ВИХРЕВОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2023 года по МПК B01F25/10 B01F23/20 B01F23/40 

Область техники

Изобретение относится к устройствам для смешения двух сред: «газ-жидкость», «жидкость-жидкость» для получения эмульсий, суспензий, гомогенных систем.

Уровень техники

Из уровня техники известен вихревой гидродинамический смеситель ([1] патент RU 2611878 C1, МПК B01F 5/06, дата публикации 01.03.2017), содержащий корпус с входными и выходными патрубками и с размещенным в нем завихрителем, причем корпус выполнен в виде двух усеченных конусов с вершинами, направленными навстречу друг другу, соединенных цилиндрической частью, профиль центрального канала имеет соответственно последовательное сужение, горловину и расширение, перед сужающейся частью установлен завихритель с втулкой, имеющей центральный канал и оканчивающейся конусом, а за расширяющейся частью канала установлена перфорированная диафрагма, при этом завихритель и перфорированная диафрагма установлены с возможностью осевого перемещения, причем в качестве завихрителя использованы несколько кавитаторов, размещенных под углом к входному патрубку и вокруг него, перфорированная диафрагма снабжена обтекателем, центрально расположенным и направленным навстречу завихрителю.

Несмотря на возможность осевого перемещения завихрителя и диафрагмы, для изменения размеров зон между ними, недостатком данного аналога является низкая эффективность закрутки и смешения, т.к. компоненты подаются в одном направлении и смешивание происходит за счет кавитации и уменьшения давления, которых может не хватить для полноценного перемешивания компонентов.

Известен смеситель жидкостей и газов ([2] патент RU 2333789 C2, МПК B01F 3/04, дата публикации 20.09.2008), содержащий торообразную камеру смешения, входные и выходные патрубки, подсоединенные к камере смешения по касательной, согласно изобретению, подачу продуктов по входным патрубкам производят по одному направлению относительно вращения часовой стрелки, а выход смеси по выходному патрубку производят в противоположном направлении относительно вращения часовой стрелки. Недостатком данного устройства является низкая эффективность закрутки и смешения.

Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип, является смеситель жидкостей ([3] заявка RU 2007121399 А, МПК B01F 5/00, дата публикации 20.12.2008), содержащий цилиндрический корпус, расположенные на противоположных концах корпуса патрубки подвода смешиваемых жидкостей, при этом внутри корпуса на его оси против друг друга с зазором установлены два завихрителя, выполненные в виде радиальных лопаток, установленных под углом к оси корпуса и обеспечивающих противоположные вращения смешиваемых жидкостей, а цилиндрический корпус в центральной части зазора выполнен перфорированным и на зазоре размещена труба, имеющая диаметр, больший диаметра перфорированного участка корпуса, с патрубком вывода смеси жидкостей.

К недостаткам конструкции прототипа относится низкая эффективность процесса, так как смешение производится только в зазоре между двумя завихрителями, выполненными в виде радиальных лопаток, установленных под углом к оси корпуса.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства, технологичной в изготовлении, эксплуатации и обслуживании, а также интенсификации перемешивания жидкостей и газов.

Техническим результатом является повышении эффективности смешения компонентов за счет эффектов контрвихревых и колебательных течений.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается заявленным вихревым гидродинамическим смесителем, содержащим цилиндрический корпус с радиальным и осевым патрубками ввода компонентов, радиальный патрубок выхода продукта, смесительный элемент, причем смесительный элемент представляет собой камеру смешивания, с противоположных сторон к которой присоединены соосно расположенные, противоположно направленные цилиндрические вихревые камеры-сопла с тангенциальными входными и выпускным каналами, при этом внутри полости вихревых камер-сопел выполнены выступы, усиливающие колебательный процесс в них, а упомянутые камеры-сопла выполнены с возможностью подачи друг на друга в камеру смешивания противоположно закрученных, колеблющихся потоков жидкости, при этом противоположные соосные цилиндрические вихревые камеры-сопла выполнены с возможностью регулирования расстояние между их кромками.

Технический результат также достигается тем, что выступы имеют сферический профиль

Технический результат также достигается тем, что противоположные соосные цилиндрические вихревые камеры-сопла выполнены с резьбовым соединением для возможности регулирования расстояние между их кромками.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематически изображен вихревой гидродинамический смеситель.

На фиг. 2 изображен разрез А-А фигуры 1.

На фиг. 3 изображен разрез Б-Б фигуры 1.

На фиг. 4 изображен разрез В-В фигуры 1.

На фигуре 1 обозначены следующие позиции: 1 - цилиндрический корпус; 2 - радиальный патрубок ввода компонента в вихревую камеру-сопло; 3 - осевой патрубок ввода компонента в вихревую камеру-сопло; 4 - радиальный патрубок выхода продукта; 5 - камера смешивания; 6 и 7 - вихревые камеры-сопла; 8 - выступы; 9 - резьбовые соединения.

Осуществление изобретения

Вихревой гидродинамический смеситель (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус (1) с радиальным (2) и осевым (3) патрубками ввода компонентов, радиальный патрубок (4) выхода продукта, смесительный элемент.

Поставленная задача решается за счет того, что смесительный элемент, расположенный в цилиндрическом корпусе, представляет собой камеру смешивания (5), с противоположных сторон к которой присоединены соосно расположенные, противоположно направленные цилиндрические вихревые камеры-сопла (6) и (7) с тангенциальными входными и выпускным каналами, подающих в камеру смешения противоположно закрученные, колеблющиеся потоки жидкостей. Тангенциальные каналы, имеющие разные направления закрутки, выполненные в противоположно направленных коаксиальных цилиндрических камерах, обеспечивают противоположно закрученные контрвихревое и колебательное течения. Внутри полости вихревых камер-сопел (6) и (7) выполнены выступы (8), например, сферического профиля, усиливающие колебательный процесс в них, а упомянутые камеры-сопла выполнены с возможностью подачи друг на друга в камеру смешивания (5) противоположно закрученных, колеблющихся потоков жидкости. При этом при истечении интенсивно закрученных струй из осесимметричных цилиндрических камер возникают колебательные явления, генерация волнового течения, выражающиеся в появлении сильных периодических пульсаций давления высокой частоты и скорости на одной доминирующей частоте. Благодаря суперпозиции взаимодействующих слоев возникает сложное колебательное пульсационное течение, эффективное смешение жидкостей и в процессе этого возникает интенсивный массообмен внутри всего объема жидкости за счет искусственно созданной турбулентности и периодических пульсации давления и скорости на одной доминирующей частоте.

В целях получения эффективного уровня пульсаций, максимальной эффективности автоколебаний, соответственно процесса смешения, предусмотрено (выполнено) регулирование расстояния между кромками противоположных камер-сопел (6) и (7) за счет резьбовых соединений (9) и выступов (8) на внутренней поверхности кромки сопел.

Устройство имеет простейшую конструкцию, технологичную в изготовлении, эксплуатации и обслуживании.

Установка работает следующим образом.

Смешиваемые компоненты («газ-жидкость», «жидкость-жидкость») поступают по входным патрубкам (2) и (3) в тангенциальные каналы вихревых камер-сопел и получив противоположную закрутку направляются в камеру смешивания (5) навстречу друг другу. По описанным выше процессам происходит интенсивное перемешивания в камере (5) и далее готовый продукт отводится через радиальный выпускной патрубок (4). За счет резьбового соединения (9) регулируют расстояние между кромками камер-сопел.

Изобретение относится к устройствам для смешения двух сред: «газ-жидкость», «жидкость-жидкость» для получения эмульсий, суспензий, гомогенных систем. Вихревой гидродинамический смеситель содержит цилиндрический корпус с радиальным и осевым патрубками ввода компонентов, радиальный патрубок выхода продукта, смесительный элемент, причем смесительный элемент представляет собой камеру смешивания, с противоположных сторон к которой присоединены соосно расположенные, противоположно направленные цилиндрические вихревые камеры-сопла с тангенциальными входными и выпускным каналами, при этом внутри полости вихревых камер-сопел выполнены выступы, усиливающие колебательный процесс в них, а упомянутые камеры-сопла выполнены с возможностью подачи друг на друга в камеру смешивания противоположно закрученных, колеблющихся потоков жидкости, при этом противоположные соосные цилиндрические вихревые камеры-сопла выполнены с возможностью регулирования расстояние между их кромками. Выступы имеют сферический профиль. Противоположные соосные цилиндрические вихревые камеры-сопла выполнены с резьбовым соединением для возможности регулирования расстояния между их кромками. Технический результат изобретения - повышение эффективности смешения компонентов за счет эффектов контрвихревых и колебательных течений. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вихревой гидродинамический смеситель, содержащий цилиндрический корпус (1) с радиальным (2) и осевым (3) патрубками ввода компонентов, радиальный патрубок (4) выхода продукта, смесительный элемент,

отличающийся тем, что

смесительный элемент представляет собой камеру смешивания (5), с противоположных сторон к которой присоединены соосно расположенные, противоположно направленные цилиндрические вихревые камеры-сопла (6) и (7) с тангенциальными входными и выпускным каналами,

при этом внутри полости вихревых камер-сопел (6) и (7) выполнены выступы (8), усиливающие колебательный процесс в них, а упомянутые камеры-сопла выполнены с возможностью подачи друг на друга в камеру смешивания (5) противоположно закрученных, колеблющихся потоков жидкости,

при этом противоположные соосные цилиндрические вихревые камеры-сопла выполнены с возможностью регулирования расстояния между их кромками.

2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что выступы (8) имеют сферический профиль.

3. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что противоположные соосные цилиндрические вихревые камеры-сопла выполнены с резьбовым соединением (9) для возможности регулирования расстояния между их кромками.