RU1784266C

RU1784266C - Mixer

Info

Publication number: RU1784266C
Application number: SU904843648A
Authority: RU
Inventors: Ривнер Фазылович Ганиев; Ратмир Николаевич Тушев; Виктор Васильевич Скачков; Александр Евгеньевич Клещев
Original assignee: Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-12-30

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл смешивани дисперсных сред и может примен тьс в химической, нефтеперерабатывающей , пищевой и др. отрасл х промышленности . Цель изобретени - повышение эффективности смешивани путем увеличени гомогенизации смешиваемых продуктов и стойкости получаемой смеси при интенсификации смешивани 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 поршн ми , установленными на общем штоке, соединенном с рабочей камерой. Кроме этого , имеетс генератор пульсирующего давлени воздуха. Вращение коленчатого вала от электродвигател приводит к колебательному движению поршней, что вызывает поочередное сжатие и расширение воздуха в полост х цилиндра, в результате чего возникают резонансные колебани системы, которые характеризуютс наиболее интенсивным колебательным движением газожидкостной смеси. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. с/ СThe invention relates to devices for mixing dispersed media and can be used in the chemical, oil refining, food and other industries. The purpose of the invention is to increase mixing efficiency by increasing the homogenization of the mixed products and the durability of the resulting mixture while intensifying mixing and reducing energy consumption. The mixer consists of a working chamber and a vibrator containing a drive mechanism made in the form of a power cylinder and a gas spring cylinder with pistons placed in them, mounted on a common rod connected to the working chamber. In addition, there is a pulsating air pressure generator. The rotation of the crankshaft from the electric motor leads to the oscillatory movement of the pistons, which causes alternating compression and expansion of air in the cylinder cavities, as a result of which resonant oscillations of the system arise, which are characterized by the most intense oscillatory motion of the gas-liquid mixture. 1 C.p. f-ls, 2 ill. s / s

Description

Изобретение относитс к устройствам дл смешивани дисперсных сред с целью получени однородных материалов и может примен тьс в различных отрасл х промышленности , например, в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др.The invention relates to devices for mixing dispersed media in order to obtain homogeneous materials and can be used in various industries, for example, in the chemical, oil refining, food, and others.

Известно устройство дл получени дисперсных систем в жидкой среде, содержащее сосуд, установленный на подвижной платформе вибратора.A device for producing dispersed systems in a liquid medium is known, comprising a vessel mounted on a moving platform of a vibrator.

Недостатком этого устройства вл етс его низка эффективность, т.к. приведение в колебани сосуда, в котором находитс обрабатываема жидкость требует затрат энергии тем больших, чем больше масса сосуда .The disadvantage of this device is its low efficiency, because vibrating the vessel in which the fluid to be treated requires energy, the greater the greater the mass of the vessel.

Наиболее близким к за вленному смесителю по технической сущности и достигаемому результату вл етс смеситель, содержащий рабочую камеру и вибратор.The closest to the claimed mixer in technical essence and the achieved result is a mixer containing a working chamber and a vibrator.

Недостатком устройства-прототипа вл етс мала эффективность. Совершающие колебательное движение рабоча камера и элементы вибратора в пон ти х механики колебаний не вл ютс колебательной системой из-за отсутстви упругого элемента. Поэтому энергозатраты на поддержание колебаний рабочей камеры существенно завис т 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 св зи между вибратором, выполненным в виде кривошипно-шатунного механизма, и рабочей камерой, амплитуда перемещени рабоVI СОA disadvantage of the prototype device is its low efficiency. The oscillating movement chamber and vibrator elements, in terms of oscillation mechanics, are not an oscillation system due to the absence of an elastic element. Therefore, the energy consumption for maintaining the vibrations of the working chamber substantially depends on its mass together with the reduced mass of the moving parts of the vibrator, which leads to large energy costs and loads in the mechanism. In addition, due to the rigid kinematic connection between the vibrator, made in the form of a crank mechanism, and the working chamber, the amplitude of movement of the working VI CO

44

toto

СЬB

оabout

чей камеры посто нна и не зависит от режима работы. Это вызывает большие нагрузки при запуске и ограничивает амплитуду перемещени и ускорени в резонансном режиме , что снижает эффективность технологического процесса - степень гомогенизации и стойкость смеси.whose camera is constant and independent of the operating mode. This causes large loads at startup and limits the amplitude of movement and acceleration in the resonant mode, which reduces the efficiency of the process - the degree of homogenization and durability of the mixture.

Цель изобретени - повышение эффективности смешивани путем увеличени гомогенизации смешиваемых продуктов при интенсификации смешивани и снижении энергозатрат.The purpose of the invention is to increase the mixing efficiency by increasing the homogenization of the mixed products while intensifying mixing and reducing energy consumption.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном смесителе, содержащем рабочую камеру и вибратор, последний выполнен в виде установленного соосно с рабочей камерой приводного механизма и генератора пульсирующего давлени с рабочей полостью , при этом приводной механизм выполнен в виде силового цилиндра и цилиндра газовой пружины с размещенными в них поршн ми, установленными на общем штоке, соединенном с рабочей камерой, а рабоча полость генератора пульсирующего давлени сообщена с полостью силового цилиндра.This goal is achieved by the fact that in the known mixer containing the working chamber and the vibrator, the latter is made in the form of a drive mechanism mounted in alignment with the working chamber and a pulsating pressure generator with a working cavity, while the drive mechanism is made in the form of a power cylinder and a gas spring cylinder with therein, by pistons mounted on a common rod connected to the working chamber, and the working cavity of the pulsating pressure generator is in communication with the cavity of the ram.

Поставленна цель достигаетс также тем, что силовой цилиндр и цилиндр газовой пружины снабжены регул торами давлени в полост х указанных цилиндров.This goal is also achieved by the fact that the power cylinder and the gas spring cylinder are equipped with pressure regulators in the cavities of these cylinders.

Проведенный за вителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранный из перечн аналогов прототип позволили вы вить отличительные признаки в за вленном техническом решении, следовательно, за вленное устройство удовлетвор ет критерию изобретени новизна, а проведенный за вителем дополнительный поиск известных технических решений с целью обнаружени в них признаков, сходных с признаками отличительной части формулы за вленного технического решени , и сравнени свойств за вл емого и известных технических решений , обусловленных наличием в них указанных признаков показал, что, во-первых, не все признаки отличительной части формулы найдены в известных технических решени х , во-вторых, сопоставительный анализ свойств, обусловленных наличием некоторых отличительных признаков в известных решени х и в за вленном техническом решении , показал, что у за вленного решени про вл ютс свойства, не совпадающие со свойствами, про вл емыми указанными признаками в известных технических решени х , чем обуславливаетс достижение за вленного положительного эффекта, следовательно, за вленное техническое решение удовлетвор ет критерию изобретени существенные отличи .A search by the applicant for scientific, technical and patent sources of information and a prototype selected from the list of analogues made it possible to identify distinctive features in the claimed technical solution, therefore, the claimed device meets the criteria of the invention novelty, and the applicant conducted an additional search for known technical solutions with the purpose of detecting in them features similar to those of the distinctive part of the formula of the claimed technical solution, and comparing the properties of the claimed and known techniques solutions, due to the presence of the indicated features in them, showed that, firstly, not all the features of the distinctive part of the formula are found in the known technical solutions, and secondly, a comparative analysis of the properties due to the presence of some distinctive features in the known solutions and the technical solution, showed that the proposed solution has properties that do not match the properties shown by the indicated features in the known technical solutions, which determines the achievement of the claimed ozhitelnogo effect, therefore, the claimed technical solution satisfies the criterion of the invention of significant differences.

На фиг.1 показан смеситель в сборе, общий вид; на фиг.2 - вибратор, общий вид.Figure 1 shows the complete assembly of the mixer; figure 2 - vibrator, General view.

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. Рабоча камера 1 нижним концом соедине10 на со штоком вибратора 8. Рабоча камера 1 и вибратор 8 установлены на неподвижном основании 9. Вибратор 8 выполнен в виде приводного механизма 10 и генератора пульсирующего давлени 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, закрепленными5 The mixer contains a cylindrical working chamber 1, equipped with a drain and filler neck 2 and 3 with flexible hoses 4 and 5 and shut-off valves 6 and 7. The working chamber 1 is connected with the lower end of the vibrator 8. The working chamber 1 and vibrator 8 are mounted on a fixed base 9. The vibrator 8 is made in the form of a drive mechanism 10 and a pulsating pressure generator with a working cavity 11. The drive mechanism 10 is made coaxially with the working chamber 1 in the form of a power cylinder 12 and a cylinder 13 of a gas spring with a piston 14 of the power cylinder and the piston 15 gas springs fixed

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.0 on the rod 16 and mounted movably in the cylinders 12 and 13. The pistons 14 and 15 form two closed cavities with caps 17, 18 and 19 in the cylinders 12 and 13.

Генератор пульсирующего давлени 11Pulsating Pressure Generator 11

5 включает в себ 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 электродвигател 27. Рабочие полости цилиндров 20 и 21 сообщаютс с полост ми силового цилиндра 12 через каналы 28 и 29. Конфигураци коленчатого вала 26 соответствует движению поршней 225 includes a housing with cylinders 20 and 21, movable pistons 22 and 23 mounted therein. The latter are connected by cranks 24 and 25 to the crankshaft 26. The crankshaft 26 is connected to the shaft of the electric motor 27. The working cavities of the cylinders 20 and 21 communicate with the cavities of the power cylinder 12 through the channels 28 and 29. The configuration of the crankshaft 26 corresponds to the movement of the pistons 22

35 и 23 в противофазе.35 and 23 in antiphase.

Полости силового цилиндра и газовой пружины снабжены регул торами давлени в этих полост х, состо щими из штуцеров 30 и 31 с запорными вентил ми 32 иThe cavities of the master cylinder and the gas spring are equipped with pressure regulators in these cavities, consisting of fittings 30 and 31 with shut-off valves 32 and

40 33, соединенными с источником газа.40 33 connected to a gas source.

Смеситель работает следующим образом .The mixer operates as follows.

В исходном положении рабоча камера 1 заполнена обрабатываемой жидкостнойIn the initial position, the working chamber 1 is filled with the processed liquid

45 смесью и содержит некоторое количество воздуха. Вращение коленчатого вала 26 от электродвигател 27 приводит к колебательному движению поршней 22 и 23 и поочередному сжатию и расширению газа в45 mixture and contains some air. The rotation of the crankshaft 26 from the electric motor 27 leads to the oscillatory movement of the pistons 22 and 23 and the alternate compression and expansion of the gas in

50 полости силового цилиндра 12.50 cavity of the power cylinder 12.

Под действием давлени газа поршень 14 вместе с поршнем 15, штоком 16 и рабочей камерой 1 приходит в осевое колебательное движение с частотой равнойUnder the action of gas pressure, the piston 14 together with the piston 15, the rod 16 and the working chamber 1 comes into axial oscillatory motion with a frequency equal to

55 частоте вращени коленчатого вала 26. При этом колебательное движение поршн 15 вызывает поочередное сжатие и расширение газа в полост х цилиндра 13 газовой пружины, что приводит к по влению на пор- шне 15 силы, завис щей от перемещени 55 rotational speed of the crankshaft 26. In this case, the oscillatory movement of the piston 15 causes alternate compression and expansion of gas in the cavities of the cylinder 13 of the gas spring, which leads to the appearance on the piston 15 of a force depending on the displacement

поршн 15 и совпадающей с ним jio фазе, т.е. вл ющейс по физической природе силой пружины.the piston 15 and the matching jio phase, i.e. which is a spring force by its physical nature.

Действие колебаний на заполн ющую рабочую камеру 1 газожидкостную среду приводит к образованию специфической нелинейной колебательной системы, в которой упругим элементом вл етс газ, инерционным -жидкость. Резонансные колебани этой системы вл ютс рабочим режимом смесител и называютс режимом резонансного виброперемешивани . Они характеризуютс 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.The action of oscillations on the gas-liquid medium filling the working chamber 1 leads to the formation of a specific nonlinear oscillatory system in which the elastic element is a gas, the inertial liquid. The resonant vibrations of this system are the operating mode of the mixer and are called the resonant vibration mixing mode. They are characterized by the most intense oscillatory motion of the gas-liquid mixture, the distribution of gas bubbles over the entire volume of the working chamber 1 and the existence of flows, which together cause the required technological effect of the processing of dispersed materials, and the intensity substantially depends on the current accelerations.

Условием существовани резонанса вл етс совпадение частоты возбуждени и собственной частоты газожидкостной системы , котора зависит от газосодержатчи : Требуемое газосодержание устанавливают в исходном состо нии при заливке жидкости в рабочую камеру 1 объемным способом по данным литературы. Или требуемое газосодержание можно поддерживать при помощи системы регулировани , известной по прототипу.The condition for the existence of resonance is the coincidence of the excitation frequency and the natural frequency of the gas-liquid system, which depends on the gas content: The required gas content is set in the initial state when the liquid is poured into the working chamber 1 by a volumetric method according to the literature. Or, the desired gas content can be maintained using a control system known in the prior art.

Существенным дл выполнени цели изобретени вл етс использование в рабочем режиме резонанса механической системы , в которой инерционным элементом вл етс приведенна масса рабочей камеры 1 и подвижных частей вибратора 8, а упругим - газ в газовой пружине. Резонанс механической системы достигаетс изменением при помощи регул тора 30,32 давлени в полости газовой пружины, вследствие чего измен етс ее жесткость.It is essential to accomplish the purpose of the invention to use in resonance operation a mechanical system in which the inertial element is the reduced mass of the working chamber 1 and the moving parts of the vibrator 8, and the elastic gas in the gas spring. The resonance of the mechanical system is achieved by changing, with the aid of the regulator, 30.32 the pressure in the cavity of the gas spring, as a result of which its rigidity changes.

Существенное значение дл выполнени цели изобретени 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 . Регул тор 31, 33 дает возможность регулировать амплитуду колебаний в соответствии с требовани ми конкретной технологии при минимальных энергозатратах путем изменени давлени в рабочей полости. Обе последние операции при помощи регул торов 30, 32 и 32, 33 могут выполн тьс непосредственно оператором по внешним наблюдаемым характеристикам рабочего процесса или при помощи системы 5 автоматического регулировани с обратной св зью, например, по амплитуде перемещени . Учитыва , что подобные системы известны и распространены в технике, более подробное описание дл краткости не при0 водитс .Essential to the fulfillment of the purpose of the invention is the nonlinearity of the gas spring, since the compression and expansion of the gas in it is close to adiabatic. This leads to an increase in maximum accelerations compared with a linear spring and a corresponding increase in the efficiency of the process. The controller 31, 33 makes it possible to adjust the amplitude of the oscillations in accordance with the requirements of a particular technology with minimal energy consumption by changing the pressure in the working cavity. Both of the last operations with the help of the regulators 30, 32 and 32, 33 can be performed directly by the operator according to the external observable characteristics of the working process or by means of an automatic feedback control system 5, for example, according to the amplitude of movement. Given that such systems are known and common in the art, a more detailed description is not provided for brevity.

Использование за вленного устройства позвол ет реализовать эффективный технологический процесс смешивани различных трудносмешиваемых продуктов при мини5 мальных энергозатратах вследствие резонансного характера процесса в рабочей камере; резонанса механической системы, имеющей газовую пружину с измен емой при помощи регул тора жесткостью; нели0 нейности газовой пружины; наличи регул тора давлени в полости силового цилиндра, обеспечивающего оптимизацию интенсивности процесса и энергозатрат. Предлагаемое устройство отличаетс The use of the inventive device makes it possible to implement an efficient technological process of mixing various difficult to mix products with minimal energy consumption due to the resonant nature of the process in the working chamber; resonance of a mechanical system having a gas spring with stiffness changed by means of a regulator; nonlinearity of the gas spring; the presence of a pressure regulator in the cavity of the ram, which optimizes the intensity of the process and energy consumption. The proposed device is different

5 простой конструкцией, рассчитано на использование обычных конструкционных материалов , комплектующих изделий и технологических процессов при изготовлении . В качестве генератора пульсирующего5 simple design, designed to use conventional structural materials, components and manufacturing processes. As a pulsating generator

0 давлени воздуха может быть использован основной узел компрессора из числа выпускаемых серийно в автомобильной промышленности , холодильном машиностроении и других отрасл х.At air pressure, the main compressor assembly from among those commercially available in the automotive industry, refrigeration engineering and other industries can be used.

Claims

1. A mixer comprising a working chamber and a vibrator, characterized in that, in order to increase the mixing efficiency by increasing the homogenization of the mixed products and the stability of the resulting mixture during intensification of mixing and reducing energy consumption, the vibrator is made in the form of a drive unit installed in conjunction with the working chamber

5 of the mechanism and the pulsating pressure generator with a working cavity, while the drive mechanism is made in the form of a power cylinder and a gas spring cylinder with pistons placed in them, mounted on a common rod connected to the working chamber, and the working cavity of the pulsating pressure generator is in communication with the cavity power cylinder.

2. The mixer pop. 1, characterized - 5 with the fact that the power cylinder and cylinder

gas springs are equipped with pressure regulators.

jiM GT L

WTxw: VxVX

.J

FIG. 2