ДИСКОВЫЙ ИНЖЕКТОРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК B01F5/04 

Изобретение относится к струйным смесителям, а именно к инжекторам для смешения пара с жидкостью, и может быть использовано для быстрого разогрева жидкостей в емкостях взамен барботажных устройств, а также в системах локализации аварий на АЭС для конденсации воды в контейменте АЭС при максимальной проектной аварии.

Известно устройство для аэрации жидкостей, содержащее укрепленный на полой воздухоподводящей трубе эжектор, выполненный в виде концентрично расположенных камер, образованных тарелками, соответственно служащих для подачи питательной среды, воздуха и смешивания их, причем камеры, служащие для подачи среды и смешивания среды с воздухом, снабжены горизонтальными дисками, образующими вместе с тарелками щелевое сопло [1].

В качестве ближайшего аналога может быть принято устройство для смешивания, содержащее нижний и верхний с центральным отверстием диски, камеру смешения, паровой патрубок и канал для подвода жидкости [2].

Предлагаемое устройство по сравнению с аналогами обеспечивает возможность смешения в широком диапазоне производительности, более компактно и технологично в производстве.

Указанный эффект достигается за счет того, что дисковый инжекторный смеситель, содержащий нижний и верхний с центральным отверстием диски с камерой смещения, размещенной между ними, паровой патрубок и канал для подачи жидкости, причем нижний диск выполнен с центральным отверстием, а само устройство снабжено обтекателем, выполненным в виде диска с усеченными конусообразными выступами с обеих сторон в центре и размещенным между нижним и верхним дисками в их центральных отверстиях, при этом центральное отверстие в нижнем диске образует канал подачи жидкости, паровой патрубок соединен с центральным отверстием в верхнем диске, камера смешения из распределенных по периферии междискового пространства собственно камеры, горловины, диффузора и выходного щелевого сопла соединена с полостью парового патрубка через паровое сопло, образованное обтекателем и верхним диском, с каналом подачи жидкости через водяное сопло, образованное обтекателем и нижним диском.

Во втором варианте дисковый инжекторный смеситель, содержащий верхний и нижний диски с камерой смешения, размещенной между ними, паровой патрубок и канал подачи жидкости, снабжен обтекателем, выполненным в виде усеченного конуса и закрепленного в верхней стороне нижнего диска в полости нижнего конца парового патрубка, канал подачи жидкости состоит из водяного патрубка, подсоединенного к водяному кожуху, установленному над центральным отверстием верхнего диска, в полости которого соосно размещен паровой патрубок, при этом камера смешения, состоящая из распределенных последовательно по периферии междискового пространства собственно камеры смешения, горловины, диффузора и выходного щелевого сопла по периметру дисков, соединена с полостью водяного кожуха через водяное сопло, образованное стенкой центрального отверстия верхнего диска и внешней поверхностью нижнего конца парового патрубка, с паровым патрубком - через паровое сопло, образованное обтекателем, верхней поверхностью нижнего диска и внутренней поверхностью нижнего конца парового патрубка.

В третьем варианте эффект достигается за счет того, что дисковый инжекторный смеситель, содержащий нижний и верхний с центральным отверстием диски, камеру смешения, паровой патрубок и канал подачи жидкости, снабжен обтекателем, закрепленным в центре верхней стороны нижнего диска; канал подачи жидкости состоит из водяного патрубка, подсоединенного к водяному кожуху, в полости которого соосно размещен паровой патрубок с паровым обтекателем на его нижнем конце, при этом камера смешения состоит из конфузора, который нижним торцом соединен с центральным отверстием верхнего диска, а на верхнем закреплен водяной кожух, горловины, образованной нижним торцом конфузора, обтекателем и нижним диском, диффузора, образованного пространством между верхним и нижним дисками, выходного щелевого сопла по периметру дисков, и соединена с полостью водяного кожуха через водяное сопло, образованное верхним торцом конфузора и поверхностью нижнего парового патрубка, с полостью парового патрубка - через паровое сопло, образованное зазором между паровыми обтекателем и патрубком.

На фиг. 1 изображена конструкция инжекторного смесителя в разрезе (вариант 1); на фиг. 2 - инжекторный смеситель по варианту 1 с принудительным подводом жидкости; на фиг. 3 - инжекторный смеситель с односторонним подводом пара и жидкости (вариант 2); на фиг. 4 - инжекторный смеситель с выносной камерой смешения (вариант 3).

По первому варианту (фиг. 1) дисковый инжекторный смеситель состоит из нижнего 1 и верхнего 2 дисков, стянутых между собой узлами крепления 3 с мерными прокладками 4. Подвод пара осуществляют через паровой патрубок 5. Паровое сопло 6 образуют обтекатель 7 и нижняя поверхность верхнего диска 2, а водяное сопло 8 - обтекатель 7 и верхняя поверхность нижнего диска 1. Обтекатель 7 выполнен в виде диска с усеченными конусообразными выступами с обоих сторон диска в центре, размещен между нижним 1 и верхним 2 дисками в их центральных отверстиях и закреплен в них с помощью ребер 9. Пространство между нижним 1 и верхним 2 дисками образует камеру смешения 10, которая включает в себя участки: горловину 11 и диффузор 12 с выходным щелевым соплом 13 по периметрам дисков.

На фиг. 2 изображен дисковый инжекторный смеситель по первому варианту, предназначенный для работы с принудительной подачей жидкости, для чего последняя подается в центральное отверстие нижнего диска 1 через водяной патрубок 14.

По второму варианту (фиг. 3) дисковый инжекторный смеситель с подачей пара и жидкости с одной стороны отличается от устройства по первому варианту подачей жидкости через водяной кожух 15 с водяным патрубком 14 на входе, обтекателем 7, закрепленным в центре нижнего диска, в котором отсутствует центральное отверстие. Водяное сопло 8 образует нижняя поверхность верхнего диска 2 и наружная поверхность нижнего конца парового патрубка 5, выполненного в форме раструба. Паровое сопло 6 образуют обтекатель 7, внутренняя поверхность раструба парового патрубка 5 и верхняя поверхность нижнего диска 1.

По третьему варианту (фиг. 4) конструкция дискового инжекторного смесителя предусматривает подвод пара и принудительный подвод жидкости с одной стороны. Устройство отличается от устройства по второму варианту тем, что камера смешения 10 выполнена выносной в виде конфузора и размещена над центральным отверстием верхнего диска 2. Нижний торец конфузора, обтекатель 7 и верхняя поверхность нижнего диска 1 образуют горловину 11, переходящую в пространство между нижним 1 и верхним 2 дисками - диффузор 12 с выходным щелевым соплом 13 по периметру дисков. В центре верхнего торца конфузора камеры смешения 10 вставлен нижний конец парового патрубка 5 с обтекателем пара 16 на выходе, а на корпусе камеры смешения 10 закреплен водяной кожух 15 с подсоединенным к нему водяным патрубком 14. Паровое сопло в этом варианте образует внутренняя поверхность парового патрубка 5 и обтекателя пара 16, а водяное сопло 7 - наружная поверхность парового патрубка 5 и внутренняя поверхность конфузора камеры смешения 10.

Устройство работает следующим образом.

При подаче пара в паровой патрубок 5 производится подсос жидкости с низлежащего объема (первый вариант), или одновременно она принудительно подается через водяной патрубок 14 и водяной кожух 15. В области непосредственно за паровым соплом 6 и водяным соплом 8 в камере смешения 10 происходит смешение потоков воды и пара с конденсацией последнего. При распространении подогретой жидкости к периферии она протекает через горловину 11, диффузор 12 и далее на выход через щелевое сопло 13. При этом расширение проходного сечения к периферии дисков повышает эффективность смешения потоков и уменьшает потери кинетической энергии пара.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность смешения с широким диапазоном производительности, компактно и технологично в производстве.

Нижний диск смесителя выполнен с центральным отверстием. Устройство снабжено обтекателем, выполненным в виде диска с усеченными конусообразными выступами с обеих сторон в центре и размещенного между нижним и верхним дисками в их центральных отверстиях. По одному из вариантов центральное отверстие в нижнем диске образует канал подачи жидкости. Паровой патрубок соединен с центральным отверстием в верхнем диске. Междисковое пространство, состоящее из последовательно по периферии от центра размещенных: камеры смешения, горловины, диффузора и выходного щелевого сопла, соединено с полостью парового патрубка через паровое сопло, образованное обтекателем и верхним диском, с каналом подачи жидкости через водяное сопло, образованное обтекателем нижним диском. Канал подачи жидкости снабжен водяным патрубком, подсоединенным к нижней стороне центрального отверстия нижнего диска. По другому варианту смеситель снабжен обтекателем, выполненным в виде усеченного конуса и закрепленного на верхней стороне нижнего диска в полости нижнего конца парового патрубка. Канал подачи жидкости состоит из водяного патрубка, подсоединенного к водяному кожуху, установленному над центральным отверстием верхнего диска, в полости которого соосно размещен паровой патрубок. Междисковое пространство, состоящее из последовательно по периферии от центра размещенных: камеры смешения, горловины, диффузора и выходного щелевого сопла по примеру дисков, соединено с полостью водяного кожуха через водяное сопло, образованное стенкой центрального отверстия верхнего диска и внешней поверхностью нижнего конца парового патрубка, с паровым патрубком - через паровое сопло, образованное обтекателем, верхней поверхностью нижнего диска и внутренней поверхностью нижнего конца парового патрубка. По третьему варианту смеситель снабжен обтекателем, закрепленным в центре верхней стороны нижнего диска. Канал подачи жидкости состоит из водяного патрубка, подсоединенного к водяному кожуху, в полости которого соосно размещен паровой патрубок с паровым обтекателем на его нижнем конце. Камера смешения состоит из конфузора, который нижним торцом соединен с центральным отверстием верхнего диска, а на верхнем закреплен водяной кожух, горловины, образованной нижним торцом конфузора, обтекателем и нижним диском, диффузора, образованного пространством между верхним и нижним дисками, выходного щелевого сопла по периметру дисков и соединена с полостью водяного кожуха через водяное сопло, образованное верхним торцом конфузора и поверхностью нижнего конца парового патрубка, с полостью парового патрубка - через паровое сопло, образованное зазором между паровыми обтекателем и патрубком. Устройство обеспечивает возможность смешения в широком диапазоне производительности, оно более компактно и технологично в производстве. 3 с. и 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Дисковый инжекторный смеситель, содержащий нижний и верхний с центральным отверстием диски с камерой смешения, размещенной между ними, паровой патрубок и канал подачи жидкости, отличающийся тем, что нижний диск выполнен с центральным отверстием, а смеситель снабжен обтекателем, выполненным в виде диска с усеченными конусообразными выступами с обеих сторон в центре и размещенного между нижним и верхним дисками в их центральных отверстиях, при этом центральное отверстие в нижнем диске образует канал подачи жидкости, паровой патрубок соединен с центральным отверстием в верхнем диске, междисковое пространство, состоящее из последовательно по периферии от центра размещенных: камеры смешения, горловины, диффузора и выходного щелевого сопла, соединено с полостью парового патрубка через паровое сопло, образованное обтекателем и верхним диском, с каналом подачи жидкости через водяное сопло, образованное обтекателем и нижним диском. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что канал подачи жидкости снабжен водяным патрубком, подсоединенным к нижней стороне центрального отверстия нижнего диска. 3. Дисковый инжекторный смеситель, содержащий верхний и нижний диски с камерой смешения, размещенной между ними, паровой патрубок и канал подачи жидкости, отличающийся тем, что он снабжен обтекателем, выполненным в виде усеченного конуса и закрепленного на верхней стороне нижнего диска в полости нижнего конца парового патрубка, канал подачи жидкости состоит из водяного патрубка, подсоединенного к водяному кожуху, установленному над центральным отверстием верхнего диска, в полости которого соосно размещен паровой патрубок, при этом междисковое пространство, состоящее из последовательно по периферии от центра размещенных: камеры смешения, горловины, диффузора и выходного щелевого сопла по периметру дисков, соединено с полостью водяного кожуха через водяное сопло, образованное стенкой центрального отверстия верхнего диска и внешней поверхностью нижнего конца парового патрубка, с паровым патрубком - через паровое сопло, образованное обтекателем, верхней поверхностью нижнего диска и внутренней поверхностью нижнего конца парового патрубка. 4. Дисковый инжекторный смеситель, содержащий нижний и верхний с центральным отверстием диски, камеру смешения, паровой патрубок и канал подачи жидкости, отличающийся тем, что он снабжен обтекателем, закрепленным в центре верхней стороны нижнего диска, канал подачи жидкости состоит из водяного патрубка, подсоединенного к водяному кожуху, в полости которого соосно размещен паровой патрубок с паровым обтекателем на его нижнем конце, при этом камера смешения состоит из конфузора, который нижним торцом соединен с центральным отверстием верхнего диска, а на верхнем закреплен водяной кожух, горловины, образованной нижним торцом конфузора, обтекателем и нижним диском, диффузора, образованного пространством между верхним и нижним дисками, выходного щелевого сопла по периметру дисков, и соединена с полостью водяного кожуха через водяное сопло, образованное верхним торцом конфузора и поверхностью нижнего конца парового патрубка, с полостью парового патрубка - через паровое сопло, образованное зазором между паровыми обтекателем и патрубком.