Гидродинамический смеситель

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость - жидкость". Смеситель содержит корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и выполнен в виде конусно- цилиндрического сопла. Смесительный элемент состоит из вставки и корпуса. Коническая часть вставки находится в корпусе смесительного элемента. Отражатель в виде лунки. Корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, выходной патрубок. На конической части вставки в несколько рядов выполнены углубления в виде лунок произвольного поперечного сечения, ее большее основание переходит в цилиндр. На поверхности цилиндра выполнены наклонные прямоугольные каналы произвольного поперечного сечения, частично выходящие на коническую часть вставки. Лунка выполнена по центру торцовой поверхности цилиндра. Вокруг лунки по окружности консольно установлены резонирующие стержни. Внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде двух цилиндров разного диаметра, образующих уступ. Уступ фиксирует осевое положение корпуса смесительного элемента. Технический результат изобретения - интенсификация физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость - жидкость".

Известен смеситель кавитационного типа (RU 21586627, МПК B01F 5/08, опубл. 10.11.2000), содержащий цилиндрическую рабочую камеру с соосным подводящим в виде диффузора патрубком, смесительные элементы и патрубок подачи добавочного компонента смеси, причем смесительные элементы выполнены в виде многоструйного сопла. Смешивание осуществляется за счет гидродинамической кавитации.

Недостатком смесителя является отсутствие акустических колебаний в обрабатываемой среде определенной частоты, т.к. акустическое излучение, вызываемое захлопыванием и пульсацией кавитационных пузырьков, незначительно и имеет сплошной спектр от сотен Гц до десятков тысяч Гц.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидродинамический смеситель (RU 2553861, МПК B01F 3/04, 3/08, 5/06, опубл. 20.06.2015), содержащий корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и выполнен в виде конусно-цилиндрического сопла, смесительный элемент состоит из вставки и корпуса, коническая часть вставки находится в корпусе смесительного элемента, отражатель в виде лунки, находящейся на торце большего основания вставки, корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, кольцевые проточки, выполненные на поверхности вставки, соединены каналами с первой смесительной камерой.

Интенсификация процессов достигается за счет интенсивной акустической и гидродинамической кавитации, сдвиговых усилий, интенсивной турбулентности в смесительных камерах. Акустические колебания генерируются пульсирующей кавитационной полостью, которая образуется между выходами сопла и отражателя. Экономически наиболее выгодна вогнутая форма отражателя в виде лунки. (Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Гл. ред И.П. Галямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979 с. 80.)

Недостатком смесителя является недостаточная интенсивность акустических колебаний и, как следствие, недостаточная эффективность проводимых в устройстве технологических процессов.

Поставленная задача изобретения - интенсификация гидродинамических, физико-химических и тепломассообменных процессов.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в гидродинамическом смесителе, содержащем корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и выполнен в виде конусно-цилиндрического сопла, смесительный элемент, состоящий из вставки и корпуса, коническая часть вставки находится в корпусе смесительного, элемента, отражатель в виде лунки, корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, выходной патрубок, согласно изобретению на конической части вставки в несколько рядов выполнены углубления в виде лунок произвольного поперечного сечения, а большее основание конической части вставки переходит в цилиндр, на поверхности которого выполнены наклонные прямолинейные каналы произвольного поперечного сечения, частично выходящие на коническую часть, причем лунка выполнена по центру торцовой поверхности цилиндра, вокруг которой по окружности консольно установлены резонирующие стержни, при этом внутренняя поверхность корпуса смесителя выполнена в виде двух цилиндров разного диаметра, а образующийся при этом уступ фиксирует в осевом направлении положение корпуса смесительного элемента.

На фиг. 1 схематически изображен гидродинамический смеситель, продольный разрез. На фиг. 2 изображен вид А на фиг. 1 На фиг. 3 изображено сечение Б-Б на фиг. 1

Гидродинамический смеситель содержит: корпус 1 с патрубком входа дополнительного компонента 2, крышку 3 с патрубком осевого входа основного компонента 4, уступ корпуса смесителя 5, который фиксирует положение в корпусе смесителя смесительного элемента 6, состоящего из корпуса 7 с внутренней конической поверхностью и сквозными каналами 8, закрепленной в нем коническо-цилиндрической вставкой 9, на конической поверхности, которой выполнены углубления в виде лунок 10, на цилиндрической поверхности 11 выполнены наклонные прямолинейные каналы 12, на торцовой поверхности цилиндрической части 13 находятся резонирующие стержни 14 и отражатель в виде лунки 15, первую смесительную камеру 16, образованную крышкой 3, корпусом 1 и торцом коническо-цилиндрической вставки 13, кольцевой радиальный зазор 17, образованный коническими поверхностями корпуса смесительного элемента 7 и вставки 9, вторую смесительную камеру 18, расположенную в корпусе смесительного элемента 7, третью смесительную камеру 19, образованную торцом корпуса смесительного элемента 7, распорной втулкой 20 и крышкой 21, выходной патрубок 22.

Смеситель работает следующим образом: основной жидкий компонент под давлением подается через входной осевой патрубок 4, в смесительную камеру 16 и попадает на отражатель в виде лунки 15, отражаясь от него на резонансные стержни 14. Одновременно в камеру 16 подается под давлением через радиальный патрубок 2 второй компонент. Затем, предварительно смешанные компоненты через наклонные каналы 12, радиальный зазор 17 поступают во вторую смесительную камеру 18 и через каналы 8 проходят в последнюю смесительную камеру 19, а затем выводятся через выходной осевой патрубок 22.

Основной жидкий компонент, проходя через конусно-цилиндрическое сопло осевого патрубка, увеличивает скорость движения и, попадая на отражатель, образует пульсирующую с определенной частотой и интенсивностью кавитационную полость. Для повышения интенсивности и монохроматичности колебаний вокруг сопла установлены по окружности консольно закрепленные стержни (Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Гл. ред. И.П. Галямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979. С. 80-81.) Пульсации кавитационной области создают переменные поля скоростей и давлений, которые возбуждают в стержнях 14 изгибные колебания на их собственной частоте. Следовательно, в смесительной камере возникают более интенсивные колебания и кавитация по сравнению с прототипом. Это приводит к большей эффективности технологического процесса в первой смесительной камере. Окончательная обработка продукта осуществляется в смесительном элементе.

Предварительно обработанная среда, проходя через наклонные каналы, расположенные на поверхности цилиндрической и в начале конической поверхности смесительного элемента, закручивается по направлению движения в радиальном зазоре между коническими поверхностями корпуса смесительного элемента и вставки. Это увеличивает время пребывания среды в активной зоне обработки, где она подвергается значительным сдвиговым усилиям. Кроме того, уменьшается поперечное сечение радиального зазора, ввиду конической формы образующих его поверхностей, скорость движения среды возрастает и, как следствие, также возрастают сдвиговые напряжения и интенсивность турбулизации потока среды.

На конической поверхности вставки выполнены в несколько рядов углубления в виде лунок. Любое сечение, проходящее через лунку, показывает, что радиальный зазор в этом сечении имеет форму резкого расширения. Таким образом, наличие многочисленных участков резких расширений, в которых возникают процессы вихреобразования, значительно интенсифицирует процессы смешивания, гомогенизации и т.д.

Пройдя радиальный зазор, жидкость попадает в зону резкого расширения, т.е. во вторую смесительную камеру, где подвергается дополнительному воздействию возникающих в ней вихревых потоков.

Затем, струи среды, выходящие из сквозных каналов 8, на некотором расстоянии от выхода начинают веерообразно расходиться, и при этом происходит интенсивное столкновение струй. Это позволяет провести окончательную обработку жидкого продукта.

В предлагаемой конструкции вследствие воздействия на среду интенсивных звуковых колебаний, кавитации, сдвиговых напряжений, ударного воздействия значительно интенсифицируются технологические процессы в системе "жидкость - жидкость".

Для подтверждения эффективности работы предлагаемого устройства по сравнению с прототипом были проведены эксперименты по диспергированию несмешивающихся жидкостей. В качестве дисперсионной фазы использовалось масло, качестве дисперсионной среды - вода. Качество получаемой эмульсии оценивалось по времени расслаивания. Эмульсия получалась за один проход среды через гидродинамический смеситель. Установлено, что время расслаивания эмульсии, полученной в предлагаемой конструкции, увеличилась при наилучшем режиме работы смесителя примерно на 35%. Однако при этом несколько возросло гидравлическое сопротивление смесителя.

Достоинством предлагаемой конструкции является наличие сменного смесительного элемента, что позволяет проводить дальнейшее совершенствование конструкции.

Гидродинамический смеситель, содержащий корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и выполнен в виде конусно-цилиндрического сопла, смесительный элемент, состоящий из вставки и корпуса, коническая часть вставки находится в корпусе смесительного элемента, отражатель в виде лунки, корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, выходной патрубок, отличающийся тем, что на конической части вставки в несколько рядов выполнены углубления в виде лунок произвольного поперечного сечения, а большее основание конической части вставки переходит в цилиндр, на поверхности которого выполнены наклонные прямолинейные каналы произвольного поперечного сечения, частично выходящие на коническую часть, причем лунка выполнена по центру торцовой поверхности цилиндра, вокруг которой по окружности консольно установлены резонирующие стержни, при этом внутренняя поверхность корпуса смесителя выполнена в виде двух цилиндров разного диаметра, а образующийся при этом уступ фиксирует в осевом направлении положение корпуса смесительного элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для приготовления пастообразных композиций и может найти применение в пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к смесительному устройству для смешения отработавших газов (ОГ) в выпускном трубопроводе с добавкой, в частности, в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение относится к технологии получения водотопливных эмульсий, используемых в качестве топочной жидкости. Динамическое кавитационное устройство содержит секции, каждая из которых имеет кольцевые роторные и статорные решетки с отверстиями.

Изобретение относится к устройству для смешивания вязких материалов и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройству для смешивания вязких композиций и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и фармацевтической промышленности для смешивания различных жидкостей и сыпучих веществ. Вихревой гидродинамический смеситель содержит корпус с входными и выходными патрубками и с размещенным в нем завихрителем.

Смеситель // 2611517
Изобретение относится к устройству для смешивания жидких и вязких материалов и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройству для смешивания вязких композиций и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройству для смешивания вязких композиций и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области получения фармацевтических композиций и более конкретно к способам и устройствам для растворения твердых белковых композиций, таких как твердые композиции, содержащие фибриноген, в водном растворителе.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен ультразвуковой смеситель компонентов биоминерального топлива, содержащий ультразвуковой пьезоизлучатель 2, размещенный в полости корпуса 3 смесителя биологического и минерального компонентов топлива, электронный блок управления 5 с питанием постоянным напряжением (+12 В), состоящий из стабилизатора напряжения 4, задающего генератора импульсов 9, трансформатора 8 и высокочастотного генератора импульсов 7, соединенного электропроводами 4 с излучателем 2.
Изобретение относится к водно-топливным эмульсиям легкого топлива, а именно к способу получения эмульсионного состава дизельного топлива, включающему постепенное введение при перемешивании воды в количестве 10 мас.% от массы всей эмульсии в анионное поверхностно-активное вещество (ПАВ), в качестве которого используется диоктилсульфосукцинат натрия в ароматическом растворителе, при массовом соотношении ПАВ в системе с водой 1:1, и добавление полученной системы в дизельное топливо, взятое в количестве 80 мас.% от массы всей эмульсии.

Изобретение относится к устройству для смешивания жидкостей и может быть использовано в химической, пищевой нефтехимической и других отраслях промышленности для последовательного смешивания двух и более жидкостей в непрерывном потоке.

Группа изобретений относится к получению водного конденсата из воздуха и способу концентрирования примесей из воздуха, которые могут быть использованы для высокочувствительного определения примесей в воздухе при проведении экологических исследований.

Настоящее изобретение относится к противотурбулентной присадке суспензионного типа на основе высших α-олефинов, отличающееся тем, что она представляет собой коллоидный раствор, который дополнительно содержит технический углерод, пальмитат калия и октанол при следующем соотношении компонентов, % масс.: поли-α-олефин 30-35; технический углерод 1-2; пальмитат калия 1-2; октанол остальное.

Изобретение относится к упакованному продукту в емкости, имеющему множество доз жидкого концентрата, и способу получения смеси с использованием дозированной выдачи жидкого концентрата из емкости с использованием одного или нескольких необходимых свойств и признаков, включая практически постоянную выдачу в некотором диапазоне сил надавливания, практически постоянную выдачу при одной силе надавливания, которая не зависит существенно от количества жидкого концентрата в емкости, практически не подтекающее выпускное отверстие, получение струи, дающей минимальное разбрызгивание, когда жидкий концентрат ударяется в заданную жидкость, и струи, которая в максимальной степени содействует перемешиванию жидкого концентрата с заданной жидкостью для получения в целом однородной смеси без использования дополнительных приспособлений или взбалтывания.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно энергетического и химического, и предназначено для получения тонкодисперсных стойких эмульсий, в том числе - водотопливных.

Изобретение относится к применению эмульсии, полученной из противомикробного эфирного масла, аравийской камеди и воды, к способам улучшения противомикробного действия противомикробного эфирного масла и к водной композиции, включающей эмульсию из противомикробного эфирного масла, аравийской камеди и воды.

Изобретение относится к устройству для приготовления эмульсии, способу применения данного устройства и композиции, выполненной по способу изобретения. Колонна для приема наполнителя имеет, по меньшей мере, один разделитель, расположенный внутри внутренней полости колонны, при этом каждый разделитель продолжается вдоль, по меньшей мере, части продольной длины внутренней полости и выполнен для разделения наполнителя.

Изобретение относится к смешиванию текучих сред. Устройство содержит полый трубчатый основной корпус (41) для смешивания первой (G4) и второй (G5) текучих сред внутри него, первый впускной порт, предусмотренный в верхней по потоку части основного корпуса (41), через который протекает первая текучая среда (G4), способствующий смешиванию корпус (38) трубчатой формы, расположенный внутри основного корпуса (41) и имеющий продольную ось (С1), проходящую в направлении, согласованном с направлением потока первой текучей среды (G4), причем противоположные концы способствующего смешиванию корпуса оставлены открытыми, и второй впускной порт (45), предусмотренный в периферийной стенке основного корпуса, через который протекает вторая текучая среда (G5) в направлении наружной периферийной стенки способствующего смешиванию корпуса (38).

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость - жидкость". Смеситель содержит корпус с осевым патрубком, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения и выполненным в виде коническо-цилиндрического сопла, и радиальным патрубком ввода компонентов. Смесительный элемент состоит из конической вставки, на поверхности которой выполнены кольцевые канавки. Вставка находится в конической части корпуса смесительного элемента. Корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям. На торце конической вставки напротив коническо-цилиндрического сопла выполнена выступающая цилиндрическая ступень. В цилиндрической ступени и конической вставке выполнено глухое осевое отверстие, соединенное расположенными в несколько рядов радиальными каналами с первой смесительной камерой и с кольцевыми проточками. На торце цилиндрической ступени конической вставки установлена жестко закрепленная по периметру упругая пластина. Технический результат изобретения - интенсификация гидродинамических, физико-химических и тепломассообменных процессов. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических, тепломассообменных процессов в системах жидкость - жидкость. Смеситель содержит корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и выполнен в виде конусно- цилиндрического сопла. Смесительный элемент состоит из вставки и корпуса. Коническая часть вставки находится в корпусе смесительного элемента. Отражатель в виде лунки. Корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, выходной патрубок. На конической части вставки в несколько рядов выполнены углубления в виде лунок произвольного поперечного сечения, ее большее основание переходит в цилиндр. На поверхности цилиндра выполнены наклонные прямоугольные каналы произвольного поперечного сечения, частично выходящие на коническую часть вставки. Лунка выполнена по центру торцовой поверхности цилиндра. Вокруг лунки по окружности консольно установлены резонирующие стержни. Внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде двух цилиндров разного диаметра, образующих уступ. Уступ фиксирует осевое положение корпуса смесительного элемента. Технический результат изобретения - интенсификация физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов. 3 ил.

Наверх