RU2578689C1

RU2578689C1 - Mixer-emulsifier

Info

Publication number: RU2578689C1
Application number: RU2014144139/05A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Худокормов; Елена Михайловна Кувардина; Александр Николаевич Коченов
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2016-03-27

Abstract

FIELD: manufacturing technology.

SUBSTANCE: invention relates to mixers and may be used for preparation of emulsions and suspensions for combustion in power plant boilers, as well as in chemical engineering. Mixer-emulsifier is equipped with twisted chambers arranged at the input and output of the device and connected by fluid feed and discharge branch pipes, whereupon the rotor blades are crescent-shaped on the periphery of sections, changed to flat sections located at rotor and parallel to its longitudinal axis. Diameter of holes in discs increases in direction from the body axis to its periphery.

EFFECT: technical result is intensification of the process and quality improvement of ready product due to increased contact surface of mixed components.

1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к смесителям, в частности к системам для приготовления эмульсий и суспензий для сжигания в топках энергетических установок, а также в химической технологии.The invention relates to mixers, in particular to systems for the preparation of emulsions and suspensions for combustion in the furnaces of power plants, as well as in chemical technology.

Известен смеситель (см. а.с. №1416163, МКП В01F 7/02), состоящий из цилиндрического корпуса, содержащего входное и выходное отверстия. Внутри корпуса на его оси установлен неподвижный сердечник, жестко закрепленный при помощи двух центрирующих крестовин и обтекателей. От осевого перемещения крестовины удерживаются гайками. В корпусе установлен полый шнек, одним концом опирающийся на подшипники качения, установленные на неподвижном сердечнике, а другим концом - на подшипники качения, установленные в корпусе. Подшипники выполняют роль смесительно-дросселирующих элементов. На наружной поверхности шнека выполнена прерывисто винтовая нарезка в виде лопастей, при этом нарезка смещена в месте разрыва на угол до 90 град., а угол подъема каждой последующей части винтовой нарезки превышает угол подъема предыдущей в направлении выходного отверстия, чем достигается увеличение сдвиговых напряжений в композите. Шнек выполнен с перфорацией, оси которых наклонены к его горизонтальной оси.A known mixer (see AS No. 1416163, MKP B01F 7/02), consisting of a cylindrical body containing inlet and outlet openings. A fixed core is mounted on its axis inside the housing, rigidly fixed with two centering crosses and fairings. From axial movement of the cross are held by nuts. A hollow auger is installed in the housing, resting on one end on rolling bearings mounted on a fixed core, and on the other end, on rolling bearings installed in the housing. Bearings play the role of mixing and throttling elements. Intermittent screw cutting in the form of blades is made on the outer surface of the screw, while the cutting is offset at the angle of 90 degrees at the gap and the angle of rise of each subsequent part of the screw exceeds the angle of the previous one in the direction of the outlet, thereby increasing the shear stresses in the composite . The screw is made with perforation, the axes of which are inclined to its horizontal axis.

Недостатком данной конструкции смесителя является его неэффективная работа при малых скоростях потока обрабатываемой среды, повышенный расход энергии при движении вязких сред, большое гидравлическое сопротивление при движении обрабатываемой среды. При использовании в качестве обрабатываемой среды топлива с механическими примесями, особенно мазута, происходит забивание отверстий, ухудшение работы смесителя, снижение его производительности.The disadvantage of this design of the mixer is its inefficient operation at low flow rates of the processed medium, increased energy consumption during the movement of viscous media, high hydraulic resistance during the movement of the processed medium. When using fuels with mechanical impurities as a processed medium, especially black oil, the holes are clogged, the mixer deteriorates, and its performance decreases.

Известен роторно-пульсационный аппарат (см. Патент SU 1346221, МКП В01F 7/12), состоящий из корпуса с подвижно установленными патрубком ввода и патрубком вывода. В корпусе размещены концентрично установленные цилиндры ротора и статора, по периметру которого размещены прорези. На одном конце патрубка ввода по его периметру выполнены циркуляционные отверстия, и этот конец размещен внутри корпуса с образованием кольцевого канала между патрубком ввода и цилиндром статора. В цилиндрах статора выполнены циркуляционные отверстия, расположенные напротив отверстий патрубка ввода, при этом суммарная площадь сечения отверстий составляет 0,05-0,3 площади прорезей в цилиндрах ротора и статора. Площадь сечения кольцевого канала составляет не более 0,5 суммарной площади отверстий. Патрубок ввода установлен с возможностью поворота.Known rotary-pulsation apparatus (see Patent SU 1346221, MKP B01F 7/12), consisting of a housing with movably mounted input pipe and output pipe. The housing contains concentrically mounted rotor and stator cylinders, along the perimeter of which slots are placed. Circulating holes are made at one end of the inlet pipe along its perimeter, and this end is placed inside the housing with the formation of an annular channel between the inlet pipe and the stator cylinder. Circulating holes are made in the stator cylinders, located opposite the holes of the inlet pipe, and the total cross-sectional area of the holes is 0.05-0.3 of the area of the slots in the cylinders of the rotor and stator. The cross-sectional area of the annular channel is not more than 0.5 of the total area of the holes. The input pipe is rotatably mounted.

Недостатком данной конструкции является снижение эффективности работы при применении среды с повышенным содержанием твердых включений. При применении жидкого топлива создание эффекта давления между цилиндрами статора и ротора при перекрывании отверстий практически будет сводиться на нет из-за наличия демпферных эффектов, создаваемых отверстиями в статоре. Кроме того, часть среды будет миновать взаимно-перекрываемые отверстия из-за наличия свободных отверстий в патрубке входа и отверстий в цилиндрах статора. Все это снижает качество эмульсии. The disadvantage of this design is the decrease in operating efficiency when using an environment with a high content of solid inclusions. When using liquid fuel, the creation of a pressure effect between the cylinders of the stator and rotor when the holes are overlapped will practically be nullified due to the damper effects created by the holes in the stator. In addition, part of the medium will pass through mutually overlapping openings due to the presence of free openings in the inlet pipe and openings in the stator cylinders. All this reduces the quality of the emulsion.

Технической задачей изобретения является интенсификация процесса и повышение качества готового продукта за счет увеличения поверхности контакта смешиваемых компонентов.An object of the invention is the intensification of the process and improving the quality of the finished product by increasing the contact surface of the mixed components.

Технический результат достигается тем, что смеситель-эмульсатор снабжен улиткообразными камерами, расположенными на входе и выходе устройства и соединенными патрубками ввода и вывода жидкости, при этом лопасти ротора выполнены с серповидными на периферии участками, переходящими в плоские участки, расположенные у ротора и параллельные его продольной оси. Диаметр отверстий в дисках увеличивается по направлению от оси корпуса к его периферии.The technical result is achieved by the fact that the mixer-emulsifier is equipped with cochlear chambers located at the inlet and outlet of the device and connected by liquid inlet and outlet nozzles, while the rotor blades are made with sickle-shaped sections on the periphery, turning into flat sections located at the rotor and parallel to its longitudinal axis. The diameter of the holes in the disks increases in the direction from the axis of the housing to its periphery.

На фиг.1 изображена смесительная камера, продольный разрез; на фиг.2 - то же, аксонометрия; на фиг.3 - многокамерное выполнение смесителя; на фиг.4 - лопасть ротора; на фиг.5 - сечение А-А на фиг. 4; на фиг.6 - смеситель, вид сбоку с частичным вырезом; на фиг. 7 - то же, аксонометрия.Figure 1 shows a mixing chamber, a longitudinal section; figure 2 is the same, a perspective view; figure 3 - multi-chamber implementation of the mixer; figure 4 - rotor blade; figure 5 - section aa in fig. four; figure 6 - mixer, side view with a partial cutaway; in FIG. 7 - the same, axonometry.

Смеситель-эмульсатор состоит из цилиндрического корпуса 1, вала 2, установленного по оси корпуса, многолопастного ротора 3, размещенного на валу 2, радиально закрепленных на роторе лопастей 4, перфорированного диска 5, установленного в корпусе за ротором по ходу движения жидкости, патрубков ввода 6 и вывода 7 жидкости и привода 8.The mixer-emulsifier consists of a cylindrical housing 1, a shaft 2 mounted along the axis of the housing, a multi-blade rotor 3 located on the shaft 2, radially mounted on the rotor of the blades 4, a perforated disk 5, mounted in the housing behind the rotor in the direction of travel of the liquid, input pipes 6 and output 7 of the fluid and drive 8.

Смеситель-эмульсатор снабжен улиткообразными камерами 9 и 10, расположенными на входе и выходе устройства и соединенными патрубками ввода 6 и вывода 7 жидкости, при этом лопасти ротора выполнены с серповидными на периферии участками 11, переходящими в плоские участки 12, расположенные у ротора и параллельные его продольной оси. Диаметр отверстий 13 в диске 5 увеличивается по его направлению от оси корпуса к его периферии.The mixer-emulsifier is equipped with cochlear chambers 9 and 10 located at the inlet and outlet of the device and connected by nozzles of the inlet 6 and the outlet 7 of the liquid, while the rotor blades are made with sickle-shaped sections on the periphery 11, turning into flat sections 12 located at the rotor and parallel to it longitudinal axis. The diameter of the holes 13 in the disk 5 increases in its direction from the axis of the housing to its periphery.

Смеситель-эмульсатор работает следующим образом. Поток жидкости под давлением от постороннего источника подается во входную камеру 9, в которой, получая вращательное движение и закручиваясь на выходе из нее, поток вступает во взаимодействие с ротором 3, участки 12 лопастей ротора 3 вызывают турбулизацию потока и изменение направления его движения на противоположное. Механические примеси разбиваются сильно турбулизированным потоком жидкости, создаваемым на начальном участке 12 вращающихся лопастей 4 ротора и многократным изменением направления его движения. Серповидные участки 11 ротора 3 закручивают поток по винновой траектории, создают подпор потоку и отбрасывают его к диску 5 с многорядовым расположением отверстий 13, число и диаметр которых при удалении от оси аппарата к периферии возрастает. Проходя через диск 5 с отверстиями, поток выпрямляется с одновременным делением на большое количество струй, которые подаются в камере 10, выполненной в виде улитки. В выходной камере 10 поток закручивается по винтообразной траектории, что обеспечивает дополнительное механическое воздействие на него.The mixer emulsifier operates as follows. The fluid flow under pressure from an external source is fed into the inlet chamber 9, in which, receiving a rotational movement and spinning at the exit from it, the flow interacts with the rotor 3, sections 12 of the rotor blades 3 cause turbulence of the flow and the direction of its movement changes. The mechanical impurities are broken up by a highly turbulized fluid flow created in the initial section 12 of the rotating rotor blades 4 and by a multiple change in the direction of its movement. The crescent sections 11 of the rotor 3 spin the flow along the winding path, back up the flow and discard it to disk 5 with multi-row arrangement of holes 13, the number and diameter of which increases with distance from the axis of the apparatus to the periphery. Passing through the disk 5 with holes, the stream is straightened with simultaneous division into a large number of jets, which are supplied in the chamber 10, made in the form of a snail. In the output chamber 10, the flow swirls along a helical path, which provides additional mechanical impact on it.

Для дальнейшего повышения эффективности смешения потока смеситель может иметь несколько последовательно установленных камер, в которых улиткообразный выход предыдущей камеры является входом последующей камеры, при этом поток жидкости подвергается многократному воздействию ударно-срезывающего эффекта для улучшения структуры и однородности потока.To further increase the efficiency of flow mixing, the mixer may have several chambers in series, in which the cochlear outlet of the previous chamber is the inlet of the subsequent chamber, while the fluid flow is subjected to multiple impact-shearing effects to improve the structure and uniformity of the flow.

Известно, что для создания гомогенной (однородной) жидкой среды двух взаимо-нерастворимых жидкостей, необходимо увеличить поверхность контакта сред, которую можно создать за счет турбулизации потока, ударного воздействия, резкого снижения и повышения давления. В прототипах это явление недостаточно реализовано.It is known that in order to create a homogeneous (homogeneous) liquid medium of two mutually insoluble liquids, it is necessary to increase the contact surface of the media, which can be created by turbulization of the flow, impact, a sharp decrease and increase in pressure. In prototypes, this phenomenon is not sufficiently implemented.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в интенсификации процесса смешения и повышения качества готового продукта за счет увеличения поверхности контакта смешиваемых компонентов, для чего смеситель-эмульсатор снабжен улиткообразными камерами, расположенными на входе и выходе смесителя эмульсатора и соединенными с патрубками ввода и вывода жидкости, при этом лопасти ротора выполнены с серповидными на периферии участками, переходящими в плоские участки, расположенные у ротора и параллельные его продольной оси, а диаметр отверстий в диске увеличивается по направлению от оси корпуса к его периферии.The originality of the invention consists in intensifying the mixing process and improving the quality of the finished product by increasing the contact surface of the components to be mixed, for which the mixer-emulsifier is equipped with cochlear chambers located at the inlet and outlet of the emulsifier mixer and connected to the fluid inlet and outlet nozzles, while the rotor blades made with sickle-shaped areas on the periphery, turning into flat areas located at the rotor and parallel to its longitudinal axis, and the diameter holes in the disk increases in the direction of the axis of the body to its periphery.

Claims

A mixer-emulsifier comprising a cylindrical housing, a shaft mounted along the axis of the housing, a multi-blade rotor located on the shaft, radially mounted blades on the rotor, a perforated disk mounted in the housing behind the rotor in the direction of fluid flow, fluid inlet and outlet nozzles, and a drive connected with a shaft, characterized in that it is equipped with cochlear chambers located at the inlet and outlet of the mixer-emulsifier and connected to the fluid inlet and outlet nozzles, while the rotor blades are made with crescent-shaped the periphery of the sections, turning into flat sections located at the rotor and parallel to its longitudinal axis, and the diameter of the holes in the disk increases in the direction from the axis of the housing to its periphery.