СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к технологии получения эмульсий, в частности к устройствам для смешения компонентов и может быть использовано в энергетической, судостроительной, машиностроительной отраслях промышленности, например, для приготовления высокодисперсных водотопливных эмульсий.

Приготовление высококонцентритованных, высококачественных водотопливных эмульсий связано с необходимостью диспергирования в смесителях больших объемов водной фазы, что является сложной технологической задачей.Если условия размельчения частиц воды окажутся недостаточными, в составе эмульсии появляются крупные капли, что отрицательно сказывается на состоянии топливной аппаратуры.

Известно устройство для получения водотопливных эмульсий [1] содержащее камеру смешения по оси которой установлено сопло для подачи топлива.С камерой смешения посредством цилиндрического канала соединено сопло подачи воды. Длина канала, его расстояние от выходной кромки сопла для подачи топлива связаны определенными геометрическими соотношениями. Благодаря такой конструкции устройства,вода в канале вскипает за счет глубокого вакуума и дробится. После чего инжектируется в камеру смешения, где происходит смешение и диспергирование компонентов эмульсии.

В описанном выше устройстве подача компонентов смеси осуществляется напрямую из патрубков в зону смешения поэтому при подаче компонентов смеси, составляющих меньшую часть, не обеспечивается его равномерного распределения во всем объеме протекающей среды и тем самым не обеспечивается высокая степень однородности и высокое качество смеси.

Известен смеситель [2] который содержит входные патрубки, один из которых выполнен вертикальным, а остальные соединены с вертикальными выходными каналами, сообщенными со смесительной камерой.Каналы расположены вокруг вертикального патрубка так, что наружная стенка каждого канала является внутренней стенкой следующего канала. Данная конструкция не обеспечивает равномерное распределение подаваемых компонентов во всем объеме протекающей среды.

Задача,предлагаемого технического решения, состоит в создании технологичной конструкции смесителя, обеспечивающей равномерное распределение подаваемых компонентов во всем объеме протекающей среды и обеспечении,высокой степени однородности и высокого качества смеси.

Эта задача решается следующим образом.

Смеситель содержит входные патрубки, один из которых выполнен вертикальным, а остальные соединены с вертикальными выходными каналами, сообщенными со смесительной камерой и расположенными вокруг вертикального патрубка так, что наружная стенка каждого канала является внутренней стенкой следующего канала, а каждый патрубок соединен с соответствующим выходным каналом посредством распределительной камеры, имеющей внутри по крайней мере одну перегородку, делящую ее на полости.Наружная стенка выходного канала распределительной камеры в верхней части выполнена в виде зубчатого венца, выступающего в выходную полость камеры, а в нижней части, прилегающей к смесительной камере имеет распределенные по окружности выступы.Перегородка, делящая распределительную камеру на полости, установлена на верхней крышке и выполнена с перфорацией.

На фиг.1 изображен предлагаемый смеситель, продольный разрез; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 узел 1 на фиг.1 (стыковочное соединение).

Смеситель содержит вертикальный входной цилиндрический патрубок 1, через который подают в смесительную камеру 2 жидкий или порошкообразный компонент. Вокруг патрубка 1 расположены одна над другой распределительные камеры 3-6, каждая из которых соединена непосредственно со смесительной камерой 2 через выходные каналы.

Распределительная камера 3 состоит из верхней 7 и нижней 8 крышек и наружного корпуса 9, в который встроен входной патрубок 10. Внутренний объем камеры 3 разделен на полости А (входная)и Б (выходная) цилиндрической перегородкой 11, которая выполняет функцию успокоителя и способствует равномерному распределению входящей в камеру жидкости.

Перегородка может быть перфорирована, количество и расположение отверстий будет зависеть от свойств подаваемого компонента.Перегородка 11 закреплена на верхней крышке 7 так,что полости А и Б сообщаются между собой в нижней части камеры.

Таких перегородок в камере может быть несколько (а соответственно, и полостей) и их число определяется свойствами подаваемого компонента и условиями его подачи в смесительную камеру 2.Соединение распределительной камеры 3 с камерой 2 происходит через цилиндрический вертикальный выходной канал 13. образованный наружным корпусом входного патрубка 1 и стенкой 12.На торцевой поверхности стенки 12, прилегающей к камере 2, имеются расположенные по окружности выступы 14. Верхняя часть стенки 12 выполнена в виде зубчатого венца. Распределительные камеры 4-6 конструктивно выполнены из тех же элементов, что и камера 3 и отличаются только величиной внутреннего объема, причем чем ближе камера расположена к смесительной, тем больше ее объем.Порядок включения камер зависит от программы смешения компонентов.

Смеситель работает следующим образом.

Работу распределительной камеры рассмотрим на примере одной камеры 3.По вертикальному патрубку 1 непосредственно в смесительную камеру 2 подается жидкий или сыпучий компонент.Одновременно по входному патрубку 10 в камеру 3 подается жидкий компонент, который во входной полости А сталкивается с перегородкой 11 и перескакивает в выходную полость Б как через перфорацию перегородки 11 (если она имеется),так и через низ камеры 3.

Жидкий компонент равномерно заполняет полости А и В, затем через зубчатый венец стенки 12 попадает в цилиндрический вертикальный выходной канал 13, соединенный со смесительной камерой 2.В нижней части выходного канала 13 компонент распределяется с помощью выступов 14 стенки 12, и поступает в камеру 2.

Предлагаемая конструкция распределительной камеры позволяет получить кольцевую равномерную подачу жидкого компонента в камеру 2. Таких камер в смесителе несколько (3-6), они расположены одна над другой и независимы друг от друга. Одновременно могут работать как все камеры, так и одна, две, три (в зависимости от того сколько компонентов подается в смесительную камеру). Все выходные каналы распределительных камер располагаются вокруг вертикального входного патрубка один за другим и чем ближе к смесительной, тем дальше по радиусу расположен выходной канал и тем меньшую длину он имеет.

Предлагаемая конструкция смесителя была проверена (отработана) при отработке технологии приготовления водотопливных эмульсий на мазуте марок IFO-40 и IFO-180, содержащих до 40% воды и до 0,5% присадки-регулятора горения.

Анализ полученных водотопливных эмульсий показал равномерное распределение компонентов в смеси с диаметром отдельных частиц (капель) не более 5мкм. Седиментационная и агрегативная устойчивость полученных водотопливных эмульсий не менее 1 мес.

Использование: приготовление высокодисперсных водотопливных эмульсий. Сущность изобретения: смеситель содержит входные патрубки, один из которых выполнен вертикальным, а остальные соединены с вертикальными выходными каналами. Каналы сообщены со смесительной камерой и расположены вокруг вертикального патрубка так, что наружная стенка каждого канала является внутренней стенкой следующего канала. Каждый патрубок соединен с соответствующим входным каналом посредством распределительной камеры, имеющей внутри по крайней мере одну перегородку, делящую ее на полости. Наружная стенка выходного канала камеры в верхней части выполнена в виде зубчатого венца, выступающего в выходную полость камеры. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Смеситель, содержащий входные патрубки, один из которых выполнен вертикальным, а остальные соединены с вертикальными выходными каналами, сообщенными со смесительной камерой и расположенными вокруг вертикального патрубка так, что наружная стенка каждого канала является внутренней стенкой следующего канала, отличающийся тем, что каждый патрубок соединен с соответствующим выходным каналом посредством распределительной камеры, имеющей внутри по крайней мере одну перегородку, делящую ее на полости. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что наружная стенка выходного канала соответствующей распределительной камеры в верхней части выполнена в виде зубчатого венца, выступающего в выходную полость камеры. 3. Смеситель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что наружная стенка выходного канала соответствующей распределительной камеры в нижней части имеет распределенные по окружности выступы. 4. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что перегородка, делящая распределительную камеру на полости, установлена на верхней крышке и имеет перфорацию.