вибрационного воздействия.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в достижении эффективного вибрационного управления неоднородными по плотности гидродинамическими системами разной природы, неизотермическими однородными или многофазными, во вращающихся контейнерах.

Решение задачи достигается за счет того, что способ вибрационного управления неоднородными по плотности гидродинамическими системами во вращающихся контейнерах заключается в вибрационном воздействии на вращающийся контейнер с неоднородной по плотности средой, причем циклическая частота вибраций равна угловой частоте вращения или отличается от угловой частоты вращения на небольшую величину, а направление вибраций перпендикулярно оси вращения. Такие вибрации приводят к созданию статического или вращающегося в системе отсчета контейнера дополнительного наведенного силового поля, изменяющего поле центробежной силы инерции, причем величина и направление наведенного поля определяются амплитудой и фазой вибраций и могут оперативно изменяться. Посредством изменения циклической частоты вибраций относительно угловой частоты вращения покоя достигается вращение поля относительно полости.

Техническим результатом является эффективное управление распределением масс, скоростью теплопередачи и интенсивностью перемешивания неоднородных по плотности гидродинамических систем во вращающихся контейнерах при помощи вибраций.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1, 2 и 3), описание которых приводится ниже.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Контейнер произвольной формы (выберем для примера цилиндр кругового сечения радиусом R), заполненный неоднородными по плотности средами (твердые тела в жидкости, жидкость и газ, несмешивающиеся жидкости разной плотности, неоднородно нагретая жидкость), приводится во вращение вокруг заданной оси с угловой частотой Ωrot при помощи шагового двигателя. При вращении контейнера центробежное поле , где - радиус-вектор, перпендикулярный оси вращения контейнера, оказывает на систему стабилизирующее действие и приводит ее в состояние механического квазиравновесия, соответствующее центрифугированному состоянию, когда легкая среда находится у оси вращения, а тяжелая распределяется около стенки контейнера. На фиг. 1 показано поперечное сечение цилиндрического контейнера, заполненного жидкостью, в которую погружены «тяжелое» 1 и «легкое» 2 тела. «Легким» будем называть тело, плотность которого меньше плотности жидкости, а «тяжелым» - тело с плотностью, превышающей плотность жидкости. В центрифугированном состоянии легкое тело 1 радиусом R0 находится у оси вращения, а тяжелое тело 2 - у стенки контейнера. Для перехода гидродинамической системы в центрифугированное состояние во внешнем силовом поле (в поле силы тяжести) вращение должно быть достаточно быстрым. В условиях пониженной гравитации центрифугирование происходит при медленном вращении.

Система, находящаяся в состоянии квазиравновесия, подвергается поперечным оси вращения поступательным вибрациям с циклической частотой Ωvib при помощи механического либо электродинамического вибратора (фиг. 1, b - амплитуда вибраций, t - время, α - сдвиг по фазе, - единичный вектор, направленный вдоль оси вибраций). При условии, что циклическая частота вибраций Ωvib равна угловой частоте вращения Ωrot, вибрации приводят к формированию статического во вращающейся системе отсчета силового поля (далее будем называть его наведенным полем), где - единичный вектор, направленный вдоль наведенного поля. На фиг. 2 показаны центробежное и наведенное силовые поля в системе отсчета контейнера (во вращающейся системе отсчета). Направление в системе отсчета контейнера определяется разностью фаз между колебаниями контейнера в лабораторной системе отсчета и угловым положением контейнера и определяется выражением . Здесь - единичный вектор, направленный вдоль оси х, связанной с полостью декартовой системы координат, выбранной так, что ось z совпадает с осью вращения, а направление оси х отвечает условию . Наведенное поле нарушает симметрию центробежного силового поля. В результате происходит перераспределение масс в многофазной неоднородной по плотности системе: легкое тело смещается от оси вращения контейнера, а тяжелое тело занимает устойчивое положение у стенки контейнера в определенном месте, соответствующем минимуму потенциальной энергии. На фиг. 3 показано результирующее силовое поле при сложении наведенного и центробежного полей во вращающейся системе отсчета. Результирующее поле является осесимметричным, с осью О, смещенной от оси вращения на расстояние b/2. Величина смещения легкого тела равна b/2, т.е. возрастает с увеличением амплитуды вибраций. В случае b/2+R0>R легкое тело будет прилегать вплотную к стенке контейнера. Следовательно, изменяя амплитуду вибраций, можно перемещать легкое включение вдоль радиуса. В контейнере кругового сечения легкие и тяжелые включения смещаются в противоположные стороны от оси вращения. В контейнерах некругового сечения смещения включений помимо результирующего силового поля будут также зависеть от формы полости.

Изменение разности фаз α между колебаниями контейнера в лабораторной системе отсчета и угловым положением контейнера позволяет задавать направление наведенного силового поля в системе контейнера, а значит, азимутальное положение фазовых включений, т.е. позволяет переместить легкое фазовое включение (тело, жидкость, газ) по азимуту в нужную точку контейнера, а тяжелое фазовое включение переместить в одно из ее устойчивых положений вдоль периметра контейнера.

Если контейнер заполнен неоднородной неизотермической жидкостью, то наведенное силовое поле может быть использовано для интенсификации или подавления теплопереноса. Эффект будет зависеть от температурного распределения и фазы вибраций, то есть направления наведенного поля. С увеличением амплитуды вибраций воздействие будет усиливаться.

Если циклическая частота вибраций отличается от угловой частоты вращения на небольшую величину ΔΩ=Ωvibrot (что соответствует изменению фазы колебаний со временем по закону α=ΔΩt), то наведенное силовое поле, возникающее под действием вибраций, медленно вращается относительно контейнера с угловой частотой |ΔΩ|. В зависимости от знака ΔΩ поле вращается либо в направлении вращения контейнера, при ΔΩ>0 (что соответствует опережающему вращению в лабораторной системе отсчета), либо в противоположном направлении, при ΔΩ<0 (соответствует отстающему вращению).

Описанные эффекты не связаны с полем силы тяжести и с успехом могут быть использованы в технологических процессах, проходящих в условиях невесомости.

Далее представлены конкретные примеры осуществления изобретения.

Пример 1. Цилиндрический плексигласовый контейнер радиусом R=35 мм и длиной 280 мм заполняют водой и помещают в него легкое цилиндрическое тело радиусом R0=20 мм. Герметично закрытый контейнер закрепляют горизонтально на столике вибратора и приводят во вращение с угловой скоростью Ωrot при помощи шагового двигателя. После центрифугирования системы, когда легкое тело занимает устойчивое положение на оси вращения под действием центробежной силы, столику, на котором закреплен контейнер, сообщают поперечные оси вращения вибрации с циклической частотой Ωvib. Вибрации сообщают при помощи механического вибратора, задающего поступательные вибрации в горизонтальном направлении. Частоту и амплитуду вибраций изменяют в диапазоне: ƒvib≡Ωvib/2π=2-5, b=1-40 мм. Опыты проводят при различных значениях скорости вращения ƒrot≡Ωrot/2π=3 и 4 об/с. При равенстве частот Ωvib и Ωrot тело смещается от оси вращения контейнера и занимает статическое в системе отсчета полости положение. Величина смещения тела зависит от амплитуды вибраций и равна b/2, т.е. возрастает с увеличением b. При амплитудах, превышающих 30 мм, т.е. когда b/2+R0>R, легкое тело вплотную прилегает к стенке контейнера.

Если циклическая частота вибраций отличается от угловой частоты вращения на небольшую величину (2-3%), то тело совершает круговое движение с частотой ΔΩ=Ωvibrot, в системе отсчета полости. При Ωvibrot>0 направление азимутального движения тела в системе отсчета полости совпадает с направлением вращения полости в лабораторной системе отсчета, то есть тело совершает опережающее азимутальное перемещение. Область отрицательных значений ΔΩ соответствует отстающему движению тела.

Пример 2. Рассмотрим герметичный цилиндрический плексигласовый контейнер радиусом R=18 мм и длиной 187 мм, заполненный водным раствором медного купороса (для обеспечения внутреннего разогрева жидкости при прохождении через жидкость электрического тока; напряжение подводится к электропроводным фланцам). Боковая граница контейнера поддерживается при постоянной температуре за счет обдува воздухом или орошения термостатированной жидкостью. Контейнер располагают горизонтально, жестко закрепляют на столике вибратора и приводят в относительно быстрое вращение. Скорость вращения Ωrot задается при помощи шагового двигателя. Затем через жидкость пропускают переменный электрический ток промышленной частоты, задающий мощность внутреннего тепловыделения. После установления в системе стационарного распределения температуры столику, на котором закреплен контейнер, сообщают поперечные оси вращения горизонтальные поступательные вибрации с циклической частотой Ωvib при помощи механического вибратора. Частоту и амплитуду вибраций изменяют в диапазоне: ƒvib≡Ωvib/2π=2-5 Гц, b=1-30 мм. Опыты проводят при скорости вращения ƒrot≡Ωrot/2π=2, 3 и 4 об/с.

При быстром вращении под действием центробежной силы в полости устанавливается осесимметричное температурное распределение с максимумом на оси вращения. При этом жидкость находится в состоянии устойчивого равновесия в осесимметричном поле центробежной силы. В области частот Ωvib, отличных от Ωrot более чем на 5%, конвекция в полости отсутствует, вибрации не оказывают влияния на теплоперенос, температура жидкости на оси Т соответствует теплопроводному режиму теплопереноса и практически не изменяется с частотой вибраций. Вибрации оказывают значительное влияние на состояние неизотермической жидкости в узкой области частот, близких к частоте вращения. Температура жидкости на оси Т значительно уменьшается в этой области, что свидетельствует о возникновении конвективных течений. Конвекция связана с генерацией в полости наведенного поля , которое приводит к нарушению симметрии центробежного поля. В рассмотренной постановке центробежное силовое поле в отсутствие вибраций отвечает условию равновесия осесимметричного температурного распределения. В зависимости от величины наведенного поля температура Т может понизиться в несколько раз, что соответствует повышению интенсивности теплопереноса также в несколько раз.

Таким образом, при помощи вибраций, за счет изменения частоты и амплитуды при заданной угловой частоте вращения контейнера, можно управлять распределением масс, скоростью теплопередачи, а также обеспечивать перемешивание неоднородных по плотности гидродинамических систем во вращающихся контейнерах.

Способ вибрационного управления неоднородными по плотности гидродинамическими системами во вращающихся контейнерах, характеризующийся тем, что на вращающийся контейнер с неоднородной по плотности средой воздействуют поперечными оси вращения вибрациями с циклической частотой, равной угловой частоте вращения или отличающейся от угловой частоты вращения на небольшую величину, которые приводят к созданию статического или вращающегося в системе отсчета контейнера дополнительного наведенного силового поля, изменяющего поле центробежной силы инерции, причем величина и направление наведенного поля определяются амплитудой и фазой вибраций.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для приготовления растворов и бетонных смесей. В спиральном бетоносмесителе, содержащем корпус, размещенный на станине посредством введенной в устройство платформы с пневмобаллонами, загрузочное и разгрузочное приспособления, корпус жестко закреплен на платформе с вибратором, смонтированным горизонтально под платформой, и выполнен спиральным из пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью по периметру, свернутого по спиральной оси 01-01 вокруг центральной прямолинейной оси 02-02 спирального корпуса, снабженного винтовыми канавками внутри под углом к его спиральной оси в виде карманов треугольной формы, расположенных попеременно внутри и снаружи поперечного сечения пустотелого тоннеля, и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной полосы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной полосы O3-O3 и являются линиями сгиба, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине карманов треугольной формы по внутренней поверхности пустотелого тоннеля спиральной формы, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций.

Изобретение относится к получению эмульсий с заданной концентрацией компонентов, для увеличения содержания светлых фракций в нефтепродуктах, и может быть использовано в топливной, энергетической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности.

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для смешивания многофазного флюида, а также к устройству и способу для измерения физических свойств многофазного флюида и может использоваться в нефтедобыче, например при разработке тяжелой нефти (т.е.

Изобретение относится к устройствам для приготовления лакокрасочной продукции во встряхивающих, качающихся и вибрирующих устройствах и может быть применено в лакокрасочной промышленности.

Изобретение относится к устройствам для приготовления лакокрасочной продукции во встряхивающих, качающихся и вибрирующих устройствах и может быть применено в лакокрасочной промышленности.

Изобретение относится к устройствам для приготовления лакокрасочной продукции во встряхивающих, качающихся и вибрирующих устройствах и может быть применено в лакокрасочной промышленности.

Настоящее изобретение относится к устройству для предварительной подготовки нефти к переработке, включающее емкость для нефти, соединенную посредством насоса и двухпозиционного клапана с вихревой трубой, содержащей входное и выходное устройства, при этом устройство дополнительно содержит резервуар с водой, соединенный посредством насоса и двухпозиционного клапана с входным устройством вихревой трубы, выходное устройство которой соединено с резервуаром для нефти через параллельно установленные первый и второй гидродинамические акустические преобразователи с двухпозиционными клапанами, при этом входное и выходное устройства выполнены в виде тангенциальных сопел.

Изобретение относится к устройствам для приготовления лакокрасочной продукции во встряхивающих, качающихся и вибрирующих устройствах и может быть применено в лакокрасочной промышленности.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в строительстве и других областях строительной индустрии для производства многокомпонентных смесей.

Изобретение относится к устройствам для приготовления лакокрасочной продукции и может быть применено в лакокрасочной промышленности. Установка для приготовления краски содержит смеситель, привод, загрузочное и разгрузочное приспособления, смеситель выполнен в виде установленного наклонно цилиндра под углом γ относительно горизонтальной оси вращения смесителя с плоскими торцевыми стенками эллиптической формы, размещенными перпендикулярно или под различными углами β и ψ к оси вращения и друг к другу под углом φ, при этом оси больших диаметров эллипсов, расположенных у загрузочной и разгрузочных цапф, по оси вращения смесителя совпадают, причем по всей длине смесителя по его оси вращения смонтирована пружина с плоским сечением витков выпуклой формы, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия и смонтирована таким образом, что малые диаметры пружины выпуклой формы размещены внутри загрузочной и разгрузочной цапф. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей, упрощение изготовления и повышение производительности. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для приготовления лакокрасочной продукции и может быть применено в лакокрасочной промышленности. В установке для приготовления лакокрасочной продукции, содержащей смеситель, привод, загрузочное и разгрузочное приспособления, смеситель выполнен в виде установленного наклонно цилиндра под углом α относительно горизонтальной оси вращения с плоскими торцевыми стенками эллиптической формы, размещенными под различными углами β и ψ к оси вращения и друг к другу под углом φ, при этом оси больших диаметров эллипсов торцевых стенок повернуты по оси вращения смесителя друг относительно друга на угол ω или смонтированы перпендикулярно под углом 90° к оси вращения смесителя, причем по всей длине смесителя по его оси вращения смонтирована коническая пружина с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия и смонтирована таким образом, что малый диаметр конической пружины размещен внутри разгрузочной цапфы, а большой диаметр конической пружины смонтирован у загрузочной цапфы. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей, упрощение изготовления и повышение производительности установки для приготовления лакокрасочной продукции. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для приготовления растворов и бетонных смесей. В бетоносмесителе, содержащем упруго установленный на основании пустотелый корпус, собранный из секций, загрузочное и разгрузочное приспособления, корпус выполнен спиральным в виде пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью по периметру свернутого по спиральной оси 01-01 вокруг центральной прямолинейной оси 02-02 спирального корпуса, снабженного винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к спиральной оси 01-01 пустотелого тоннеля в виде карманов многоугольной формы, с тремя и более боковыми сторонами и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной полосы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии полосы 03-03 и являются линиями сгиба, находящихся на расстояниях друг от друга, равных длине сторон карманов, многоугольной формы с тремя и более боковыми сторонами, при этом секции соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций, причем корпус жестко закреплен на платформе, снизу под которой смонтирован вибратор. 7 ил.

Изобретение относится к устройствам для приготовления краски. Установка для приготовления краски содержит вращающийся барабан, привод, загрузочное и разгрузочное устройства. Барабан выполнен в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси цилиндра с плоскими торцевыми стенками эллиптической формы, параллельными друг другу, размещенными перпендикулярно или наклонно под углом к горизонтальной оси вращения барабана, для обеспечения сохранения параллельности друг другу, при этом большие оси эллипсов торцевых стенок повернуты относительно друг друга на угол, обеспечивающий одновременное воздействие на компоненты краски колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Барабан закреплен на платформе, смонтированной посредством резинокордных пневмобаллонов на станине. По всей длине барабана закреплена пружина бочкообразной формы с круглым сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия. Изобретение обеспечивает упрощение изготовления, повышение производительности и расширение технологических возможностей. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для приготовления сыпучих композиций. Вибрационный смеситель содержит закрепленный на вертикальной трубчатой колонне рабочий орган, выполненный в виде перфорированного винтового лотка, заканчивающегося снизу сплошным витком, патрубок ввода ингредиентов, расположенный над рабочим органом, упругий элемент, закрепленный на несущей конструкции, и вибратор, отличающийся тем, что патрубок вывода готовой композиции установлен в конце сплошного витка. Ингредиенты поступают на верхний виток рабочего органа через патрубок ввода. Под действием колебаний, создаваемых вибратором, частицы сыпучего материала, перемещаясь вниз по рабочему органу, смешиваются. Готовый продукт удаляется из аппарата снизу через патрубок вывода, установленный в конце сплошного витка. Техническим результатом изобретения является повышение стабильности работы вибрационного смесителя и качества композиции. 1 ил.

Группа изобретений относится к пищевой, микробиологической, косметической, фармацевтической, химической, нефтехимической и другим областям промышленности. Генератор крутильных колебаний содержит корпус 8, платформу 3, реактивный диск 10, основной торсион, разделенный на две неравнозначные части, узловую точку 7 соединения частей основного торсиона, электромагнитную систему 6. Генератор снабжен дополнительным торсионом 1. Длинная часть 2 основного торсиона соединена с платформой. Реактивный диск 10 расположен на конце короткой части 9 торсиона. Узловая точка 7 жестко соединена с корпусом 8. Возбуждение крутильных колебаний осуществлено посредством дополнительного торсиона 1, подсоединенного одним концом к концу длинной части 2 основного торсиона посредством платформы 3, а другим - к электромагнитной системе 6 воздействия на дополнительный торсион 1. Группа изобретений направлена на обеспечение смешения гомо- и гетерогенных многокомпонентных жидких продуктов с высокой вязкостью, смешении высоковязких жидкостей и порошков с возможностью одновременного дробления порошков до наноразмеров в среде смешиваемых компонентов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 24 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано для производства многокомпонентных смесей. Технический результат - возможность создания по всему объему камеры смесителя на смешиваемые компоненты бетонной смеси двух различных по частоте вибрационных полей, соответствующих в совокупности по форме гофрированному контуру трехмерного тела вращения, образующего в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр усеченный правильный шестиугольник, с одновременным образованием в двухчастотном диапазоне разнонаправленных колебаний, полностью исключающих наличие в камере смешивания «глухих» зон, однородного амплитудного распределения вибрационного воздействия в камере смешивания и качественной интенсификации процесса перемешивания этих компонентов в целом. Bибрационный смеситель содержит камеру смешивания с окнами загрузки и выгрузки материалов соответственно, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, вибратор, выполненный с гофрированным корпусом и жестко закрепленный в середине камеры смешивания. Вибратор выполнен с функцией возбуждения двух одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей посредством верхнего и нижнего кривошипно-шатунных механизмов. Внутри корпуса вибратора по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру верхней внутренней части которого жестко закреплен шатун с приводом от верхнего кривошипно-шатунного механизма, а к центру верхней внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней верхней части гофрированного корпуса и выполненный с функцией возбуждения колебаний от верхней части корпуса вибратора через шатун посредством верхнего кривошипно-шатунного механизма. Диск выполнен с возможностью возбуждения колебаний от центральной части корпуса вибратора с помощью четырех толкателей, верхней частью симметрично закрепленных к нижней части диска, а нижней частью соединенных в узел подвижного шарнира шатуна нижнего кривошипно-шатунного механизма. Корпус вибратора выполнен в виде металлической гофрированной оболочки, представляющей собой гофрированное тонкостенное тело вращения, образующее в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр усеченный правильный шестиугольник, и выполненной с возможностью создания двухчастотных вибрационных полей, соответствующих в совокупности по форме гофрированному контуру данного тела вращения, с разнонаправленными колебаниями. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в строительстве и других областях строительной индустрии для производства многокомпонентных смесей. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств и обеспечении достижения новых свойств заявляемыми объектами, который достигается тем, что вибрационный смеситель, содержащий камеру смешивания с окнами загрузки и выгрузки материалов соответственно, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями. В нижней и верхней частях камеры смешивания по центру жестко закреплены два: нижний и верхний вибраторы, выполненные в гофрированных корпусах, с возбуждением колебаний посредством нижнего, среднего и верхнего кривошипно-шатунных механизмов, и с функцией создания эффекта наложения вибрационных полей в центре камеры смешивания от нижнего и верхнего вибраторов соответственно. При этом внутри корпуса нижнего вибратора, выполненного с функцией возбуждения двух одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей посредством нижнего и среднего кривошипно-шатунных механизмов, по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру верхней внутренней части которого жестко закреплен шатун с приводом от среднего кривошипно-шатунного механизма, а к центру верхней внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней верхней части корпуса нижнего вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от верхней части корпуса нижнего вибратора через шатун посредством среднего кривошипно-шатунного механизма. Причем диск нижнего вибратора, функцией которого является создание равномерного распределения по всему объему камеры смешивания вибрационного поля от верхней к нижней части корпуса нижнего вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей гофрированного корпуса нижнего вибратора, выполнен с возможностью возбуждения колебаний центральной части корпуса нижнего вибратора с помощью четырех толкателей, верхней частью симметрично закрепленных к нижней части диска, а нижней частью соединенных в узел подвижного шарнира шатуна нижнего кривошипно-шатунного механизма. При этом внутри корпуса верхнего вибратора по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с направляющей стойкой, функцией которой является создание устойчивого направленного поступательного движения штока от поступательной пары, образованной направляющей стойкой верхней части камеры смешивания, направляющей стойкой привода вращения лопастей и штоком верхнего вибратора, верхнего кривошипно-шатунного механизма, и цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру внутренней части которого жестко закреплен шток, а к центру внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней части, образующей наименьшую из гофр, корпуса верхнего вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от наименьшей из гофр корпуса верхнего вибратора. По внешней цилиндрической части стакана симметрично закреплены четыре выступа, функцией которых является передача возвратно-поступательного движения на диск верхнего вибратора, выполненный с возможностью однородного распределения вибрационного поля от наименьшей из гофр верхнего корпуса к месту закрепления корпуса верхнего вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей верхнего корпуса, в момент сжатия пружины до упора в резиновые прокладки, выполненные с функцией смягчения соударения выступов с диском верхнего вибратора. Причем корпуса вибраторов выполнены в виде металлических гофрированных оболочек, представляющих собой гофрированные тонкостенные тела вращения, образующие в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр усеченные правильные шестиугольники, и выполненных с возможностью создания трех одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей, два из которых соответствуют в совокупности, а третье - в отдельности, по форме гофрированному контуру данных тел вращения, с разнонаправленными колебаниями. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в других областях строительной индустрии для производства многокомпонентных смесей. Технический результат - интенсификация процесса перемешивания этих компонентов в целом. Технический результат достигается тем, что вибрационный смеситель, содержащий камеру смешивания с окнами загрузки и выгрузки материалов соответственно, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями. В нижней и верхней частях камеры смешивания по центру жестко закреплены два: нижний и верхний вибраторы, выполненные в гофрированных корпусах, с возбуждением колебаний посредством нижнего, среднего и верхнего кривошипно-шатунных механизмов, и с функцией создания эффекта наложения вибрационных полей в центре камеры смешивания от нижнего и верхнего вибраторов соответственно. При этом внутри корпуса нижнего вибратора, выполненного с функцией возбуждения двух одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей посредством нижнего и среднего кривошипно-шатунных механизмов, по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру верхней внутренней части которого жестко закреплен шатун с приводом от среднего кривошипно-шатунного механизма, а к центру верхней внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней верхней части корпуса нижнего вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от верхней части корпуса нижнего вибратора через шатун посредством среднего кривошипно-шатунного механизма. Причем диск нижнего вибратора, функцией которого является создание равномерного распределения по всему объему камеры смешивания вибрационного поля от верхней к нижней части корпуса нижнего вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей корпуса, выполнен с возможностью возбуждения колебаний центральной части корпуса нижнего вибратора с помощью четырех толкателей, верхней частью симметрично закрепленных к нижней части диска, а нижней частью соединенных в узел подвижного шарнира шатуна нижнего кривошипно-шатунного механизма. При этом внутри корпуса верхнего вибратора по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с направляющей стойкой, функцией которой является создание устойчивого направленного поступательного движения штока от поступательной пары, образованной направляющей стойкой верхней части камеры смешивания, направляющей стойкой привода вращения лопастей и штоком верхнего вибратора, верхнего кривошипно-шатунного механизма, и цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру внутренней части которого жестко закреплен шток, а к центру внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней части, образующей наименьшую из гофр, корпуса верхнего вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от наименьшей из гофр корпуса верхнего вибратора. Причем по внешней цилиндрической части стакана симметрично закреплены четыре выступа, функцией которых является передача возвратно-поступательного движения на диск верхнего вибратора, выполненный с возможностью однородного распределения вибрационного поля от наименьшей из гофр верхнего корпуса к месту закрепления корпуса верхнего вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей верхнего корпуса, в момент сжатия пружины до упора в резиновые прокладки, выполненных с функцией смягчения соударения выступов с диском верхнего вибратора. Корпуса вибраторов выполнены в виде металлических гофрированных оболочек, представляющих собой гофрированные тонкостенные тела вращения, образующие в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр сложные усеченные геометрические фигуры, состоящие в совокупности из равных полуокружностей, крайние точки пересечения которых образуют вершины правильного пятиугольника, и выполненных с возможностью создания трех одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей, два из которых соответствуют в совокупности, а третье - в отдельности, по форме гофрированному контуру данных тел вращения, с разнонаправленными колебаниями. При этом между корпусами нижнего и верхнего вибраторов по центру расположен пружинный вибровозбудитель, выполненный в виде пружинной группы, состоящей не менее чем из двух различного диаметра пружин, которые закреплены по диаметрам впадин, образованных на внешней поверхности металлических гофрированных оболочек группой наименьших из гофр нижнего и верхнего вибраторов, и функцией которых является создание множества групп совокупных трехчастотных вибрационных полей, каждое из которых соответствует спирально-винтовой форме центральных пружин пружинного вибровозбудителя с образованием динамизации эффекта наложения данных вибрационных полей, и дополнительных вибрационных воздействий на смешиваемые компоненты от верхнего и нижнего корпусов вибраторов соответственно. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в других областях строительной индустрии для производства многокомпонентных смесей. Технический результат - интенсификация процесса перемешивания этих компонентов в целом. Технический результат достигается тем, что вибрационный смеситель, содержащий камеру смешивания с окнами загрузки и выгрузки материалов, ротор с лопастями. В нижней и верхней частях камеры смешивания по центру жестко закреплены два: нижний и верхний вибраторы, выполненные в гофрированных корпусах, с возбуждением колебаний посредством нижнего, среднего и верхнего кривошипно-шатунных механизмов, и с функцией создания эффекта наложения вибрационных полей в центре камеры смешивания от нижнего и верхнего вибраторов соответственно. При этом внутри корпуса нижнего вибратора, выполненного с функцией возбуждения двух одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей посредством нижнего и среднего кривошипно-шатунных механизмов, по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру верхней внутренней части которого жестко закреплен шатун с приводом от среднего кривошипно-шатунного механизма, а к центру верхней внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней верхней части корпуса нижнего вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от верхней части корпуса нижнего вибратора через шатун посредством среднего кривошипно-шатунного механизма. Причем диск нижнего вибратора, функцией которого является создание равномерного распределения по всему объему камеры смешивания вибрационного поля от верхней к нижней части корпуса нижнего вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей гофрированного корпуса, выполнен с возможностью возбуждения колебаний центральной части корпуса нижнего вибратора с помощью четырех толкателей, верхней частью симметрично закрепленных к нижней части диска, а нижней частью соединенных в узел подвижного шарнира шатуна нижнего кривошипно-шатунного механизма. При этом внутри корпуса верхнего вибратора по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с направляющей стойкой, функцией которой является создание устойчивого направленного поступательного движения штока от поступательной пары, образованной направляющей стойкой верхней части камеры смешивания, направляющей стойкой привода вращения лопастей и штоком верхнего вибратора, верхнего кривошипно-шатунного механизма, и цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру внутренней части которого жестко закреплен шток, а к центру внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней части, образующей наименьшую из гофр, корпуса верхнего вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от наименьшей из гофр корпуса верхнего вибратора. Причем, по внешней цилиндрической части стакана симметрично закреплены четыре выступа, функцией которых является передача возвратно-поступательного движения на диск верхнего вибратора, выполненный с возможностью однородного распределения вибрационного поля от наименьшей из гофр верхнего корпуса к месту закрепления корпуса верхнего вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей данного корпуса, в момент сжатия пружины до упора в резиновые прокладки, выполненные с функцией смягчения соударения выступов с диском верхнего вибратора. Корпуса вибраторов выполнены в виде металлических гофрированных оболочек, представляющих собой гофрированные тонкостенные тела вращения, образующие в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр усеченные правильные пятиугольники, и выполненные с возможностью создания трех одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей, два из которых соответствуют в совокупности, а третье - в отдельности, по форме гофрированному контуру данных тел вращения, с разнонаправленными колебаниями. При этом между корпусами нижнего и верхнего вибраторов по диаметрам впадин, образованных наименьшими из гофр металлических гофрированных оболочек нижнего и верхнего корпусов вибраторов, по центру закреплена пружина, функцией которой является создание совокупного трехчастотного вибрационного поля, соответствующего спирально-винтовой форме пружины с образованием динамизации эффекта наложения данных вибрационных полей, и дополнительных вибрационных воздействий на смешиваемые компоненты от верхнего и нижнего корпусов вибраторов соответственно. 4 ил.

Изобретение может быть применено в химической промышленности, в частности для управления тепломассопереносом в химических технологических процессах, протекающих во вращающихся контейнерах. Способ вибрационного управления неоднородными по плотности гидродинамическими системами во вращающихся контейнерах характеризуется тем, что на вращающийся контейнер с неоднородной по плотности средой воздействуют поперечными оси вращения вибрациями с циклической частотой, равной угловой частоте вращения или отличающейся от угловой частоты вращения на небольшую величину, которые приводят к созданию статического или вращающегося в системе отсчета контейнера дополнительного наведенного силового поля, изменяющего поле центробежной силы инерции, причем величина и направление наведенного поля определяются амплитудой и фазой вибраций. Изобретение обеспечивает возможность эффективного оперативного управления распределением масс, скоростью теплопередачи и интенсивностью перемешивания неоднородных по плотности гидродинамических систем во вращающихся контейнерах при помощи вибраций и может быть применено в химической промышленности, в частности для управления тепломассопереносом в химических технологических процессах. 3 ил.

Наверх