СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК B01F5/00 B01F5/04 

Изобретение относится к смешиванию и диспергированию систем газ-жидкость, жидкость-жидкость и может быть использовано в пищевой промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известен смеситель, содержащий патрубки подачи основного компонента и инжектируемой среды и смесительную камеру [1] работающий по принципу струйного диспергирования и смешивания сред.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является смеситель, содержащий напорную и смесительную камеры, соединенные посредством конфузора, установленные коаксиально патрубок инжектируемой среды и нагнетательный патрубок, снабженные соплами, причем патрубок инжектируемой среды расположен внутри нагнетательного патрубка, а также дополнительный нагнетательный патрубок, размещенный внутри патрубка инжектируемой среды [2]
Данное устройство работает по принципу двухступенчатого смешивания в струйном аппарате с диспергированием инжектируемой среды первой частью основного компонента на первой ступени и последующего смешивания со второй частью на второй ступени.

Однако устройство не обеспечивает достаточно высокой эффективности перемешивания из-за однонаправленного в плоскости поперечного сечения движения основного компонента и инжектируемой среды, а также возможности регулирования степени дисперсности смеси. Наличие двух патрубков подвода основного компонента приводит к усложнению конструкции самого смесителя и системы подачи сред, а также наличию несливаемого остатка в патрубке подвода инжектируемой среды.

Задача изобретения повышение эффективности смешения.

Задача достигается тем, что в смесителе, содержащем напорную и смесительную камеры, соединенные посредством конфузора, установленные коаксиально патрубок инжектируемой среды и нагнетательный патрубок, снабженные соплами, причем патрубок инжектируемой среды установлен внутри нагнетательного патрубка, сопло нагнетательного патрубка имеет изнутри винтовую нарезку и снабжено диффузором, участок нагнетательного патрубка внутри напорной камеры выполнен перфорированным, а сопла обоих патрубков установлены с возможностью осевого перемещения.

Кроме того, винтовая нарезка сопла нагнетательного патрубка выполнена в виде многозаходной резьбы.

Именно сочетание в устройстве новых конструктивных элементов винтовой нарезки и диффузора в сопле нагнетательного патрубка, перфорации в нагнетательном патрубке и осевого перемещения сопел, что позволяет значительно интенсифицировать массообмен за счет закрутки и прецессионного движения смеси на выходе сопла и разнонаправленного движения потоков основного компонента и инжектируемой среды, а также изменять степень дисперсности смеси за счет осевого перемещения сопел, при котором изменяется интенсивность закрутки потока в сопле нагнетательного патрубка и соотношение расходов основного компонента.

Выполнение винтовой нарезки сопла нагнетательного патрубка в виде многозаходной резьбы обеспечивает технологичность конструкции закручивающего устройства и простоту изготовления сопла.

На фиг. 1 изображен смеситель; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Смеситель содержит напорную 1 и смесительную 2 камеры, соединенные посредством конфузора, установленные коаксиально патрубок 4 инжектируемой среды и нагнетательный патрубок 5 основного компонента, снабженные соплами 6 и 7 соответственно.

Патрубок 4 установлен внутри патрубка 5, при этом сопло 6 патрубка 4 изнутри имеет винтовую нарезку 8 и снабжено диффузором 9, участок патрубка 5 внутри напорной камеры 1 выполнен перфорированным за счет отверстий 10, например, тангенциальных. Сопла 6 и 7 установлены на резьбе с возможностью осевого перемещения. Винтовая нарезка 8 выполнена в виде многозаходной резьбы. Подвод основного компонента осуществляется через патрубок 11.

Смеситель работает следующим образом.

Поток основного компонента, поступая через патрубок 11 в камеру 1, делится на две части. Первая часть, составляющая 0,25-0,4 части общего расхода основного компонента, проходя через отверстия 10 патрубка 5, поступает во внутреннюю полость сопла 7, где, проходя между витками винтовой нарезки 8 и наружной поверхностью сопла 6, делится на несколько отдельных закрученных струй, число которых определяется числом заходов винтовой нарезки. При выходе этих струй на кромке сопла 6 создается разрежение, благодаря чему обеспечивается подсос инжектируемой среды из патрубка 4. Подсасываемая среда заполняет пространство между закрученными струями внутри прямолинейного участка сопла 8. При выходе в расширяющуюся полость диффузора 9 закрученный поток теряет устойчивость и начинает прецессировать, описывая своей осью коническую поверхность. При соударении прецессирующего потока со стенками сопла происходит взаимное проникновение и интенсивное диспергирование сред на первой ступени смешения.

Далее прецессирующая смесь смешивается с остальной частью потока основного компонента, поступающей через кольцевую щель между соплом 7 и конфузором 3. При этом происходит соударение разнонаправленных потоков и интенсивное перемешивание сред на второй ступени смешения.

Регулирование степени дисперсности смеси осуществляется перемещением сопла 6. При этом изменяется длина рабочего участка винтовой нарезки 8, прилегающей к наружной поверхности сопла 6, соответственно изменяются расходы сред, степень закрутки и дисперсности потока на первой степени смешения. Одновременно с перемещением сопла 6 пеpемещают также сопло 7, изменяя проходное сечение кольцевой щели между соплом 7 и конфузором 3 и расход основного компонента на второй степени смешения, так что суммарный расход смеси остается постоянным.

Слив остатков при выключении системы подачи основного компонента из сопла 7 осуществляется через отверстия 10 и каналы винтовой нарезки 8 в патрубок 11.

Предлагаемый смеситель позволяет повысить эффективность смешения за счет интенсификации перемешивания и обеспечения регулирования степени дисперсности смеси в широком диапазоне. Одновременно упрощается конструкция как самого смесителя, так и системы подачи компонента за счет наличия только одного патрубка подвода компонента и сливаемости остатков.

Использование: при смешивании и диспергировании систем газ-жидкость, жидкость-жидкость в пищевой промышленности и других отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: смеситель содержит напорную и смесительную камеры, соединенные посредством конфузора, установленные коаксиально патрубок инжектируемой среды и нагнетательный патрубок, снабженные соплами, причем патрубок инжектируемой среды установлен внутри нагнетательного патрубка. Новым в устройстве является то, что сопло нагнетательного патрубка изнутри имеет винтовую нарезку и снабжено диффузором. Участок нагнетательного патрубка внутри напорной камеры выполнен перфорированным, а сопла обоих патрубков установлены с возможностью осевого перемещения. Кроме того, винтовая нарезка сопла нагнетательного патрубка выполнена в виде многозаходной резьбы. В устройстве происходит двухступенчатое смешивание с диспергированием инжектируемой среды первой частью основного компонента на первой ступени и последующим смешиванием со второй частью на второй ступени, причем первая часть основного компонента подается в виде закрученного потока, составленного из отдельных струй, направленных по винтовым линиям вдоль оси аппарата, а инжектируемая среда подводится к центру закрученного потока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СМЕСИТЕЛЬ, содержащий напорную и смесительную камеры, соединенные посредством конфузора, установленные коаксиально патрубок инжектируемой среды и нагнетательный патрубок, снабженные соплами, при этом патрубок инжектируемой среды установлен в нагнетательном патрубке, отличающийся тем, что сопло нагнетательного патрубка выполнено внутри с винтовой нарезкой и снабжено диффузором, участок нагнетательного патрубка внутри напорной камеры выполнен перфорированным, а сопла обоих патрубков установлены с возможностью осевого перемещения. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что винтовая нарезка сопла нагнетательного патрубка выполнена в виде многозаходной резьбы.