СТАТИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к смесительным устройствам и может быть использовано для перемешивания жидкостей.

Известен смеситель, содержащий корпус с патрубками и втулки, между которыми размещены перегородки с отверстиями [1]
Недостатками этой конструкции является высокая металлоемкость из-за больших линейных размеров втулок, а следовательно, и патрубков и низкая эффективность смешения из-за возможности сквозного протока неперемешанных слоев жидкости сквозь перегородки и образования застойных зон на перегородках между отверстиями.

Наиболее близким предлагаемому является смеситель, содержащий корпус с патрубками и втулки, между которыми размещены перегородки с отверстиями, суммарное эффективное сечение которых во всех перегородках постоянно, а диаметр уменьшается от перегородки к перегородке по ходу движения потока [2]
Данная конструкция позволяет несколько интенсифицировать смешение за счет исключения возможности проскока неперемешанных слоев потока, однако в полной мере сохраняет все остальные недостатки предыдущей конструкции, т.е. высокую металлоемкость и образование застойных зон.

Задачей изобретения является повышение эффективности смешения за счет ликвидации застойных зон на перегородках между отверстиями и уменьшение материалоемкости.

Поставленная задача решается тем, что в смесителе, содержащем корпус с патрубками втулки, между которыми размещены перегородки с отверстиями, суммарное эффективное сечение которых во всех перегородках постоянно, а диаметр уменьшается от перегородки к перегородке по ходу движения потока, согласно изобретению втулки выполнены с длиной не больше эффективного диаметра отверстий в предыдущей перегородке. Вариантами воплощения настоящего изобретения предусмотрено выполнение перегородок с треугольными рифлениями лицевой поверхности, выполненными по концентричным окружностям лучами из геометрического центра перегородки или параллельными, когда отверстия располагают по гребням и впадинам рифлений, причем желательно, чтобы в соседних перегородках по крайней мере направления рифлений были различными, а также выполнение отверстий расширяющимися, желательно, до соединения со смежными, возможно, неравномерные, при этом желательно, чтобы смежные отверстия попарно имели встречное направление максимального расширения. Кроме того, еще одним вариантом предпочтительного выполнения настоящего изобретения предусмотрено выполнение смежных отверстий попарно со встречным наклоном.

На фиг. 1 показан продольный разрез смесителя; на фиг.2-4 варианты разреза А-А на фиг.1; на фиг.5-8 варианты разреза Б-Б на фиг.2.

Смеситель содержит корпус 1 со входными 2 и 3 и выходным 4 патрубками, в котором установлены втулки 5, а между ними перегородки 6 с отверстиями 7, суммарное эффективное сечение которых во всех перегородках 6 постоянно, а диаметр уменьшается по ходу движения потока. Длина всех втулок 5 не превышает эффективного диаметра отверстия расположенной перед втулкой 5 перегородки 6, чем снижается материалоемкость конструкции.

Кроме того, внешняя поверхность перегородок 6 может иметь рифления, как показано на фиг.2-4, при этом отверстия 7 выполняют по их гребням и впадинам.

Если в смесителе установлены перегородки 6 с рифленой поверхностью, то желательно, чтобы для повышения интенсивности смешения за счет интенсификации массообмена соседние перегородки имел по крайней мере различное направление рифления, при этом максимальный эффект наблюдается при чередовании перегородок с круговыми и радиальными рифлениями, или при использовании перегородок с параллельными рифлениями при изменении его направления на соседних перегородках на 90^o.

На фиг.5-8 показаны варианты выполнения отверстий.

Смеситель работает следующим образом. Жидкие компоненты, подлежащие смешению, поступают внутрь корпуса 1 через входные патрубки 2 и 3, затем проходят через втулки 5 и отверстия 7 в перегородках 6, перемешиваются за счет турбулизирующего воздействия и готовая смесь выходит из смесителя через патрубок 4.

Следует отметить, что выполнение втулок 5 с длиной не больше эффективного диаметра отверстия 7 в предыдущей перегородке не позволяет струям потока проходить до следующей перегородки 6 напрямую без смешения с соседними струями за счет малого зазора между перегородками 6, что также исключает и образование застойных зон на тыльной поверхности перегородок 6 между отверстиями 7.

Выполнение треугольных рифлений на передней поверхности перегородок 6 и отверстий 7 по их гребням и впадинам исключает образование на них застойных зон за счет того, что поток, обтекая гребни, неминуемо попадает во впадины, а из них в отверстия, при этом качество смешения повышается за счет дополнительного смешения компонентов во впадинах на поверхности перегородок 6. Различные форма и направление рифлений на соседних перегородках позволяют повысить качество смешения при изменении направления течения потоков в ходе смешения на соседних перегородках 6.

Выполнение перегородок 6 с расширяющимися отверстиями позволяет повысить поперечную составляющую сторону потока и, тем самым, повысить качество смешения. Если же отверстия 7 расширяются до соединения со смежными, то это полностью исключает образование застойных зон на тыльной стороне перегородок 6, чем также повышается качество смешения.

Выполнение отверстий 7 расширяющимися неравномерно позволяет создать завихрение в потоке, что увеличивает турбулизирующее воздействие перегородок и повышает качество смешения.

Выполнение смежных отверстий попарно со встречным направлением максимального расширения позволяет интенсифицировать массообмен в смежных струях потока, как и выполнение отверстий попарно со встречным направлением потока.

Сравнение заявляемого смесителя с прототипом показало, что он обладает высокой эффективностью смешения и сокращенными габаритами за счет конструктивных особенностей.

Сущность изобретения: смеситель содержит корпус с патрубками и втулки, между которыми размещены перегородки с отверстиями, суммарное эффективное сечение которых постоянно, а диаметр уменьшается от перегородки к перегородке по ходу движения потока. При этом втулки выполнены с длиной не больше эффективного диаметра отверстий в предыдущей перегородке. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Статический смеситель, содержащий корпус с патрубками и втулки, между которыми размещены перегородки с отверстиями, суммарное эффективное сечение которых постоянно, а диаметр уменьшается от перегородки к перегородке по ходу движения потока, отличающийся тем, что втулки выполнены длиной не больше эффективного диаметра отверстий в предыдущей перегородке. 2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что на передней поверхности каждой перегородки выполнены треугольные рифления различной геометрической формы, причем отверстия расположены по гребням и впадинам рифлений. 3. Смеситель по п. 2, отличающийся тем, что на соседних перегородках направление рифления различно. 4. Смеситель по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что отверстия выполнены расширяющимися. 5. Смеситель по п.4, отличающийся тем, что отверстия выполнены расширяющимися до соединения со смежными. 6. Смеситель по п. 4 или 5, отличающийся тем, что отверстия выполнены расширяющимися равномерно. 7. Смеситель по п.4 или 5, отличающийся тем, что смежные отверстия попарно имеют встречное направление максимального расширения. 8. Смеситель по любому из пп.1 7, отличающийся тем, что смежные отверстия попарно выполнены со встречным наклоном.