СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B01F11/02 

Настоящее изобретение относится к устройствам для получения гомогенных многокомпонентных смесей, а более конкретно к смесителям.

Известен смеситель [1] содержащий выполненную в корпусе вихревую камеру, полость которой сообщена посредством щелей, выполненных в ее противоположных стенках, с каналом для подачи основного компонента и каналом для выхода смеси, выполненными в корпусе. Отверстия, посредством которых полость вихревой камеры сообщена с каналами для подачи дополнительных компонентов смеси, выполнены на одной стенке вихревой камеры. Вихревая камера снаружи закрывается крышкой.

При такой конструкции смесителя поток основного компонента при поступлении его в вихревую камеру разделяется на два потока, которые закручиваются в противоположных направлениях, смешиваясь с потоками дополнительных компонентов, поступающих в камеру в одном направлении, вдоль оси образующегося вихря. При таком подводе потоков дополнительных компонентов, а именно в цент вихря, не обеспечивается равномерное распределение дополнительных компонентов в радиальном направлении. Кроме того, при измерении объемного количества подаваемых компонентов необходимо изменение размеров щелей, выполненных в стенках камеры. При выполнении камеры в теле корпуса это приводит к необходимости полной замены корпуса.

В основу настоящего изобретения положена задача создания смесителя с таким конструктивным выполнением вихревой камеры, которое обеспечивало бы максимальную степень гомогенизации получаемой смеси за счет подачи потоков дополнительных компонентов смеси во встречных направлениях под углом к оси образующегося вихря и обеспечения дополнительных высокочастотных пульсаций давлений и скоростей компонентов в объеме камеры.

Поставленная задача решается тем, что в смесителе, содержащем размещенную в корпуса вихревую камеру, полость которой сообщена с каналом для подачи основного компонента смеси, каналом для выхода смеси и посредством отверстий с каналами для подачи дополнительных компонентов смеси, согласно изобретению, отверстия, посредством которых полость вихревой камеры сообщена с каналами для подачи дополнительных компонентов смеси, выполнены на противоположных стенках вихревой камеры, а каждая из двух противоположных стенок вихревой камеры, перпендикулярная ее продольной оси, образована парой пластин из упругого материала, установленных одна относительно другой с зазором и с возможностью отклонения от своего первоначального положения, при этом полость вихревой камеры сообщена с каналом для подачи основного компонента смеси и каналом для выхода смеси посредством зазоров между пластинами стенок вихревой камеры.

Выполнение отверстий на противоположных стенках вихревой камеры обеспечивает подачу дополнительных компонентов в разных направлениях, что приводит к усилению гидродинамической неустойчивости в потоках и созданию трехмерных пространственных и временных колебаний скорости, обеспечивающих высокочастотных колебания давления.

Выполнение стенок вихревой камеры в виде упругих пластин обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной скорости подачи смешиваемых компонентов.

Целесообразно, чтобы пластины были бы установлены в направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль плоскости их крепления.

Это позволяет регулировать величину зазоров между пластинами, что обеспечивает выбор оптимального режима для различных компонентов смеси и изменение производительности смесителя при использовании одной и той же вихревой камеры.

Таким образом предлагаемое изобретение позволяет повысить комплекс физико-механических свойств полиуретановых изделий за счет более качественной гомогенизации реакционной смеси компонентов повысить производительность процесса за счет сокращения времени смешения и отверждения сократить эксплуатационные затраты.

На фиг. 1 изображен общий вид смесителя, продольный разрез, согласно изобретению; на фиг. 2 тоже разрез по Б-Б, фрагмент на фиг.1; на фиг.3 - вариант выполнения смесителя с регулировкой величины зазоров между упругими пластинами, согласно изобретению.

Лучший вариант выполнения изобретения
Смеситель согласно изобретению содержит корпус 1 (фиг.1), закрепленный на основании 2 с помощью прижимной гайки 3. В корпусе 1 размещена вихревая камера 4, стенки которой, перпендикулярные оси камеры 4, образованы парами пластин 5 из упругого материала, установленных с зазорами 6 и 7 относительно друг друга. Посредством зазора 6 полость вихревой камеры 4 сообщена с каналом 8 для подачи основного компонента, а посредством зазора 7 с каналом 9 для выхода смеси, выполненными в корпусе 1. Смеситель снабжен сдвоенным двухпозиционным краном 10, который соединяет канал 8 для подачи основного компонента с напорной магистралью 11 при заливке и со сливной магистралью 12 в положении "рециркуляции". На двух противоположных стенках вихревой камеры 4 выполнены отверстия 13, посредством которых полость камеры 4 сообщена с каналами 14, 15 (фиг.2) Для подачи дополнительных компонентов, при этом угол между осями каналов 14, 15 и осью камеры 4 составляет 30-60^oC. Каналы 14 и 15 соединяются с напорными магистралями 16 также с помощью крана 10. Пластины 5 (фиг.3) могут быть установлены в направляющих 17, взаимодействующих с винтами 18, установленными в корпусе 1.

Предлагаемый смеситель работает следующим образом:
Двухпозиционный кран 10 (фиг.1)устанавливается в положение "заливка", при этом основной и дополнительные компоненты A и B соответственно, например, преполимер и диаметр X по напорным магистралям 11 и 16 (фиг.2) соответственно подаются в каналы 8, 14 и 15, из которых они поступают в вихревую камеру 4. При этом поток компонента A проходит через зазор 6 (фиг.3), разделяется на два потока A¹ и A¹¹, приобретая вихреобразное движение.

Компонент B поступает в вихревую камеру 4 двумя встречно направленными потоками B¹ и B¹¹ под углом 30-60^o к оси вращения образующегося вихря, где захватывается вихреобразным движением потоками A¹ и A¹¹ основного компонента A. Полученная смесь компонентов A и B через зазор 7 поступает в канал 9 и далее, например, в литьевую форму.

Прохождение потоков компонентов A и B через зазоры 6 и 7 вызывает колебания пластин 5, выполненных из упругого материала, с высокой частотой, что способствует дополнительному смешению компонентов A и B а это приводит к более высокой степени гомогенизации смеси.

Подача компонентов A и B к оси вращения вихря обеспечивает более равномерное распределение дополнительных компонентов B в радиальном направлении.

Регулировка зазоров 6 и 7 между пластинами 5 за счет их перемещения в направляющих 17 позволяет изменять объемное количество подавляемых компонентов, сохраняя оптимальные гидродинамические характеристики смесителя, не заменяя корпус 1 с вихревой камерой.

Высокое качество смесей обеспечивается направленной под углом 30-60^o к оси вращения вихря подачей компонента B в вихревую камеру 4 с двух противоположных сторон, что обеспечивает усиление гидродинамической неустойчивости в потоке и создает трехмерные пространственные и временные колебания скорости, обеспечивающие высокочастотные колебания давления.

Высокое качество смесей обеспечивается также за счет автоматического поддержания оптимальной скорости в зазорах 6, 7 между пластинами 5.

При увеличении подачи возрастает давление в вихревой камере 4, пластины 5 отклоняются по направлению движения потока, увеличивая величину зазоров 6, 7 при этом давление в камере 4 уменьшается и пластины 5 возвращаются в исходное положение. Размер зазоров 6, 7, и жесткость упругих пластин 5 выбраны таким образом, что в диапазоне указанных скоростей подач градиент скорости в зазорах 6, 7 сохраняется практически постоянным в указанных пределах при зафиксированном положении пластин 5.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслях промышленности для получения многокомпонентных смесей и литьевых полимерных материалов.

Использование: получение гомогенных многокомпонентных смесей. Сущность изобретения: смеситель содержит размещенную в корпусе 1 вихревую камеру 4, на противоположных стенках которой выполнены отверстия 13, посредством которых полость камеры 4 сообщена с каналами для подачи дополнительных компонентов B. Стенки камеры 4, перпендикулярные ее продольной оси, образованы парами консольно закрепленных пластин 5 из упругого материала, установленных относительно друг другу с зазорами 6, 7, посредством которых полость камеры 4 сообщена с каналом 8 для подачи основного компонента A и каналом 9 для выхода смеси. 1 з.п. ф-лы 3 ил.

1. Смеситель, содержащий размещенную в корпусе вихревую камеру, полость которой сообщена с каналом для подачи основного компонента смеси, с каналом для выхода смеси и посредством отверстий с каналами для подачи дополнительных компонентов смеси, отличающийся тем, что отверстия, посредством которых полость вихревой камеры сообщена с каналами для подачи дополнительных компонентов смеси, выполнены на противоположных стенках вихревой камеры, а каждая из двух противоположных стенок вихревой камеры, перпендикулярная ее продольной оси, образована парой консольно закрепленных пластин из упругого материала, установленных одна относительно другой с зазором и с возможностью отклонения от своего первоначального положения, при этом полость вихревой камеры сообщена с каналом для выхода смеси посредством зазора между пластинами. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что пластины установлены в направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль стенок вихревой камеры.