Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ - Патент РФ 2016641
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: смеситель содержит корпус, состоящий из двух частей, в каждой из которых неподвижно закреплен канал подвода смешиваемых жидкостей. Каналы сообщены с камерой смешения, образованной между внутренней и наружной коническими поверхностями частей корпуса. Камера смешения выходной канал, выходное отверстие которого выполнено в виде кольцевой щели. Ширина кольцевой щели не превышает величину δ = r20-r21/2r, где r0 и r1 - радиусы каналов подвода смешиваемых жидкостей. Образующая средней конической поверхности выходного канала камеры смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол α = r21-r20/r20-r21 . Поверхность выходного канала, расположенная около выходного отверстия кольцевой щели, снабжена концентрическими выступами и канавками, имеющими в сечении форму треугольника. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2016641
Класс(ы) патента: B01F5/00
Номер заявки: 4786991/26
Дата подачи заявки: 09.11.1989
Дата публикации: 30.07.1994
Заявитель(и): Акционерное общество "Авиастар"
Автор(ы): Пятков М.В.
Патентообладатель(и): Акционерное общество "Авиастар"
Описание изобретения: Изобретение относится к смешиванию жидкостей с жидкостями, к гидродинамическим смесителям для получения эмульсий и может быть применено для получения водно-масляных эмульсий.
Известен гидродинамический смеситель, содержащий корпус с входными и выходными патрубками, размещенное в нем сопло, выполненное в виде диффузора с плавно расширяющимся профилем, напротив которого установлен экран [1].
Недостатками данного смесителя являются недостаточно высокая кавитация из-за плавности перехода профиля, вследствие чего и интенсивность перемешивания низкая.
Другим известным смесителем является ультразвуковой гидродинамический излучатель, содержащий корпус, эжектор со стаканом с тангенциальным патрубком, при этом на внутренней поверхности стакана в нижней части выполнена винтовая нарезка, направление которой противоположно направлению нарезки тангенциального вкладыша с многозаходной ленточной резьбой, кольцевого магнита и крышки с соплом.
Недостатками излучателя являются большие гидравлические сопротивления винтовых линий (нарезок); невысокая производительность, ограниченная выходными отверстиями и гидравлическим сопротивлением. Так как большой эффект диспергирования достигается созданием кавитации, эмульгирование жидкости в данном смесителе невысокое, так как оно происходит за счет только вихревых движений.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для эмульгирования смеси, представляющее собой гидродинамический преобразователь, содержащий корпус с размещенными в нем напротив друг другу соплами, причем внутренняя поверхность корпуса выполнена сферической и выходное отверстие камеры смешивания представляет собой кольцевой зазор.
Недостатком прототипа является невысокая эффективность процесса эмульгирования из-за отсутствия в конструкции элементов, способствующих возникновению процесса кавитации.
Цель изобретения - повышение эффективности процесса эмульгирования.
Для этого в гидродинамическом смесителе, содержащем корпус, соcтоящем из двух соосных цилиндроконических тел с осевыми каналами подвода смешиваемых жидкостей, жестко закрепленный цилиндрической поверхностью на параллельных фланцах внутри камеры слива, камеру смешения, сообщенную с каналами подвода, камера смешения образована внутренней и наружной усеченными коническими поверхностями частей корпуса и ее выходное отверстие имеет форму кольцевой щели, ширина которой не превышает величины ,
δ =
где r0 и r1 - радиусы каналов подвода смешиваемых жидкостей; r - радиус выходного отверстия кольцевой щели, образующая средней конической поверхности камеры смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол α= 45-90о, а поверхности камеры, расположенные около выходного отверстия кольцевой щели, снабжены сопряженными концентрическими выступами и канавками.
Выступы имеют в сечении форму треугольника.
Фланцы снабжены регулировочными прокладками.
В результате использования смесителя данной конструкции достигается такой технический результат, как образование тонкой пелены жидкости (не более 2 мм толщины) и ее разрушение гидродинамической кавитацией.
Сущность изобретения заключается в следующем: во встречном потоке жидкостей в каналах в зоне смешения создается тончайший слой двух жидкостей, далее этот слой кумулятивных струй перемешивается попеременно кавитацией, созданной на поверхности камеры смешения.
На чертеже показан смеситель, продольный разрез.
Смеситель содержит корпус в виде двух соосных цилиндроконических тел 1 и 2, в которых просверлены по оси симметрии осевые каналы 3 и 4 подвода смешиваемых жидкостей с радиусами соответственно r0 и r1 (r0 = 4,5 мм; r1 = 11 мм). Своими цилиндрическими частями тела 1 и 2 корпуса установлены в отверстиях параллельно расположенных друг другу фланцев 5 и 6 камеры 7 слива эмульсии и жестко закреплены болтовыми соединениями 8 и 9 к приваренным фланцам 10, 11 камеры 7. Внутренняя усеченная коническая поверхность тела 1 и наружная усеченная коническая поверхность тела 2 образуют объем камеры 12 смешения жидкостей. Выходное отверстие камеры 12 имеет форму кольцевой щели 13 с радиусом r(r = 50 мм) у основания конических поверхностей. Ширина щели 13 не превышает
δ = ,, то есть δ = = 1.4 мм..
При δ > кавитационные процессы неэффективны. Образующая ОА средней конической поверхности камеры 12 смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол α = 45-90о, так как в оптимальном режиме кавитации
cosα =
где λ = , где ρo , ρ1 - плотности подаваемых жидкостей; r0, r1 - радиусы струйных потоков, так как величины λ могут быть различны, и тогда следует изготовлять смесители с определенной величиной угла для каждой пары однородных групп смешиваемых жидкостей, что практически неприемлемо, невыгодно, а тем более λ задается для эффективного образования пелены жидкости, а эта пелена при небольшом отклонении может быть образована из-за наличия направляющих стенок выходных каналов, из-за чего можно поступиться точностью величины и принять λ = 1. А для однородных по плотности смешиваемых жидкостей это допущение точно. То есть
cosα = .
При α _→ 90° геометрические размеры устройства увеличиваются, что нерационально, хотя эффективность эмульгирования не уменьшается. При α _→ 0 эффективность смешивания исчезает, так как увеличиваются затраты кинетической энергии на разворот струи.
Конические поверхности в камере 12 на ее выходе снабжены концентрическими сопряженными выступами 14 и канавками 15 так, что выступ 14 на одной поверхности совпадает с канавкой 15 на другой поверхности и т.д. Выступы 14 для цели создания суперкавитации имеют треугольную форму в сечении.
Регулировка размера щели 13 может производиться с помощью стальных регулировочных прокладок 16, устанавливаемых между фланцами 5 и 10, 6 и 11. В дне камеры 7 слива эмульсии сделан сливной патрубок 17.
Устройство работает следующим образом.
При подаче, например, воды с укриналом, предварительно слитых вместе в общий бак (для создания грубой эмульсии), оттуда насосами вода с укриналом подается двумя потоками в каналы 3 и 4 навстречу друг другу. При соударении образуется так называемая пелена, которая асимптотически приближается к некоторому круговому конусу, чему способствует и симметричность конических поверхностей относительно оси каналов. Далее потоки жидкости, перемещаясь с большой скоростью ( ≈ 10 м/с) по коническим поверхностям камеры 12 смешивания, ударяются о выступы 14. При обтекании их поверхностей треугольной формы попеременно за каждым выступом возникает кавитация, способствующая эффективному перемешиванию жидкостей. Толщина пленки образованной эмульсии на выходе достаточно тонка и равна толщине щели 13.
Данный смеситель обеспечивает высокую производительность эмульгирования, так как может работать при любых высоких скоростях смешиваемых потоков. Расход жидкости определяется по известной формуле
Q=μ ˙ S ˙ V , где μ - коэффициент гидравлического сопротивления;
S - площадь поперечного сечения канала;
v - скорость потока жидкости.
Для каждого канала:
Qo=μ ˙ π ˙ ro2.Vo; Q1=μ ˙ π ˙r12.V1; = :
Задавшись нужным расходом жидкостей и скоростями их потоков, можно определять размеры каналов:
= ,, примем C=
Задавшись размером r1, можно определить r0: r0 = C. r1 При r0 = 4,5 мм и r1=11 мм Qо = 10,3 м3/ч, Q1 = 54 м3/ч; Vo = 10,7 м/c, V1 = 9,2 м/с. Производительность смесителя Q = Q0 + Q1 = 10,3 + 54 = 64,3 м3/ч.
По сравнению с прототипом улучшается качество эмульсии за счет эффективного смешивания усиленной кавитацией, происходящей на выходе из кольцевой щели с пилообразной поверхностью и в пленке толщиной ≈ от 0,1 до 2 мм, а не по всей гладкой поверхности кольцевой щели, как у прототипа, смешивание в котором происходит в сферической по форме камере. В последней многократного отражения струй не будет из-за прилипания струй к поверхности сферы, что понижает кавитацию, в итоге, эффективность смешивания. На новом смесителе увеличивается производительность смешивания из-за возможности подачи смешиваемых жидкостей с высокими скоростями подачи и из-за эффективной кавитации.
Формула изобретения: 1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ, содержащий корпус, состоящий из двух соосных цилиндроконических тел с осевыми каналами подвода смешиваемых жидкостей, жестко закрепленный цилиндрической поверхностью на параллельных фланцах в камере слива, камеру смешения, сообщенную с каналами подвода, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса эмульгирования, камера смешения образована внутренней и наружной усеченными коническими поверхностями частей корпуса и ее выходное отверстие имеет форму кольцевой щели, ширина которой не превышает величины
δ = ,
где r0 и r1 - радиусы каналов подвода смешиваемых жидкостей;
r - радиус выходного отверстия кольцевой щели,
образующая средней конической поверхности камеры смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол 45 - 90o, а поверхности камеры, расположенные около выходного отверстия кольцевой щели, снабжены сопряженными концентрическими выступами и канавками.
2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что выступы имеют в сечении форму треугольника.
3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что фланцы снабжены регулировочными прокладками.