Аппарат для диспергирования,смешения и активации жидких сред Советский патент 1984 года по МПК B01F7/04 

Изобретение относится к устройствам для диспергирования, смешения и активации затравочной и технологической воды, производственных водных растворов, соков и других жидких сред и может найти применение в пищевой и химической промышленности, производстве строительных материалов и других отраслях народного хозяйства.

Известен кавитационный смеситель, содержаш,ий корпус с патрубком и приводной вал, снабженный колебательным и перемешивающим устройством 1.

Однако в таком кавитационном смесителе как перемешивающие, так и колебательные устройства воздействуют непосредственно на приводной вал, что повышает энергозатраты устройства и способствует преждевременному выходу из строя основного органа смесителя.

Наиболее близким к изобретению по конструкции и достигаемому эффекту является аппарат для диспергирования, смешения и активации жидких сред, состояший- из корпуса с перемещающимся в нем штоком, на котором закреплен статический конический кавитатор, размещенный совместно со штоком в центральном канале 2.

Это устройство простое по конструкции, нашло применение не только для расщепления асбестового волокна, но и для удобрения крахмалосодержащего сырья, для активации известкового молока. Однако в этом устройстве реализуются лишь кавитационнокумулятивные воздействия небольших энергий, поскольку используется только естественная кавитация, достигаемая при значительных энергозатратах.

Целью изобретения является интенсификация процесса и снижение удельных затрат энергии путем создания сверхзвукового течения жидкости и введения в нее газа.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат для диспергирования, смешения и активации жидких сред, содержащий корпус, подвижный щток, размещенный в корпусе по его оси, кавитатор, установленный на штоке, и патрубки ввода и вывода жидкости, снабжен последовательно установленными в корпусе сверхзвуковыми соплами с уменьшающимся по ходу движения жидкости проходным сечением, а шток выполнен полым с радиальными отверстиями, расположенными в его стенке перед расширяющимися частями сопел.

Кроме того, кавитатор установлен с возможностью вращения вокруг оси штока и снабжен винтовыми канавками или лопатками, расположенными на его поверхности.

На фиг. I изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - кавитатор, общий вид; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2.

Аппарат для диспергирования, смешения и активации жидких сред содержит корпус 1, подвижный шток 2, размещенный в корпусе по его оси, кавитатор 3, установленный на щтоке 2, и патрубки 4 и 5 ввода и вывода жидкости и последовательно установленные в корпусе сверхзвуковые сопла 6 с уменьшающимся по ходу движения жидкости проходным сечением 7. Шток 2 выполнен полым с радиальными отверстиями 8, расположенными в его стенке перед расщиряющимися частями сопел 6. Кавитатор 3 установлен с возможностью вращения вокруг оси штока 2 и снабжен винтовыми канавками 9 или лопатками 10, расположенными на его поверхности.

Аппарат работает следующим образом.

Через патрубок 4 подается обрабатываемая жидкая среда, которая с помощью внешнего насоса (не показан) перемещается внутри корпуса аппарата через сопла 6. При обтекании жидкой средой кавитатора 3, при определенном его положении внутри сопла 6, за ним образуется каверна. Обтекание наружной поверхности кавитатора, винтовых канавок 9 или лопаток 10 на его венце приводит кавитатор 3, посаженный на шарикоподщипнике 11, во вращение. Вращение кавитатора 3 способствует усилению пульсаций образованной за ним каверны. Хвостовая часть каверны разрущается пульсациями и возвратными струйками. Каверна дробится на кавитационные пузырьки, которые схлопываются в расширяющееся и сужающееся проходное сечение 7 сопел 6. При схлопывании кавитационных пузырьков возникают локальные давления до 10000 атм и скорости кумулятивных струек до 600700 м/с. Мощная энергия локальных давлений и кумулятивных струек дробит, измельчает, гомогенизирует, смешивает и активирует среду.

Перед входом в сверхзвуковые сопла 6 в поток жидкости через радиальные отверстия 8 полого щтока 2 с помощью щланга 12 подается воздух (газ), барботируемый в жидкость Б виде мелких пузырьков. Пузырьковая смесь поступает в узкую часть сверхзвуковых сопел 6, за которыми образуются ударные волны. Для генерации ударных волн суженная часть сопла рассчитывается на условие обеспечения скорости течения, превышающей скорость звука в пузырьковой смеси.

Воздействие ударных волн, на фронте которых возникает разрыв плотности, скорости и давления, в значительной мере усиливает ударные воздействия на среду и также способствует повышению эффективности работы аппарата и снижению удельных энергозатрат.

Фиг.2

Ви,дА

Фиг.З

1. АППАРАТ ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ, СМЕШЕНИЯ И АКТИВАЦИИ ЖИДКИХ СРЕД, содержащий корпус, подвижный шток, размещенный в корпусе по его оси, кавитатор, установленный на штоке, и патрубки ввода и вывода жидкости, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и снижения удельных затрат энергии путем создания сверхзвукового течения жидкости и введения в нее газа, он снабжен последовательно установленными в корпусе сверхзвуковыми соплами с уменьшающимся по ходу движения жидкости проходным сечением, а шток выполнен полым с радиальными отверстиями, расположенными в его стенке перед расширяющимися частями сопел. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что кавитатор установлен с возможностью вращения вокруг оси штока и снабжен винтовыми канавками или лопатками, расположенными на его поверхности. (Л со ю ю Фиг.1