Гидродинамический смеситель Советский патент 1991 года по МПК B01F11/02 

Изобретение относится к технике перемешивания жидкостей с порошкообразными и жидкими материалами и может быть использовано в различных отраслях промышленности для получения стойких эмуль- сии в текстильной, лакокрасочной и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности перемешивания.

На чертеже схематично представлен гидродинамический смеситель, разрез.

Гидродинамический смеситель содержит корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 смешиваемого материала, камерами предварительного4 и окончательного 5 сме- шения, вибрирующим элементом 5. Наружная поверхность вибрирующего элемента 6 находится в контакте с подпружиненными штоками 7. Корпус 1 смесителя снабжен дополнительным вибрирующим элементом 8, выполненным в виде тонкостенной мембраны. Дополнительный вибрирующий элемент 8 установлен с возможностью осевого перемещения. Основной вибрирующий элемент 6 выполнен в виде полого усеченного конуса. Элемент 6 установлен с возможностью упругого осевого перемещения. Большее основание 9 элемента 6 выполнено с перфорированными отверстиями 10. Основание 9 элемента 6 образует с мембраной элемента 8 камеру 11. Камера 11 снабжена пружинами 12, один конец которых жестко соединен с мембраной элемента 8, а другой снабжен диском 13 и проходит через отверстия 10 в основании основного вибрирую- щего элемента 6 и свободно размещен в камере 5 окончательного смешения. Подпружиненные штоки 7 размещены на расстоянии друг от друга, равном 3-15 диаметрам штоков. Толщина стенки мемб- раны дополнительно вибрирующего элемента 8 составляет -10 ее диаметра.

Гидродинамический смеситель работает следующим образом.

При поступлении смешиваемых материалов через патрубок 2 подвода в зазор камеры 4 предварительного смешения в результате обтекания штоков 7 создается низкочастотная кавитация за ними с часто- той пульсации 0,1-0,2 кГц. Эти пульсации возбуждают более высокие частоты вибрации основного вибрирующего элемента 6 (порядка 8-10 кГц), которые, накладываясь на низкочастотную составляющую, приво- дят к относительному сдвигу различных по плотности материалов. Это обеспечивает высокую эффективность перемешивания материалов в камере 4 предварительного смешения.

Амплитуда вибрации элемента 6 усиливается за счет взаимодействия материала, выходящего из зазора 14 между корпусом 1 и элементом 6. При дальнейшем попадании смешиваемого материала в камеру 11 возникают вибрации мембраны элемента 8. Од- новременно происходит деформация пружин 12, которые в камере 11 взбивают смешиваемый материал. Пружины 12 закрепляются на мембране элемента 8 в тех местах, где амплитуда колебаний мембраны наибольшая. Эти места определяются экр- периментально в условиях работы смесителя.

Далее продукт поступает через отверстие 10 в камеру 5 окончательного смешения. Забивание отверстий 10 предотвращается за счет вибрации пружин 12. Воздействуя на вибрирующие диски 13, смешиваемый материал оказывает возмущающее воздействие на мембрану элемента 8 и элемента 6, в.ызы- вая дополнительный эффект взбивания продукта в камере 11 Это воздействие находится в противофазе и с воздействием смешиваемого материала, выходящего из зазора 14 на элемент 8, что увеличивает амплитуду движения мембраны элемента 8. Под действием сложных разночастотных вибраций дисков 13 в камере 5 происходит окончательное смешение материалов, которые далее выводятся через патрубок 3.

Наибольшие амплитуды колебаний мембраны дополнительного вибрирующего элемента 8 обеспечиваются в том случае, когда соотношение толщины мембраны и ее диаметра составляет - . Нижний предел этого соотношения ограничен запасом прочности вклада собственных изгиб- ных колебаний мембраны дополнительного вибрирующего элемента 8 в эффективность перемешивания.

В зависимости от вязкости исходной смеси может произойти разбаланс вибрации элементов 6 и 8 смесителя. С целью настройки вибрирующих частей регулируют зазор камеры 4 при помощи привода 15, а также деформацию пружин 16 штоков 7 при помощи болтов 17. Нормальный режим работы смесителя определяют по характерному высокочастотному шуму, производимому его вибрирующими частями.

Использование предлагаемого смесителя для приготовления многокомпонентных эмульсий позволяет повысить эффективность его работы за счет сочетания различных гидродинамических эффектов.

Формула изобретения

1. Гидродинамический смеситель, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода смешиваемого материала, камерами

предварительного и окончательного смешивания, вибрирующим элементом, поверхность которого находится в контакте с подпружиненными штоками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности перемешивания, он снабжен дополнительным вибрирующим элементом, выполненным в виде тонкостенной мембраны, установленной с возможностью осевого перемещения, при этом основной вибрирующий элемент выполнен в виде полого усеченного конуса, установленного с возможностью упругого осевого перемещения, большее основание которого выполнено перфориро0

5

ванным и образует с мембраной дополнительного вибрирующего элемента камеру, снабженную пружинами, один конец которых жестко соединен с мембраной, а другой снабжен диском, проходит через перфорацию основания основного вибрирующего элемента и свободно размещен в его полости, а расстояние между соседними подпружиненными штоками составляет 3-15 диаметрам штоков.

2. Смеситель по п. 1,отличающий- с я тем. что толщина стенки мембраны дополнительного вибрирующего элемента составляет 10 - 10 ее диаметра.

Изобретение относится к технике перемешивания жидкостей с порошкообразными и жидкими материалами, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для получения стойких эмульсий в текстильной, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение эффективности перемешивания. Гидродинамический смеситель содержит корпус 2 с патрубками подвода и отвода смешиваемого материала, камерами предварительного и окончательного смешения, вибрирующим элементом. Наружная поверхность этого вибрирующего элемента находится в контакте с подпружиненными штоками. Корпус смесителя снабжен дополнительным вибрирующим элементом, выполненным в виде тонкостенной мембраны. Дополнительный вибрирующий элемент установлен с возможностью осевого перемещения. Основной вибрирующий элемент выполнен в виде полого усеченного конуса. Основной вибрирующий элемент установлен с возможностью упругого осевого перемещения. Большее основание усеченного конуса основного вибрирующего элемента перфорировано и образует с мембраной дополнительного вибрирующего элемента камеру. Эта камера снабжена пружинами, один конец которых жестко соединен с мембраной дополнительного вибрирующего элемента, а другой снабжен диском и проходит через отверстия в основании основного вибрирующего элемента и свободно размещен в камере окончательного смешения. Подпружиненные штоки размещены на расстоянии друг от друга, равном 3 - 15 диаметрам штоков. Толщина стенки мембраны дополнительного вибрирующего элемента составляет 10^-4 - 10^-3 ее диаметра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.