Кавитационный смеситель Советский патент 1990 года по МПК B01F11/02 

Изобретение относится к технике кави- тационного перемешивания и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является интенсификация процесса смещения.

На фиг. 1 приведен кавитационный смеситель, общий вид, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А иа фиг. 1.

Кавитационный смеситель содержит корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 вещества. По оси корпуса 1 установлен с возможностью вращения кавитатор 4 в виде лопастей 5. В корпусе 1 установлены дополнительные кавитаторы 6 в виде лопастей 7, оси которых параллельны оси основного кавитатора 4. Оси дополнительных кави- таторов 6 установлены неподвижно, а сами кавитаторы 6 выполнены с возможностью вращения вокруг них. Внутренняя поверхность корпуса 1 выполнена в виде сопряженных цилиндрических поверхностей, оси которых совпадают с осями дополнительных

кавитаторов 6. Лопасти 5 основного кавитатора 4 и лопасти 7 дополнительных кавитаторов 6 расположены одна напротив другой и выполнены с противоположным углом закрутки. Основной кавитатор 4 может быть выполнен неподвижным.

Смеситель работает следующим образом.

Поток обрабатываемого вещества подают через патрубок 2 подачи в корпус 1, где поток движется со скоростью 7-10 м/с. При попадании на лопасти 5 и 7 поток смеси закручивается и приводит во вращение лопасти. Скорость потока увеличивается и на задних кромках лопастей 5 и 7 кавитаторов 4 и 6 образуются кавитационные пузырьки с образованием кавитационной каверны, в хвостовой части которой происходит схлопывание кавитационных пузырьков и образуются поля кумулятивных микроструй со скоростью порядка 10 м/с и ударными давлениями 10 кгс/см, которые оказывают интенсивное диспергирование и перемешивающее воздействие на обрабатываемую смесь. При вращении кавитаторов 4 и 6

05

О

со ю

со

образуются значительных размеров макровихри, взаимодействие которых образует зоны локального повышения скорости потока, в которых происходит генерирование дополнительного количества кавитационных микропузырьков. Такими зонами будут зоны минимального расстояния между кавитато- рами 4 и 6. Наивысшая эффективность диспергирования достигается при однонаправленном вращении кавитаторов 6. В этом случае взаимодействие вихрей происходит более интенсивно, что и приводит к расширению размеров зон образования кавитационных микропузырьков. При совпадении положений лопастей крыльчаток происходит резкое местное повышение скорости потока, вызывающее пульсацию скорости. Это обеспечивает создание пульсационного режима, наложение которого на кавитационный режим течения резко интенсифицирует обработку смеси. Такое создание пульсационного режима не требует специального оборудования, надежно и эффективно.

Конфигурация каверны в этом случае существенно отличается от каверны при взаимодействии двух крыльчаток. Остановимся на этом важном моменте более подробно. При взаимодействии нескольких кавитаторов в местах минимального расстояния между ними генерируется основная масса кавитационных микропузырьков и каверна в этом месте удлинена. При этом каверна имеет количество удлинений, равное количеству кавитаторов. В удлинениях давление понижено относительно остального объема корпуса за кавитаторами. Это приводит к устремлению части объема в удлиненные каверны, при этом происходит интенсивное взаимное к.дсание и проникновение каверн, что обеспечивает резкое повышение интенсивности смешения.

Выполнение внутренней поверхности корпуса в виде сопряженных цилиндрических поверхностей улучшает процесс обтекания кавитаторов 4 и 6, исключает застойные зоны.

Аналогичный результат получается при выполнении кавитатора 4 неподвижным. При вращении крыльчаток 6 около неподвижного кавитатора 4 создаются значительные макровихри, которые интенсифицируют

процесс образования кавитационных микропузырьков, растет их количество, а значит и интенсивность смешения.

При совпадении положений лопастей кавитаторов 4 и б происходит резкое увеличение скорости потока, при этом на кавитационный режим накладываются пульсации давления. Это резко повышает интенсивность смешения.

Для увеличения частоты пульсаций кавитатор 4 устанавливается с возможностью свободного вращения. В этом случае особенно при разнонаправленном вращении кавитаторов, достигается высокая интенсивность смешения. Макровихри, образовавшиеся при вращении крыльчаток 4 и 6, оказывают дополнительное перемешивающее воздействие.

Использование изобретения позволяет повысить интенсивность диспергирования и го- могенизации за счет разнонаправленного вращения крыльчаток, обеспечивающего снижение порога скорости, при которой наступает кавитация, и увеличение количества кавитационных пузырьков.

Формула изобретения

1.Кавитационный смеситель, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода вещества с установленным по оси с возможностью вращения кавитатором в виде лопастей и дополнительными кавитаторами в виде лопастей, оси которых параллельны оси основного кавитатора, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса смешения, оси дополнительных кавитаторов установлены неподвижно, а сами кави- таторы выполнены с возможностью вращения вокруг них, при этом внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических поверхностей, оси которых совпадают с осями дополнительных

кавитаторов, причем лопасти основного и дополнительных кавитаторов расположены напротив друг друга и выполнены с противоположным углом закрутки.

2.Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что основной кавитатор выполнен неподвижным.

Фиъ. 1

Изобретение относится к технике кавитационного перемешивания и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях народного хозяйства. Целью изобретения является интенсификация процесса смешения. Кавитационный смеситель содержит корпус с патрубками подвода и отвода вещества. По оси корпуса установлен с возможностью вращения кавитатор в виде лопастей. В корпусе установлены дополнительные кавитаторы в виде лопастей, оси которых параллельны оси основного кавитатора. Оси дополнительных кавитаторов установлены с возможностью вращения вокруг них. Внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических поверхностей, оси которых совпадают с осями дополнительных кавитаторов. Лопасти основного кавитатора и лопасти дополнительных кавитаторов расположены напротив друг друга и выполнены с противоположным углом закрутки. Основной кавитатор может быть выполнен неподвижным. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

3