ИНЖЕКТОРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК B01F5/04 

Описание патента на изобретение RU2102129C1

Изобретение относится к струйным смесителям, а именно к инжекторам для смешения пара и жидкости и может быть использовано в качестве дезинтегратора, гомогенизатора для дезинфекции и пастеризации жидкостей, а также для прогрева жидкостей в системах их транспортировки.

Известен инжекторный смеситель, содержащий цилиндрический корпус с поперечным патрубком подвода жидкости и установленные в корпусе соосные ему активное сопло, подключенное к источнику пара, и камеру смешения, имеющую центральный канал с последовательно по потоку расположенными конфузорным и цилиндрическим участками, а между конфузорным участком и активным соплом образовано всасывающее кольцевое сопло [1]
В качестве ближайшего аналога может быть принят инжекторный смеситель, содержащий корпус с радиальным патрубком подвода жидкости и установленные в корпусе по оси активное сопло, подключенное к источнику пара, и камеру смешения, имеющую центральный канал, при этом внешняя поверхность камеры смешения выполнена в виде трех расположенных по потоку участков: цилиндрического большего диаметра,конического и цилиндрического малого диаметра, образующих с внутренней поверхностью корпуса кольцевой канал с соответствующим переменным сечением, соединенным с центральным каналом камеры смешения всасывающим кольцевым соплом [2]
Предлагаемое техническое решение по сравнению с указанными аналогами обеспечивает более устойчивый режим работы инжектора, улучшение тепло- массообмена, а также расширяет диапазон работы устройства.

Указанный эффект достигается за счет выполнения центрального канала из четырех последовательно по потоку расположенных участков: конфузорного большего диаметра, цилиндрического с диаметром, равным диаметру выходного среза первого участка, второго конфузора с входным диаметром, равным диаметру второго участка, и второго цилиндрического с диаметром, равным диаметру выходного среза третьего участка, а также для обеспечения оптимизации характеристик инжектора при различных условиях работы предусмотрено введение в предлагаемую конструкцию дополнительных элементов: обтекателя или центрального тела в сопло, второй ступени нагрева парожидкостного потока, выполненного в виде второй камеры смешения с патрубком подвода пара.

На фиг. 1 представлена конструкция инжектора; на фиг. 2 конструкция активного сопла с обтекателем; на фиг.3 конструкция активного сопла с центральным телом; на фиг. 4 конструкция дополнительной камеры смешения.

Инжекторный смеситель (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с радиальным патрубком 2, в котором установлено активное сопло 3, а также камеру смешения 4 с центральным каналом, выполненным из четырех последовательно по потоку расположенных участков: первого конфузора 5, второго - цилиндрического 6 с диаметром, равным диаметру выходного среза первого участка, третьего второго конфузора 7 с входным диаметром, равным диаметру второго участка, и четвертого второго цилиндрического 8 с диаметром входного среза равным диаметру третьего участка. Наружная поверхность камеры 4 выполнена с цилиндрическим участком 9 большего диаметра, коническим участком 10 и цилиндрическим участком малого диаметра 11. Эти участки образуют с внутренней поверхностью корпуса 1 кольцевые каналы соответственно: минимального проходного сечения 12, конфузорного 13 и максимального 14. Центральный канал и сопло 3 соосны с корпусом 1. Сопло 3 образует с конфузорным участком 5 всасывающее кольцо 15. Канал 12 сообщен с соплом 15, а канал 13 с патрубком 2. Конфузорный участок 5 размещен до выходного среза сопла 3, а далее следует второй цилиндрический участок 6, причем соотношение, определяющее оптимальный режим смешения, длины Lц цилиндрического участка 6 и внутреннего диаметра Dc сопла составляет:
Lц 1-3Dс
К системе инжекторный смеситель может быть подсоединен с помощью фланцев 16, однако это не исключает другие конструктивные решения его подключения.

Во втором варианте выполнения инжекторного смесителя (фиг.2) сопло 3 выполнено щелевым, образуемым за счет установки в его полости соосно с внутренним отверстием обтекателя 17, выполненного в форме цилиндра с конусными наконечниками на обоих торцах, при этом обтекатель закреплен в полости сопла 3 с помощью ребер 18, размещенных по периметру обтекателя. Оптимальное соотношение конструктивных параметров для режимов, при которых рекомендуется применять данный вариант инжекторного смесителя составляет
Dc 1,01 5,0 do
где Dc внутренний диаметр сопла 2, do внешний диаметр обтекателя 17.

В третьем варианте инжекторного смесителя (фиг.3) в сопле 3 с помощью ребер 18, аналогично второму варианту закреплено центральное тело 19, представляющее собой полый цилиндр с коническими скосами внешней поверхности на обоих торцах цилиндра. Оптимальное соотношение конструктивных параметров для режимов, при которых рекомендуется применять данный вариант составляет
Dc dв 2-4 dц Lц= 0,25-0,7 Lкс
где dв диаметр цилиндра центрального тела,
dц диаметр внутреннего канала цилиндра центрального тела,
Lц длина центрального тела, выступающая из сопла 3,
Lкс длина второго участка центрального канала.

Четвертый вариант инжекторного смесителя (фиг.4) снабжен дополнительной камерой смешения 20 с радиальным патрубком для подвода пара, полость камеры смешения состоит, как и основной, из аналогичных четырех участков: конфузорного 21, цилиндрического 22, второго конфузорного 23 и второго цилиндрического 24. Входное сопло 25 дополнительной камеры смешения 20 выполнено щелевым, соединяет полость патрубка 21 с центральным каналом основной камеры смешения и образовано наружной поверхностью выходного конца цилиндрического участка малого диаметра основного цилиндрического канала 26, выполненного конусообразным, и внутренней поверхностью конфузорного участка 21 дополнительной камеры смешения. При этом рекомендуемые соотношения, обеспечивающие наивыгоднейшим режим, составляют
S2 0,2 0,5 S1
где S2 площадь поперечного сечения парового сопла 25 дополнительной камеры смешения,
S1 площадь поперечного сечения парового сопла 3 основной камеры смешения,
Dв1 1,0 1,3 Dв2
где Dв1 внутренний диаметр четвертого участка 8 центрального канала основной камеры смешения,
Dв2 внутренний диаметр четвертого участка 24 центрального канала камеры смешения.

Lr1 3-7 Dв1
где Lr1 длина участка 8 центрального канала основной камеры смешения.

Lr2 4-8 Dв2
Dc 1-2 Dв2
Инжекторный смеситель работает следующим образом.

Активная среда (пар) подается от источника, например котла, в сопло 3. Поток пара разгоняется в сопле 3. Вытекающая из сопла струя пара создает разрежение в кольцевом сопле 15. Жидкость из патрубка 2 попадает в цилиндрический канал максимального проходного сечения 14 и затем через конфузорный канал 13 и канал 12 минимального проходного сечения всасывается в сопло 15. Процесс смешения пара и жидкости, конденсации пара завершается у выхода центрального канала. Конфигурация кольцевых каналов 13 и 12 и цилиндрический участок центрального канала 6 обеспечивают равномерное распределение параметров парожидкостного потока, повышение предельного уровня подогрева жидкости и приводит к устранению неустойчивости в работе инжекторного смесителя.

В варианте конструкции сопла с обтекателем, который рекомендуется применять в устройстве в качестве гомогенизатора и дезинтегратора, инжектор работает аналогично, но благодаря уменьшению поперечного сечения парового сопла коэффициент инжекции достигает величины порядка 50-100 в отличие от значений 6-10 в конструкции парового сопла 3 по основному первому варианту исполнения.

Коэффициент инжекции v Gв/ Gп,
где Gв расход холодной жидкости,
Gп расход пара.

В варианте конструкции сопла с центральным телом, который рекомендуется применять при необходимости увеличения уровня подогрева, инжекторный смеситель работает аналогично основному варианту, но благодаря установке в сопле центрального тела повышается равновесность процессов тепло- массообмена в камере смешения, что позволяет повысить подогрев жидкости и улучшить пусковые характеристики устройства, поскольку устраняет гидроудары в момент запуска и снижает гидравлические потери в камере смешения.

В варианте с дополнительной ступенью подогрева, который может быть рекомендован для систем отопления и горячего водоснабжения, когда требуемая тепловая нагрузка меняется в несколько раз, выполненной в виде дополнительной камеры смешения, основная ступень функционирует так, как описано выше, а работа дополнительной ступени заключается в том, что пар, поступающий в патрубок дополнительной камеры смешения 20 из полости камеры через щелевое сопло 25, поступает в центральный канал дополнительной камеры смешения, где смешивается с потоком, поступающим из центрального канала основной камеры смешения. При этом возможна как совместная, так и раздельная работа основной и дополнительной ступеней, что позволяет существенно (в несколько раз) расширить область достижимых режимов по подогреву потока по сравнению с одноступенчатым вариантом.

Похожие патенты RU2102129C1

название год авторы номер документа
ДИСКОВЫЙ ИНЖЕКТОРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ 1997
  • Кувшинов О.М.
  • Цыцаркин А.Ф.
RU2110320C1
ИНЖЕКТОРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ 1993
  • Цыцаркин А.Ф.
  • Менжинский О.И.
RU2056920C1
ТЕПЛОМАССООБМЕННИК 1998
  • Кувшинов О.М.
  • Цыцаркин А.Ф.
RU2151990C1
ТЕПЛОМАССООБМЕННИК 1998
  • Кувшинов О.М.
  • Цыцаркин А.Ф.
RU2151989C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕНИЯ СЛИВА ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ ИЗ ЕМКОСТЕЙ И ИХ ОЧИСТКИ 1997
  • Кувшинов О.М.
  • Цыцаркин А.Ф.
RU2110334C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕНИЯ СЛИВА ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ ИЗ ЕМКОСТЕЙ 1997
  • Кувшинов О.М.
  • Цыцаркин А.Ф.
RU2100262C1
ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ 1998
  • Кувшинов О.М.
  • Цыцаркин А.Ф.
RU2137075C1
ТЕПЛОМАССООБМЕННИК СМЕСИТЕЛЬНОГО ТИПА 1998
  • Кувшинов О.М.
  • Цыцаркин А.Ф.
RU2140616C1
СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННИКА 1998
  • Кувшинов О.М.
  • Цыцаркин А.Ф.
RU2151992C1
СПОСОБ ДЕАЭРАЦИИ ВОДЫ 1998
  • Кувшинов О.М.
  • Цыцаркин А.Ф.
RU2119890C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 102 129 C1

Реферат патента 1998 года ИНЖЕКТОРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ

Использование: в струйных смесителях для смешения пара и жидкости в качестве дезинтеграторов, гомогенизаторов, для дезинфекции и пастеризации жидкостей, а также для прогрева жидкостей в системах их транспортировки. Обеспечивает устойчивую работу инжектора, улучшение тепло-массообмена, а также расширяет диапазон работы устройства. Сущность изобретения: смеситель содержит корпус с радиальным патрубком для подвода жидкости и установленные в корпусе по оси паровое сопло, подключенное к источнику пара, и камеру смешения, имеющую центральный канал цилиндрической формы с переменным сечением внешней поверхности, образующей с внутренней поверхностью корпуса кольцевой канал, соединенный с центральным каналом камеры смешения всасывающим кольцевым соплом. Предусмотрено введение дополнительных элементов: обтекателя или центрального тела в паровой сопло, второй ступени нагрева парожидкостного потока, выполненного в виде камеры смешения с патрубком подвода пара. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 102 129 C1

1. Инжекторный смеситель, содержащий корпус с радиальным патрубком подвода жидкости и установленные в корпусе по оси активное сопло, подключенное к источнику пара, и камеру смешения, имеющую центральный канал, при этом внешняя поверхность камеры смешения выполнена в виде трех расположенных по потоку участков цилиндрического большего диаметра, конического и цилиндрического малого диаметра, образующих с внутренней поверхностью корпуса кольцевой канал с соответствующим переменным сечением, соединенный с центральным каналом камеры смешения всасывающим кольцевым соплом, отличающийся тем, что центральный канал выполнен из четырех последовательно по потоку расположенных участков конфузорного большего диаметра, первого цилиндрического, второго конфузорного и второго цилиндрического, причем стыкующие торцы этих участков совпадают по диаметрам. 2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен обтекателем, закрепленным соосно в полости активного сопла с помощью ребер по периметру обтекателя, причем обтекатель имеет цилиндрическую форму с конусными наконечниками на обоих торцах. 3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен центральным телом, закрепленным соосно в полости активного сопла с помощью ребер по периметру, причем центральное тело выполнено в виде полого цилиндра, внешняя поверхность которого имеет конические скосы на обоих торцах. 4. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной камерой смешения, выполненной в виде второго корпуса с радиальным патрубком подвода пара, закрепленным на внешней стороне основной камеры смешения, и центральным каналом цилиндрической формы, аналогичным центральному каналу основной камеры смешения, при этом полость патрубка дополнительной камеры смешения соединена с центральным каналом через щелевое сопло, образованное внешней поверхностью выходного участка центрального канала основной камеры смешения, выполненным конусообразным, и соосно размещенной в полости первого конфузорного участка дополнительной камеры смешения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2102129C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
SU, авторское свидетельство, 1669519, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
RU, патент, 2056920, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 102 129 C1

Авторы

Кувшинов О.М.

Цыцаркин А.Ф.

Даты

1998-01-20Публикация

1997-04-10Подача