RU2128547C1

RU2128547C1 - Vibro-jet agitator and thinner of liquids and suspensions

Info

Publication number: RU2128547C1
Application number: RU96120888A
Authority: RU
Inventors: С.П. Гузеев; В.А. Данекер; С.В. Рикконен; А.К. Хорьков
Original assignee: Гузеев Сергей Петрович; Данекер Валерий Аркадьевич; Рикконен Сергей Владимирович; Хорьков Александр Константинович
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1999-04-10

Abstract

FIELD: agitating and thinning apparatus. SUBSTANCE: agitator and thinner unit relates to devices used in technological processes of mixing and thinning of liquids and suspensions. Working member of apparatus is made in the form of several symmetrically located spring-biased strips having horseshoe-like trapezoidal openings. Strips actually function as armatures of electromagnetic vibration actuator. Each of them is located against its own magnetic core through partition which divide magnetic cores and armatures. Distance from partition is not less than amplitude of armature oscillations. Natural frequency of armature oscillations in liquid medium is equal to frequency of supply voltage of electromagnetic actuator. Coils of electromagnets are supplied with current so that only one half of armatures is operating simultaneously. Application of aforesaid embodiment of device allows for higher productive capacity and reduction of its overall dimensions. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, применяемым в технологических процессах перемешивания, разжижения жидкостей и суспензий. The invention relates to devices used in the technological processes of mixing, liquefying liquids and suspensions.

Известна конструкция вибрационного смесителя (авт. св. N 1502070), содержащего корпус со штуцерами, вибропривод, соединенный с ним насадок, выполненный в виде диффузора, и укрепленного на насадке рабочего органа в виде диска с коническими отверстиями. A known design of a vibration mixer (ed. St. N 1502070), comprising a housing with fittings, a vibratory drive, nozzles connected to it, made in the form of a diffuser, and mounted on the nozzle of the working body in the form of a disk with conical holes.

В рабочем состоянии вибропривод возбуждает вертикальные колебания диффузора и рабочего органа, что ведет к образованию турбулентных струй на выходе из конических отверстий. Турбулентные струи производят перемешивание технологической жидкости. Основным недостатком такой конструкции смесителя является недостаточно высокая производительность из-за наличия больших инерционных масс, не позволяющих получать высокие значения виброскорости перемещения диффузора и рабочего органа. Кроме того, создание колебаний больших инерционных масс, обуславливает применение больших по мощности и по габаритам приводных электромеханических устройств. In working condition, the vibrator drives vertical vibrations of the diffuser and the working body, which leads to the formation of turbulent jets at the exit of the conical holes. Turbulent jets mix the process fluid. The main disadvantage of this design of the mixer is not high enough performance due to the presence of large inertial masses that do not allow to obtain high values of the vibration velocity of the diffuser and the working body. In addition, the creation of oscillations of large inertial masses, determines the use of large power and size drive electromechanical devices.

Наиболее близким по технической сущности является виброструйный перемешиватель и разжижитель, содержащий электромагнитный вибропривод, отделенный перегородкой от рабочего органа в виде нескольких симметрично расположенных пластин с отверстиями, являющихся якорями электромагнитного вибропривода, каждая из которых установлена с другой стороны перегородки напротив магнитопровода, при этом катушки электромагнитов соединены с источником тока с возможностью одновременной работы только одной половины якорей (SU 925375 A, кл. B 01 F 13/08, 1980). The closest in technical essence is a vibro-jet mixer and a diluent containing an electromagnetic vibrodrive separated by a partition from the working body in the form of several symmetrically arranged plates with holes that are the anchors of the electromagnetic vibrodrive, each of which is installed on the other side of the partition opposite the magnetic circuit, while the electromagnet coils are connected with a current source with the possibility of simultaneous operation of only one half of the anchors (SU 925375 A, class B 01 F 13/08, 1980).

Недостатком известного устройства является невысокая производительность. A disadvantage of the known device is its low productivity.

Целью изобретения является повышение производительности и уменьшение габаритов перемешивателя и разжижителя. Это достигается тем, что рабочий орган выполнен в виде нескольких симметрично расположенных подпружиненных пластин с подковообразными трапецеидальными отверстиями, являющихся якорями электромагнитного вибропривода, и расположенных каждая против своего магнитопровода через перегородку, разделяющую магнитопроводы и якоря, на расстоянии от перегородки не меньше, чем амплитуда колебаний якорей, причем собственная частота колебаний якорей в каждой среде равна частоте напряжения питания электромагнитного привода, а катушки электромагнитов запитываются таким образом, что одновременно работает только одна половина якорей. The aim of the invention is to increase productivity and reduce the size of the stirrer and diluent. This is achieved by the fact that the working body is made in the form of several symmetrically located spring-loaded plates with horseshoe-shaped trapezoidal holes, which are the anchors of an electromagnetic vibrodrive, and each located opposite its magnetic circuit through a partition separating the magnetic circuits and anchors, at a distance from the partition not less than the amplitude of the vibrations of the anchors , and the natural frequency of oscillations of the anchors in each medium is equal to the frequency of the supply voltage of the electromagnetic drive, and the electromagnet coils It is powered in such a way that only one half of the anchors works at a time.

Конструкция виброструйного перемешивателя и разжижителя жидкостей и суспензий представлена на фиг. 1 и 2. На фиг. 3 представлена электрическая схема соединений обмоток электромагнитного вибропривода. Виброструйный перемешиватель и разжижитель жидкостей и суспензий содержит магнитопроводы 1 электромагнитного вибропривода, катушки 2 электромагнитов, пружины 4, на которых крепятся якоря 3, перегородку 5, разделяющую якоря и полость электромагнитов, корпус смесителя 6, опору 8 для крепления пружин 4 якорей 3, технологическую емкость 9, наполненную технологической жидкостью. В якорях 3 выполнены подковообразные трапецеидальные отверстия 7. Электрическая схема виброструйного смесителя и разжижителя содержит диоды V1-V2 и катушки 2 электромагнитного вибропривода L1-L16. Катушки 2 разделены на две группы: L1-L8 и L9-L16, которые подсоединены к сети питающего напряжения через соответствующие диоды V1 и V2. The design of the vibro-jet mixer and thinner of liquids and suspensions is shown in FIG. 1 and 2. In FIG. 3 shows an electrical diagram of the connections of the windings of an electromagnetic vibrodrive. The vibro-jet mixer and diluent for liquids and suspensions contains magnetic circuits 1 of an electromagnetic vibrodrive, coils 2 of electromagnets, springs 4 on which the anchors 3 are mounted, a partition 5 separating the anchors and the cavity of the electromagnets, a mixer body 6, a support 8 for attaching the springs 4 of the anchors 3, the technological capacity 9 filled with process fluid. In the anchors 3 there are horseshoe-shaped trapezoidal openings 7. The electric circuit of the vibro-jet mixer and diluent contains diodes V1-V2 and coils 2 of the electromagnetic vibration drive L1-L16. Coils 2 are divided into two groups: L1-L8 and L9-L16, which are connected to the supply voltage via the corresponding diodes V1 and V2.

Увеличение производительности в предлагаемом устройстве обусловлено действием нескольких факторов. Во-первых, разделение рабочего органа на несколько пластин-якорей 3 ведет к существенному уменьшению инерционных масс, при этом резко возрастает амплитуда колебаний якорей 3 и, следовательно, виброскорость рабочего органа, что приводит к увеличению производительности. Во-вторых, наличие в якорях 3 подковообразных трапецеидальных отверстий 7 увеличивает сечение потока технологической жидкости 10, что еще в большей степени увеличивает производительность устройства. В-третьих, при совпадении собственной частоты колебаний подпружиненных якорей 3 с частотой питающего напряжения обеспечивается резонанс колебательной системы, характеризующийся максимальными амплитудами колебаний якорей 3, что дополнительно приводит к увеличению производительности предлагаемого перемешивателя. В-четвертых, расположение пластин возле перегородки 5 на расстоянии не больше, чем амплитуда колебаний, обеспечивает выталкивание технологической жидкости из пространства под якорем 3 через подковообразные трапецеидальные отверстия 7, что также способствует увеличению производительности. Одновременная работа всех якорей 3 могла бы привести к перетоку технологической жидкости 10 между отдельными якорями, что привело бы к уменьшению производительности смесителя. Поэтому катушки 2 электромагнитов 1 запитываются таким образом, что одновременно работает только одна половина якорей. The increase in performance in the proposed device is due to several factors. Firstly, the division of the working body into several plates-anchors 3 leads to a significant decrease in inertial masses, while the amplitude of vibrations of the anchors 3 and, consequently, the vibration velocity of the working body, sharply increase, which leads to an increase in productivity. Secondly, the presence in the anchors 3 of the horseshoe-shaped trapezoidal holes 7 increases the cross section of the flow of the process fluid 10, which further increases the productivity of the device. Thirdly, when the natural frequency of the oscillations of the spring-loaded anchors 3 coincides with the frequency of the supply voltage, the resonance of the oscillating system is provided, characterized by the maximum vibration amplitudes of the anchors 3, which additionally leads to an increase in the performance of the proposed mixer. Fourth, the location of the plates near the partition 5 at a distance no greater than the amplitude of the oscillations, allows the process fluid to be pushed out of the space under the armature 3 through the horseshoe-shaped trapezoidal openings 7, which also increases productivity. The simultaneous operation of all the anchors 3 could lead to the overflow of the process fluid 10 between the individual anchors, which would lead to a decrease in the performance of the mixer. Therefore, the coils 2 of the electromagnets 1 are powered in such a way that at the same time only one half of the anchors works.

Разделение электромагнитного вибропривода и рабочего органа на несколько якорей и магнитопроводов позволило существенно снизить инерционные массы колебательной системы, уменьшить расход материалов на изготовление магнитопроводов и катушек, что приводит к снижению габаритов перемешивателя. The separation of the electromagnetic vibrodrive and the working body into several anchors and magnetic cores made it possible to significantly reduce the inertial masses of the oscillatory system, to reduce the consumption of materials for the manufacture of magnetic cores and coils, which leads to a decrease in the size of the mixer.

Колебания якорей 3 создают механические (вибрационные) воздействия, которые разрушают надмолекулярную структуру вязкой технологической жидкости 10, меняя при этом ее структурно-механические свойства. Изменение свойств технологической жидкости 10 при этом характеризуется существенным уменьшением ее вязкости и, таким образом, происходит разжижение жидкости. The oscillations of the anchors 3 create mechanical (vibrational) effects that destroy the supramolecular structure of the viscous process fluid 10, while changing its structural and mechanical properties. The change in the properties of the process fluid 10 is characterized by a significant decrease in its viscosity and, thus, the fluid is diluted.

Виброструйный перемешиватель и разжижитель жидкостей и суспензий работает следующим образом. На катушки 2 электромагнитного вибропривода поочередно через диоды V1 и V2 подается напряжение сети. Диоды включены так, что на обмотки L1-L8 всегда поступает положительная полуволна, а на обмотки L9-L16 - отрицательная. Причем обмотки L1-L8 расположены на магнитопроводах правой части перемешивателя, а обмотки L9-L16 - на магнитопроводах левой части перемешивателя. Vibro-mixer and thinner liquids and suspensions works as follows. The coils 2 of the electromagnetic vibrator are alternately supplied via the diodes V1 and V2 with the mains voltage. The diodes are turned on so that the positive half-wave always arrives at the L1-L8 windings and the negative half-wave at the L9-L16 windings. Moreover, the windings L1-L8 are located on the magnetic circuits of the right side of the mixer, and the windings L9-L16 are located on the magnetic circuits of the left side of the mixer.

При подаче положительной полуволны питающего напряжения она поступает на катушки L1-L8 электромагнитного вибропривода по ним протекает ток и якори 3 правой части перемешивается под действием электромагнитной силы притягиваются через перегородку 5 к магнитопроводам 1 электромагнитного вибропривода. Технологическая жидкость 10 при этом выдавливается под большим давлением из-под якорей через подковообразные трапецеидальные отверстия 7. При этом катушки L9-L16 обесточены и сила электромагнитного притяжения между якорями 3 левой части перемешивателя и соответствующими магнитопроводами 1 равна нулю. When a positive half-wave of the supply voltage is applied, it enters the coils L1-L8 of the electromagnetic vibro drive, current flows through them and the anchors 3 of the right part are mixed under the action of electromagnetic force and are attracted through the partition 5 to the magnetic circuits 1 of the electromagnetic vibro drive. In this case, the process fluid 10 is squeezed out under the anchors under high pressure through the horseshoe-shaped trapezoidal openings 7. In this case, the coils L9-L16 are de-energized and the electromagnetic attraction force between the anchors 3 of the left part of the mixer and the corresponding magnetic circuits 1 is zero.

При подаче отрицательной полуволны питающего напряжения она поступает на катушки L9-L16 электромагнитного вибропривода по ним протекает ток и якоря 3 левой части смесителя притягиваются через перегородку 5 к соответствующим магнитопроводам 1 электромагнитного вибропривода. Аналогично предыдущему технологическая жидкость 10 при этом выдавливается под большим давлением из-под якорей через подковообразные трапецеидальные отверстия 7. Сила электромагнитного притяжения якорей правой части смесителя к соответствующим магнитопроводам при этом остается равной нулю. When a negative half-wave of the supply voltage is applied, it is supplied to the coils L9-L16 of the electromagnetic vibro drive, current flows through them and the anchors 3 of the left part of the mixer are attracted through the partition 5 to the corresponding magnetic circuits 1 of the electromagnetic vibro drive. Similarly to the previous one, the process fluid 10 is squeezed out under pressure from the anchors through the horseshoe-shaped trapezoidal holes 7. The electromagnetic force of the anchors of the right side of the mixer to the corresponding magnetic circuits remains equal to zero.

При постоянной подаче переменного питающего напряжения процессы в каждой части смесителя поочередно повторяются и, таким образом, происходит перемешивание и разжижение технологической жидкости. With a constant supply of alternating supply voltage, the processes in each part of the mixer are alternately repeated and, thus, mixing and liquefaction of the process fluid occurs.

Кроме того, применение предлагаемого виброструйного перемешивателя и разжижителя жидкостей и суспензий позволяет существенно сократить потребление электроэнергии за счет реализации в нем резонансно-колебательного режима работы, характеризующимся малым потреблением энергии. In addition, the use of the proposed vibro-jet mixer and thinner of liquids and suspensions can significantly reduce energy consumption due to the implementation of the resonant-vibrational mode of operation, characterized by low energy consumption.

Claims

A vibro-jet mixer and a diluent, containing an electromagnetic vibrodrive, separated by a partition from the working body in the form of several symmetrically arranged plates with holes, which are the anchors of the electromagnetic vibrodrive, each of which is installed on the other side of the partition opposite the magnetic circuit, while the electromagnet coils are connected to the current source with the possibility of simultaneous only one half of the anchors, characterized in that the plates are spring-loaded, the holes of the plates they are made horseshoe-shaped trapezoidal, the distance from the partition to the anchors is no less than the amplitude of the oscillations of the anchors, and the natural frequency of the oscillations of the anchors in a liquid medium is equal to the frequency of the supply voltage of the electromagnetic drive.