RU1723716C

RU1723716C - Rotor mixer

Info

Publication number: RU1723716C
Authority: RU
Inventors: Ю.Ф. Абрашин; С.М. Жулев; Н.С. Марков
Original assignee: Гипро-научно-исследовательский институт авиационной промышленности
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: mixing gases and fluids. SUBSTANCE: mixer has a case provided with supply branch pipe and mixing member made of a ball freely received within a diffuser interposed between the case and supply branch pipe. The ball can be additionally provided with a mixing member made of spiral or agitator. The ball is also can be provided with an unbalance. EFFECT: enhanced efficiency. 7 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к перемешиванию жидкостей и газов и может быть использовано в пищевой, химической и других областях промышленности для активации химических процессов, а также получения эмульсий, суспензий и т.п. The invention relates to the mixing of liquids and gases and can be used in food, chemical and other industries to activate chemical processes, as well as to obtain emulsions, suspensions, etc.

Известен смеситель непрерывного действия, содержащий корпус с загрузочным и регулировочным патрубками. Внутри корпуса расположен перемешивающий орган, выполненный в виде наружной и внутренней коаксиально расположенных спиралей с противоположным направлением подъема витков. Вращение спиралей производится от электропривода через муфту перемешивающего органа. Known continuous mixer comprising a housing with loading and adjusting nozzles. Inside the housing there is a mixing organ, made in the form of external and internal coaxially arranged spirals with the opposite direction of the lifting of the turns. The rotation of the spirals is made from the electric drive through the coupling of the mixing organ.

Недостатком этого смесителя является конструктивная сложность и высокие энергозатраты, связанные с наличием электропривода. The disadvantage of this mixer is the structural complexity and high energy costs associated with the presence of an electric drive.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является роторный смеситель, содержащий корпус, внутри которого коаксиально установлены ротор и статор, снабженные прорезями. Между ротором и статором в прорезях свободно помещены инертные тела, наружная поверхность которых соответствует внутренней поверхности прорезей. Инертные тела свободно перемещаются по высоте прорезей и при движении обрабатываемой жидкости через прорези совершают движение сложного характера, особенности и интенсивность которых зависят от физико-механических свойств обрабатываемой среды и инертных тел, конструктивных параметров прорезей и инертных тел. Наличие в прорезях тел приводит к существенному увеличению кавитационных явлений, повышает турбулентность и вихреобразование потока, что интенсифицирует процесс перемешивания. The closest in technical essence and the achieved effect to the invention is a rotary mixer, comprising a housing, inside of which a rotor and a stator are provided coaxially with slots. Inert bodies are freely placed between the rotor and the stator in the slots, the outer surface of which corresponds to the inner surface of the slots. Inert bodies move freely along the height of the slots and, when the fluid being processed through the slots, makes a complex movement, the features and intensity of which depend on the physicomechanical properties of the medium being processed and inert bodies, the design parameters of the slots and inert bodies. The presence of bodies in the slots leads to a significant increase in cavitation phenomena, increases turbulence and vortex flow, which intensifies the mixing process.

Недостатком этого смесителя также является конструктивная сложность, нетехнологичность и энергозатраты на вращение ротора. The disadvantage of this mixer is also the structural complexity, low technology and energy consumption for the rotation of the rotor.

Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение энергозатрат. The aim of the invention is to simplify the design and reduce energy consumption.

Для этого в роторном смесителе, содержащем корпус с подводящим патрубком и перемешивающий орган в виде шара, имеется диффузор, основание которого по периметру соединено с корпусом, вершина - с подводящим патрубком, а шар свободно помещен внутри диффузора. For this, in a rotary mixer containing a housing with a supply pipe and a mixing organ in the form of a ball, there is a diffuser, the base of which is connected to the housing along the perimeter, the top is connected to the supply pipe, and the ball is freely placed inside the diffuser.

При этом смеситель может быть снабжен дополнительно перемешивающим органом в виде круглой спирали, один торец которой кинематически связан с шаром. Это позволяет интенсифицировать процесс перемешивания. In this case, the mixer can be equipped with an additional mixing body in the form of a round spiral, one end of which is kinematically connected with the ball. This allows you to intensify the mixing process.

Также смеситель дополнительно может быть снабжен перемешивающим органом в виде пропеллера, вал которого кинематически связан с шаром. Also, the mixer can optionally be equipped with a mixing body in the form of a propeller, the shaft of which is kinematically connected with the ball.

Шар может быть снабжен дисбалансом. Дисбалансом может служить коническое отверстие, центральная ось которого смещена относительно центральной оси шара; или коническая втулка, запрессованная в это отверстие. Материалы втулки и шара могут иметь разную плотность. The ball can be equipped with an imbalance. An imbalance can be a conical hole, the central axis of which is offset from the central axis of the ball; or conical sleeve pressed into this hole. The sleeve and ball materials may have different densities.

Также ось симметрии дополнительного перемешивающего органа может быть смещена относительно оси шара. Also, the axis of symmetry of the additional mixing organ can be offset relative to the axis of the ball.

На фиг.1-3 показаны смесители с различными вариантами выполнения перемешивающего органа; на фиг.4 и 5 - варианты выполнения шара с дисбалансом. 1-3 show mixers with various embodiments of a mixing body; Figures 4 and 5 show embodiments of a ball with an imbalance.

Роторный смеситель содержит корпус 1, к которому прикреплено основание диффузора 2. К вершине диффузора прикреплен подводящий патрубок 3, отводящим патрубком может служить корпус 1. В диффузоре 2 свободно размещен шар 4. На границе основания диффузора 2 и корпуса 1 может быть установлен ограничитель 5, выполненный, например, в виде нескольких радиально размещенных отрезков проволоки. Шар 4 дополнительно может быть связан с перемешивающим органом, например, спиралью 6, один торец 7 которой запрессован в тело шара 4 (фиг.2); или пропеллером 8, соединенным с шаром 4 валом 9 (фиг.3). The rotary mixer comprises a housing 1, to which a diffuser base is attached 2. A supply pipe 3 is attached to the top of the diffuser, and housing 1 can serve as a discharge pipe. A ball 4 is freely placed in the diffuser 2. A limiter 5 can be installed at the boundary between the base of the diffuser 2 and housing 1, made, for example, in the form of several radially spaced pieces of wire. Ball 4 can additionally be connected with a mixing organ, for example, a spiral 6, one end 7 of which is pressed into the body of the ball 4 (figure 2); or a propeller 8 connected to the ball 4 by the shaft 9 (figure 3).

Кроме того, шар 4 может быть снабжен дисбалансом, например, в виде конического отверстия 10, ось которого О-О не проходит через центр тяжести С шара, или установленного в отверстие конического штифта 11 из материала, плотность которого отличается от плотности шара. In addition, the ball 4 can be equipped with an imbalance, for example, in the form of a conical hole 10, the axis of which O-O does not pass through the center of gravity C of the ball, or a conical pin 11 installed in the hole of a material whose density differs from the density of the ball.

В случае выполнения шара с дополнительным перемешивающим органом дисбаланс может осуществляться за счет установки торца 7 спирали 6 (фиг.2) или вала 9 (фиг.3) и тело шара 4 по оси, не проходящей через центр тяжести шара С. In the case of the ball with an additional mixing body, the imbalance can be achieved by installing the end 7 of the spiral 6 (figure 2) or shaft 9 (figure 3) and the body of the ball 4 along an axis that does not pass through the center of gravity of the ball C.

Сущность изобретения основана на эффекте вращения шара в состоянии гидродинамического равновесия в потоке жидкости или газа в диффузоре. При подаче в диффузор с находящимся в нем шаром жидкости или газа по мере выхода потока из диффузора происходит падение его скорости и согласно закону Бернулли нарастание давления. Одновременное проявление эффекта Эйфеля (падение лобового сопротивления шара) приводит к стабилизации шара в состоянии гидродинамического равновесия на некотором удалении от стенок диффузора (чем больше скорость потока, тем ближе к стенкам диффузора стабилизируется шарик). В то же время случайные пульсации потока жидкости (незначительные неравномерности расхода жидкости или давления в магистрали) являются толчком для возникновения спонтанной вибрации шара с частотой, прямо пропорциональной скорости потока и обратно пропорциональной диаметру шара. The invention is based on the effect of rotation of a ball in a state of hydrodynamic equilibrium in a fluid or gas stream in a diffuser. When a liquid or gas is supplied to a diffuser with a ball of gas in it, as the flow exits the diffuser, its velocity drops and, according to Bernoulli’s law, pressure builds up. The simultaneous manifestation of the Eiffel effect (drop in the frontal resistance of the ball) leads to stabilization of the ball in the state of hydrodynamic equilibrium at some distance from the walls of the diffuser (the higher the flow velocity, the closer the ball stabilizes to the walls of the diffuser). At the same time, random pulsations of the fluid flow (slight irregularities in fluid flow or pressure in the line) are the impetus for the occurrence of spontaneous vibration of the ball with a frequency directly proportional to the flow velocity and inversely proportional to the diameter of the ball.

Однако вибрация шара, требующая больших энергетических затрат, крайне неустойчива, и при любом случайном завихрении потока мгновенно переходит во вращение шара вокруг оси потока с частотой, равной частоте колебаний. При наличии во вращающемся шаре дисбаланса происходят одновременно с вращением шара колебания его оси вращения с той же частотой. В результате шар начинает совершать сложные колебательно-вращательные движения в состоянии гидродинамического равновесия, способствуя возникновению турбулентных вихрей. However, the vibration of the ball, which requires high energy costs, is extremely unstable, and with any random swirl of the flow, it instantly passes into the rotation of the ball around the axis of the flow with a frequency equal to the oscillation frequency. In the presence of an imbalance in a rotating ball, oscillations of its axis of rotation occur simultaneously with the rotation of the ball with the same frequency. As a result, the ball begins to make complex vibrational-rotational movements in a state of hydrodynamic equilibrium, contributing to the appearance of turbulent vortices.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подаче через патрубок 3 в диффузор 2 смеси жидкостей и т.п. шар 4 совершает вертикальные движения с частотой 10-500 Гц и выше и активно перемешивает подаваемую жидкость, а связанный с шаром 4 дополнительный перемешивающий орган 6 или 8 продолжает перемешивание в корпусе 3. Ограничители 5 позволяют избежать выхода шара из состояния гидродинамического равновесия в начальный момент при ручной подаче жидкости или при прекращении подачи (для наклонных или перевернутых аппаратов с подачей жидкости сверху, сбоку и т.п.). Наличие дисбаланса в шаре способствует возникновению с вращением колебательных движений с той же частотой, что еще более активизирует турбулизацию потока. The proposed device operates as follows. When applying through the pipe 3 to the diffuser 2 a mixture of liquids, etc. the ball 4 makes vertical movements with a frequency of 10-500 Hz and higher and actively mixes the supplied fluid, and the additional mixing organ 6 or 8 connected to the ball 4 continues mixing in the casing 3. The limiters 5 make it possible to avoid the ball leaving the state of hydrodynamic equilibrium at the initial moment at manual fluid supply or when the supply is interrupted (for inclined or inverted apparatus with fluid supply from above, side, etc.). The presence of an imbalance in the ball contributes to the occurrence of vibrational movements with rotation at the same frequency, which further activates the turbulization of the flow.

Использование предлагаемого изобретения позволяет отказаться от внешнего привода: снизить энергозатраты благодаря тому, что лобовое сопротивление шара очень мало; получить простые и технологичные конструкции; дешевые смесители, активаторы и т.д. Using the present invention allows to abandon the external drive: reduce energy consumption due to the fact that the drag of the ball is very small; get simple and technological designs; cheap mixers, activators, etc.

Claims

1. A ROTARY MIXER, comprising a housing with an inlet pipe and a mixing body in the form of a ball, characterized in that, in order to simplify the design and reduce energy consumption, it is equipped with a diffuser, the base of which is connected around the perimeter to the body, and the top - with the inlet pipe, This ball is freely placed inside the diffuser.

2. The mixer according to claim 1, characterized in that, in order to intensify the mixing process, it is additionally equipped with a mixing body in the form of a round spiral, one end of which is kinematically connected to the ball.

3. The mixer according to claim 1, characterized in that, in order to intensify the mixing process, it is additionally equipped with a mixing body in the form of a propeller, the shaft of which is kinematically connected to the ball.

4. The mixer according to claim 1, characterized in that, in order to intensify the mixing process, the ball is equipped with an imbalance.

5. The mixer according to claim 4, characterized in that the imbalance is made in the form of conical holes, the central axis of which is offset from the central axis of the ball.

6. The mixer according to claim 5, characterized in that the imbalance is made in the form of a conical sleeve pressed into the hole, and the materials of the ball and sleeve have different densities.

7. The mixer according to claims 2 and 3, characterized in that, in order to intensify the mixing process, the axis of symmetry of the additional mixing organ is shifted relative to the central axis of the ball.