Смеситель Советский патент 1992 года по МПК B01F11/00 

Изобретение относится к устройствам для смешивания дисперсных сред с целью получения однородных материалов и может применяться в различных отраслях промышленности, например, в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др.

Известно устройство для получения дисперсных систем в жидкой среде, содержащее сосуд, установленный на подвижной платформе вибратора.

Недостатком этого устройства является его низкая эффективность, т.к. приведение в колебания сосуда, в котором находится обрабатываемая жидкость требует затрат энергии тем больших, чем больше масса сосуда.

Наиболее близким к заявленному смесителю по технической сущности и достигаемому результату является смеситель, содержащий рабочую камеру и вибратор.

Недостатком устройства-прототипа является малая эффективность. Совершающие колебательное движение рабочая камера и элементы вибратора в понятиях механики колебаний не являются колебательной системой из-за отсутствия упругого элемента. Поэтому энергозатраты на поддержание колебаний рабочей камеры существенно зависят от ее массы вместе с приведенной массой подвижных частей вибратора, что приводит к большим энергозатратам и нагрузкам в механизме. Кроме того, из-за жесткой кинематической связи между вибратором, выполненным в виде кривошипно-шатунного механизма, и рабочей камерой, амплитуда перемещения рабоVIСО

4

to

СЬ

о

чей камеры постоянна и не зависит от режима работы. Это вызывает большие нагрузки при запуске и ограничивает амплитуду перемещения и ускорения в резонансном режиме, что снижает эффективность технологического процесса - степень гомогенизации и стойкость смеси.

Цель изобретения - повышение эффективности смешивания путем увеличения гомогенизации смешиваемых продуктов при интенсификации смешивания и снижении энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в известном смесителе, содержащем рабочую камеру и вибратор, последний выполнен в виде установленного соосно с рабочей камерой приводного механизма и генератора пульсирующего давления с рабочей полостью, при этом приводной механизм выполнен в виде силового цилиндра и цилиндра газовой пружины с размещенными в них поршнями, установленными на общем штоке, соединенном с рабочей камерой, а рабочая полость генератора пульсирующего давления сообщена с полостью силового цилиндра.

Поставленная цель достигается также тем, что силовой цилиндр и цилиндр газовой пружины снабжены регуляторами давления в полостях указанных цилиндров.

Проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранный из перечня аналогов прототип позволили выявить отличительные признаки в заявленном техническом решении, следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию изобретения новизна, а проведенный заявителем дополнительный поиск известных технических решений с целью обнаружения в них признаков, сходных с признаками отличительной части формулы заявленного технического решения, и сравнения свойств заявляемого и известных технических решений, обусловленных наличием в них указанных признаков показал, что, во-первых, не все признаки отличительной части формулы найдены в известных технических решениях, во-вторых, сопоставительный анализ свойств, обусловленных наличием некоторых отличительных признаков в известных решениях и в заявленном техническом решении, показал, что у заявленного решения проявляются свойства, не совпадающие со свойствами, проявляемыми указанными признаками в известных технических решениях, чем обуславливается достижение заявленного положительного эффекта, следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения существенные отличия.

На фиг.1 показан смеситель в сборе, общий вид; на фиг.2 - вибратор, общий вид.

5 Смеситель содержит цилиндрическую рабочую камеру 1, снабженную сливной и наливной горловинами 2 и 3 с гибкими шлангами 4 и 5 и запорными кранами 6 и 7. Рабочая камера 1 нижним концом соедине10 на со штоком вибратора 8. Рабочая камера 1 и вибратор 8 установлены на неподвижном основании 9. Вибратор 8 выполнен в виде приводного механизма 10 и генератора пульсирующего давления с рабочей поло15 стью 11. Приводной механизм 10 выполнен соосно с рабочей камерой 1 в виде силового цилиндра 12 и цилиндра 13 газовой пружины с поршнем 14 силового цилиндра и поршнем 15 газовой пружины, закрепленными

0 на штоке 16 и установленными подвижно в цилиндрах 12 и 13. Поршни 14 и 15образуют с крышками 17, 18 и 19 в цилиндрах 12 и 13 по две замкнутые полости.

Генератор пульсирующего давления 11

5 включает в себя корпус с цилиндрами 20 и 21, установленные в них подвижно поршни 22 и 23. Последние соединены при помощи шатунов 24 и 25 с коленчатым валом 26. Коленчатый вал 26 соединен с валом при0 водного электродвигателя 27. Рабочие полости цилиндров 20 и 21 сообщаются с полостями силового цилиндра 12 через каналы 28 и 29. Конфигурация коленчатого вала 26 соответствует движению поршней 22

35 и 23 в противофазе.

Полости силового цилиндра и газовой пружины снабжены регуляторами давления в этих полостях, состоящими из штуцеров 30 и 31 с запорными вентилями 32 и

40 33, соединенными с источником газа.

Смеситель работает следующим образом.

В исходном положении рабочая камера 1 заполнена обрабатываемой жидкостной

45 смесью и содержит некоторое количество воздуха. Вращение коленчатого вала 26 от электродвигателя 27 приводит к колебательному движению поршней 22 и 23 и поочередному сжатию и расширению газа в

50 полости силового цилиндра 12.

Под действием давления газа поршень 14 вместе с поршнем 15, штоком 16 и рабочей камерой 1 приходит в осевое колебательное движение с частотой равной

55 частоте вращения коленчатого вала 26. При этом колебательное движение поршня 15 вызывает поочередное сжатие и расширение газа в полостях цилиндра 13 газовой пружины, что приводит к появлению на пор- шне 15 силы, зависящей от перемещения

поршня 15 и совпадающей с ним jio фазе, т.е. являющейся по физической природе силой пружины.

Действие колебаний на заполняющую рабочую камеру 1 газожидкостную среду приводит к образованию специфической нелинейной колебательной системы, в которой упругим элементом является газ, инерционным -жидкость. Резонансные колебания этой системы являются рабочим режимом смесителя и называются режимом резонансного виброперемешивания. Они характеризуются наиболее интенсивным колебательным движением газожидкосткой смеси, распределением газовых пузырей по всему объему рабочей камеры 1 и существованием течений, которые в совокупности вызывают требуемый технологический эффект переработки дисперсных материалов, при этом интенсивность существенно зависит от действующих ускорений.

Условием существования резонанса является совпадение частоты возбуждения и собственной частоты газожидкостной системы, которая зависит от газосодержатчия: Требуемое газосодержание устанавливают в исходном состоянии при заливке жидкости в рабочую камеру 1 объемным способом по данным литературы. Или требуемое газосодержание можно поддерживать при помощи системы регулирования, известной по прототипу.

Существенным для выполнения цели изобретения является использование в рабочем режиме резонанса механической системы, в которой инерционным элементом является приведенная масса рабочей камеры 1 и подвижных частей вибратора 8, а упругим - газ в газовой пружине. Резонанс механической системы достигается изменением при помощи регулятора 30,32 давления в полости газовой пружины, вследствие чего изменяется ее жесткость.

Существенное значение для выполнения цели изобретения имеет нелинейность газовой пружины, т.к. сжатие и расширение газа в ней близко к адиабатическому. Это приводит к увеличению максимальных ускорений по сравнению с линейной пружиной и соответственному увеличению эффективности технологического процесса. Регулятор 31, 33 дает возможность регулировать амплитуду колебаний в соответствии с требованиями конкретной технологии при минимальных энергозатратах путем изменения давления в рабочей полости. Обе последние операции при помощи регуляторов 30, 32 и 32, 33 могут выполняться непосредственно оператором по внешним наблюдаемым характеристикам рабочего процесса или при помощи системы 5 автоматического регулирования с обратной связью, например, по амплитуде перемещения. Учитывая, что подобные системы известны и распространены в технике, более подробное описание для краткости не при0 водится.

Использование заявленного устройства позволяет реализовать эффективный технологический процесс смешивания различных трудносмешиваемых продуктов при мини5 мальных энергозатратах вследствие резонансного характера процесса в рабочей камере; резонанса механической системы, имеющей газовую пружину с изменяемой при помощи регулятора жесткостью; нели0 нейности газовой пружины; наличия регулятора давления в полости силового цилиндра, обеспечивающего оптимизацию интенсивности процесса и энергозатрат. Предлагаемое устройство отличается

5 простой конструкцией, рассчитано на использование обычных конструкционных материалов, комплектующих изделий и технологических процессов при изготовлении. В качестве генератора пульсирующего

0 давления воздуха может быть использован основной узел компрессора из числа выпускаемых серийно в автомобильной промышленности, холодильном машиностроении и других отраслях.

5 Формула изобретения

1.Смеситель, содержащий рабочую камеру и вибратор, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности смешивания путем увеличения гомогениза0 ции смешиваемых продуктов и стойкости получаемой смеси при интенсификации смешивания и снижении энергозатрат, вибратор выполнен в виде установленного со- осно с рабочей камерой приводного

5 механизма и генератора пульсирующего давления с рабочей полостью, при этом приводной механизм выполнен в виде силового цилиндра и цилиндра газовой пружины с размещенными в них поршнями, установ0 ленными на общем штоке, соединенном с рабочей камерой, а рабочая полость генератора пульсирующего давления сообщена с полостью силового цилиндра.

2.Смеситель поп.1,отличающий- 5 с я тем, что силовой цилиндр и цилиндр

газовой пружины снабжены регуляторами давления.

Изобретение относится к устройствам для смешивания дисперсных сред и может применяться в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности смешивания путем увеличения гомогенизации смешиваемых продуктов и стойкости получаемой смеси при интенсификации смешивания и снижении энергозатрат. Смеситель состоит из рабочей камеры и вибратора, содержащего приводной механизм, выполненный в виде силового цилиндра и цилиндра газовой пружины с размещенными в них поршнями, установленными на общем штоке, соединенном с рабочей камерой. Кроме этого, имеется генератор пульсирующего давления воздуха. Вращение коленчатого вала от электродвигателя приводит к колебательному движению поршней, что вызывает поочередное сжатие и расширение воздуха в полостях цилиндра, в результате чего возникают резонансные колебания системы, которые характеризуются наиболее интенсивным колебательным движением газожидкостной смеси. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. с/ С

jiM ГТ Л

WTxw: VxVX

.J

Фиг. 2