КАМЕРА СМЕШЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к струйным смесителям, преимущественно огнетехнических устройств различного назначения, например, газогорелочных устройств.

Известен смеситель двух потоков, содержащий трубопровод, с равномерно расположенными по окружности отверстиями, ось каждого из которых расположена в поперечном сечении под углом к радиусу трубопровода [1].

Недостатком устройства является низкая стабильность характеристик смешения при переменных режимах, конструктивных и технологических отклонениях.

Близким по технической сущности к предлагаемому устройству является смеситель двух потоков, содержащий трубопровод с равномерно размещенными по окружности отверстиями, ось каждого из которых расположена в поперечном сечении под углом к радиусу трубопровода, а отверстия размещены с относительным шагом, определяемым расчетной формулой , а их оси при относительной толщине стенки расположены по углом, определяемым из соотношения sinβ₁ = 0,045 S^-0,95 для = /22^oC25^o/ для , а при - из соотношения

где
R - радиус трубопровода;
d_о - диаметр отверстия;
n - количество отверстий;
G₁ - расход потока через отверстия;
G₂ - расход потока через трубопровод;
β - угол расположения осей отверстий к радиусу трубопровода;
δ - толщина стенки;
μ - коэффициент расхода через отверстия.

Определение геометрических параметров отверстий по предлагаемым соотношениям в некотором диапазоне их изменения, например при S > 10 и β = (22-25^oC), позволяет несколько повысить стабильность характеристик смешения. Однако коэффициент смешения при переменных режимах работы устройства остается низкой.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является камера смешения, содержащая коллектор, корпус в виде трубы с отверстиями в стенке, равномерно размещенными по окружности, и шарнирно закрепленные элементы для отклонения истекающей из отверстия струй в виде пластин [2].

Недостатками устройства является относительно невысокое качество подготовки смеси при изменении условий эксплуатации.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества подготовки смеси при изменении условий эксплуатации.

Данная задача решается тем, что в камере смешения, содержащей коллектор, корпус в виде трубы с отверстиями в стенке, равномерно размещенными по окружности и шарнирно закрепленные элементы для отклонения истекающей из отверстия струи, каждый элемент для отключения истекающей из отверстия струи выполнен в виде насадка, установленного в отверстии с помощью цилиндрического шарнира. Каждый насадок подпружинен и имеет Г-образную форму, при этом вторым концом пружина прикреплена к трубе или коллектору, в полости которого расположены насадки, а оси насадков и пружин перпендикулярны осям отверстий.

В прототипе и предлагаемом техническом решении поддерживание высокого качества массообменных процессов достигается за счет воздействия на параметры струй, а именно на угол хордальности. В прототипе это достигается за счет изменения положения, в предлагаемом устройстве - за счет поворота насадков. Однако здесь имеет место принципиальное отличие. В прототипе изменение положения пластин является регулировочным воздействием и осуществляется, например, за счет перемещения тяги и поворота диска, к которому крепятся пластины. В предлагаемом устройстве под действием аэродинамического давления струй насадки отклоняются от первоначального положения. Так, при увеличении расхода поперечных струй, а следовательно, и динамического давления ρW²/2 увеличивается отклонение насадков от первоначального направления (за счет сжатия пружины), при этом возрастает угол хордальности поперечных струй, что позволяет поддерживать характер распределения струй по сечению потока на неизменном уровне.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - укрупненный вид отверстия и насадка, установленного в нем; на фиг. 3 - варианты положения насадков при изменении расхода поперечного компонента.

Камера смешения содержит трубу 1, на боковой поверхности которой равномерно расположены отверстия 2. В отверстиях 2 с помощью цилиндрических шарниров 3 установлены насадки 4. Насадки 4 имеют Г-образную форму, при этом насадки 4 расположены в полости коллектора 5, снабженного подводящим патрубком 6. В полости коллектора 5 также распложены пружины 7, которые одним концом крепятся с насадками 4, а другие с коллектором 5. Оси пружин 7 и насадков 4 расположены в одной плоскости поперечного сечения трубы 1, причем оси пружин 7 и оси отверстий 3 взаимно перпендикулярны.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Низконапорный компонент поступает по трубе 1 в виде сносящего потока. Высоконапорный компонент из патрубка 6 поступает в коллектор 5, а из него равномерно поступает в Г-образные насадки 4. В пределах насадков 4 струи изменяют свое направление, как следствие под действием аэродинамического давления струй пружины 7 сжимаются, как следствие при этом происходит поворот насадков 4. Из насадков 4 струи истекают в сносящий поток поперечных струй.

Поддерживание стабильного массообмена в устройстве достигается за счет изменения угла хордальности струй. Так при увеличении расхода поперечных струй возрастает аэродинамическое давление на пружины, что ведет к увеличению угла хордальности и поддержанию стабильного и оптимального массообмена при изменении условий эксплуатации. Устройство является "самонастраивающимся", т.е. никаких дополнительных регулирующих воздействий, операций, в процессе эксплуатации проводить не нужно, что существенно упрощает эксплуатацию устройства.

Использование изобретения: в струйных смесителях преимущественно огнетехнических устройств. Сущность изобретения: камера смешения содержит коллектор, корпус в виде трубы с отверстиями в стенке, равномерно размещенными по окружности, и шарнирно закрепленные элементы для отклонения истекающей из отверстия струи, каждый элемент для отклонения истекающей из отверстия струи выполнен в виде насадка, установленного в отверстии с помощью цилиндрического шарнира. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Камера смешения, содержащая коллектор, корпус в виде трубы с отверстиями в стенке, равномерно размещенными по окружности, и шарнирно закрепленные элементы для отклонения истекающей из отверстия струи, отличающаяся тем, что каждый элемент для отклонения истекающей из отверстия струи выполнен в виде насадка, установленного в отверстии с помощью цилиндрического шарнира. 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что каждый насадок подпружинен и имеет Г-образную форму, при этом вторым концом пружина присоединена к трубе или коллектору, в полости которого расположены насадки, оси насадков и пружин расположены в одной плоскости и оси пружин перпендикулярны осям отверстий.