RU2618078C1 - Гидродинамический смеситель - Google Patents
Гидродинамический смеситель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618078C1 RU2618078C1 RU2016116093A RU2016116093A RU2618078C1 RU 2618078 C1 RU2618078 C1 RU 2618078C1 RU 2016116093 A RU2016116093 A RU 2016116093A RU 2016116093 A RU2016116093 A RU 2016116093A RU 2618078 C1 RU2618078 C1 RU 2618078C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing element
- housing
- conical
- insert
- hole
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/32—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with non-movable mixing or kneading devices
- B29B7/325—Static mixers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость - жидкость". Смеситель содержит корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и выполнен в виде конусно- цилиндрического сопла. Смесительный элемент состоит из вставки и корпуса. Коническая часть вставки находится в корпусе смесительного элемента. Отражатель в виде лунки. Корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, выходной патрубок. На конической части вставки в несколько рядов выполнены углубления в виде лунок произвольного поперечного сечения, ее большее основание переходит в цилиндр. На поверхности цилиндра выполнены наклонные прямоугольные каналы произвольного поперечного сечения, частично выходящие на коническую часть вставки. Лунка выполнена по центру торцовой поверхности цилиндра. Вокруг лунки по окружности консольно установлены резонирующие стержни. Внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде двух цилиндров разного диаметра, образующих уступ. Уступ фиксирует осевое положение корпуса смесительного элемента. Технический результат изобретения - интенсификация физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов. 3 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость - жидкость".
Известен смеситель кавитационного типа (RU 21586627, МПК B01F 5/08, опубл. 10.11.2000), содержащий цилиндрическую рабочую камеру с соосным подводящим в виде диффузора патрубком, смесительные элементы и патрубок подачи добавочного компонента смеси, причем смесительные элементы выполнены в виде многоструйного сопла. Смешивание осуществляется за счет гидродинамической кавитации.
Недостатком смесителя является отсутствие акустических колебаний в обрабатываемой среде определенной частоты, т.к. акустическое излучение, вызываемое захлопыванием и пульсацией кавитационных пузырьков, незначительно и имеет сплошной спектр от сотен Гц до десятков тысяч Гц.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидродинамический смеситель (RU 2553861, МПК B01F 3/04, 3/08, 5/06, опубл. 20.06.2015), содержащий корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и выполнен в виде конусно-цилиндрического сопла, смесительный элемент состоит из вставки и корпуса, коническая часть вставки находится в корпусе смесительного элемента, отражатель в виде лунки, находящейся на торце большего основания вставки, корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, кольцевые проточки, выполненные на поверхности вставки, соединены каналами с первой смесительной камерой.
Интенсификация процессов достигается за счет интенсивной акустической и гидродинамической кавитации, сдвиговых усилий, интенсивной турбулентности в смесительных камерах. Акустические колебания генерируются пульсирующей кавитационной полостью, которая образуется между выходами сопла и отражателя. Экономически наиболее выгодна вогнутая форма отражателя в виде лунки. (Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Гл. ред И.П. Галямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979 с. 80.)
Недостатком смесителя является недостаточная интенсивность акустических колебаний и, как следствие, недостаточная эффективность проводимых в устройстве технологических процессов.
Поставленная задача изобретения - интенсификация гидродинамических, физико-химических и тепломассообменных процессов.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в гидродинамическом смесителе, содержащем корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и выполнен в виде конусно-цилиндрического сопла, смесительный элемент, состоящий из вставки и корпуса, коническая часть вставки находится в корпусе смесительного, элемента, отражатель в виде лунки, корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, выходной патрубок, согласно изобретению на конической части вставки в несколько рядов выполнены углубления в виде лунок произвольного поперечного сечения, а большее основание конической части вставки переходит в цилиндр, на поверхности которого выполнены наклонные прямолинейные каналы произвольного поперечного сечения, частично выходящие на коническую часть, причем лунка выполнена по центру торцовой поверхности цилиндра, вокруг которой по окружности консольно установлены резонирующие стержни, при этом внутренняя поверхность корпуса смесителя выполнена в виде двух цилиндров разного диаметра, а образующийся при этом уступ фиксирует в осевом направлении положение корпуса смесительного элемента.
На фиг. 1 схематически изображен гидродинамический смеситель, продольный разрез. На фиг. 2 изображен вид А на фиг. 1 На фиг. 3 изображено сечение Б-Б на фиг. 1
Гидродинамический смеситель содержит: корпус 1 с патрубком входа дополнительного компонента 2, крышку 3 с патрубком осевого входа основного компонента 4, уступ корпуса смесителя 5, который фиксирует положение в корпусе смесителя смесительного элемента 6, состоящего из корпуса 7 с внутренней конической поверхностью и сквозными каналами 8, закрепленной в нем коническо-цилиндрической вставкой 9, на конической поверхности, которой выполнены углубления в виде лунок 10, на цилиндрической поверхности 11 выполнены наклонные прямолинейные каналы 12, на торцовой поверхности цилиндрической части 13 находятся резонирующие стержни 14 и отражатель в виде лунки 15, первую смесительную камеру 16, образованную крышкой 3, корпусом 1 и торцом коническо-цилиндрической вставки 13, кольцевой радиальный зазор 17, образованный коническими поверхностями корпуса смесительного элемента 7 и вставки 9, вторую смесительную камеру 18, расположенную в корпусе смесительного элемента 7, третью смесительную камеру 19, образованную торцом корпуса смесительного элемента 7, распорной втулкой 20 и крышкой 21, выходной патрубок 22.
Смеситель работает следующим образом: основной жидкий компонент под давлением подается через входной осевой патрубок 4, в смесительную камеру 16 и попадает на отражатель в виде лунки 15, отражаясь от него на резонансные стержни 14. Одновременно в камеру 16 подается под давлением через радиальный патрубок 2 второй компонент. Затем, предварительно смешанные компоненты через наклонные каналы 12, радиальный зазор 17 поступают во вторую смесительную камеру 18 и через каналы 8 проходят в последнюю смесительную камеру 19, а затем выводятся через выходной осевой патрубок 22.
Основной жидкий компонент, проходя через конусно-цилиндрическое сопло осевого патрубка, увеличивает скорость движения и, попадая на отражатель, образует пульсирующую с определенной частотой и интенсивностью кавитационную полость. Для повышения интенсивности и монохроматичности колебаний вокруг сопла установлены по окружности консольно закрепленные стержни (Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Гл. ред. И.П. Галямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979. С. 80-81.) Пульсации кавитационной области создают переменные поля скоростей и давлений, которые возбуждают в стержнях 14 изгибные колебания на их собственной частоте. Следовательно, в смесительной камере возникают более интенсивные колебания и кавитация по сравнению с прототипом. Это приводит к большей эффективности технологического процесса в первой смесительной камере. Окончательная обработка продукта осуществляется в смесительном элементе.
Предварительно обработанная среда, проходя через наклонные каналы, расположенные на поверхности цилиндрической и в начале конической поверхности смесительного элемента, закручивается по направлению движения в радиальном зазоре между коническими поверхностями корпуса смесительного элемента и вставки. Это увеличивает время пребывания среды в активной зоне обработки, где она подвергается значительным сдвиговым усилиям. Кроме того, уменьшается поперечное сечение радиального зазора, ввиду конической формы образующих его поверхностей, скорость движения среды возрастает и, как следствие, также возрастают сдвиговые напряжения и интенсивность турбулизации потока среды.
На конической поверхности вставки выполнены в несколько рядов углубления в виде лунок. Любое сечение, проходящее через лунку, показывает, что радиальный зазор в этом сечении имеет форму резкого расширения. Таким образом, наличие многочисленных участков резких расширений, в которых возникают процессы вихреобразования, значительно интенсифицирует процессы смешивания, гомогенизации и т.д.
Пройдя радиальный зазор, жидкость попадает в зону резкого расширения, т.е. во вторую смесительную камеру, где подвергается дополнительному воздействию возникающих в ней вихревых потоков.
Затем, струи среды, выходящие из сквозных каналов 8, на некотором расстоянии от выхода начинают веерообразно расходиться, и при этом происходит интенсивное столкновение струй. Это позволяет провести окончательную обработку жидкого продукта.
В предлагаемой конструкции вследствие воздействия на среду интенсивных звуковых колебаний, кавитации, сдвиговых напряжений, ударного воздействия значительно интенсифицируются технологические процессы в системе "жидкость - жидкость".
Для подтверждения эффективности работы предлагаемого устройства по сравнению с прототипом были проведены эксперименты по диспергированию несмешивающихся жидкостей. В качестве дисперсионной фазы использовалось масло, качестве дисперсионной среды - вода. Качество получаемой эмульсии оценивалось по времени расслаивания. Эмульсия получалась за один проход среды через гидродинамический смеситель. Установлено, что время расслаивания эмульсии, полученной в предлагаемой конструкции, увеличилась при наилучшем режиме работы смесителя примерно на 35%. Однако при этом несколько возросло гидравлическое сопротивление смесителя.
Достоинством предлагаемой конструкции является наличие сменного смесительного элемента, что позволяет проводить дальнейшее совершенствование конструкции.
Claims (1)
- Гидродинамический смеситель, содержащий корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и выполнен в виде конусно-цилиндрического сопла, смесительный элемент, состоящий из вставки и корпуса, коническая часть вставки находится в корпусе смесительного элемента, отражатель в виде лунки, корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, выходной патрубок, отличающийся тем, что на конической части вставки в несколько рядов выполнены углубления в виде лунок произвольного поперечного сечения, а большее основание конической части вставки переходит в цилиндр, на поверхности которого выполнены наклонные прямолинейные каналы произвольного поперечного сечения, частично выходящие на коническую часть, причем лунка выполнена по центру торцовой поверхности цилиндра, вокруг которой по окружности консольно установлены резонирующие стержни, при этом внутренняя поверхность корпуса смесителя выполнена в виде двух цилиндров разного диаметра, а образующийся при этом уступ фиксирует в осевом направлении положение корпуса смесительного элемента.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116093A RU2618078C1 (ru) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | Гидродинамический смеситель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116093A RU2618078C1 (ru) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | Гидродинамический смеситель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618078C1 true RU2618078C1 (ru) | 2017-05-02 |
Family
ID=58697777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016116093A RU2618078C1 (ru) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | Гидродинамический смеситель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618078C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761024C2 (ru) * | 2017-08-04 | 2021-12-02 | Шайр Хьюман Дженетик Терапиз, Инк. | Устройство связывания антитело-смола и способы |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1889886A (en) * | 1931-04-16 | 1932-12-06 | Triple Xxx Company | Carbonating device |
SU1162469A1 (ru) * | 1984-02-20 | 1985-06-23 | Хмельницкий Технологический Институт Бытового Обслуживания | Статический смеситель |
RU2158627C1 (ru) * | 1999-03-23 | 2000-11-10 | Южно-Уральский государственный университет | Смеситель кавитационного типа |
US8696193B2 (en) * | 2009-03-06 | 2014-04-15 | Ehrfeld Mikrotechnik Bts Gmbh | Coaxial compact static mixer and use thereof |
RU2553861C1 (ru) * | 2014-03-12 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Гидродинамический смеситель |
-
2016
- 2016-04-25 RU RU2016116093A patent/RU2618078C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1889886A (en) * | 1931-04-16 | 1932-12-06 | Triple Xxx Company | Carbonating device |
SU1162469A1 (ru) * | 1984-02-20 | 1985-06-23 | Хмельницкий Технологический Институт Бытового Обслуживания | Статический смеситель |
RU2158627C1 (ru) * | 1999-03-23 | 2000-11-10 | Южно-Уральский государственный университет | Смеситель кавитационного типа |
US8696193B2 (en) * | 2009-03-06 | 2014-04-15 | Ehrfeld Mikrotechnik Bts Gmbh | Coaxial compact static mixer and use thereof |
RU2553861C1 (ru) * | 2014-03-12 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Гидродинамический смеситель |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761024C2 (ru) * | 2017-08-04 | 2021-12-02 | Шайр Хьюман Дженетик Терапиз, Инк. | Устройство связывания антитело-смола и способы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2553861C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
US5492654A (en) | Method of obtaining free disperse system and device for effecting same | |
US3278165A (en) | Method and apparatus for generating acoustic vibrations in flowing fluids | |
US6935770B2 (en) | Cavitation mixer | |
US8042989B2 (en) | Multi-stage cavitation device | |
WO2006068537A1 (fr) | Procede d'echange de chaleur-masse-energie et dispositif de mise en oeuvre de ce procede | |
RU2618078C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
RU1773469C (ru) | Роторный аппарат | |
RU2600998C1 (ru) | Струйный гидравлический смеситель | |
RU2625874C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
RU2618865C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
US10639599B2 (en) | Method and device for cavitationally treating a fluid | |
RU169527U1 (ru) | Струйный гидравлический смеситель | |
RU2591974C1 (ru) | Роторно-пульсационный аппарат | |
RU54816U1 (ru) | Устройство приготовления водно-мазутной эмульсии | |
RU2186614C2 (ru) | Аппарат и способ осуществления взаимодействия фаз в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость | |
RU2359763C1 (ru) | Гидравлическое кавитационное устройство | |
RU2618883C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
RU2783097C1 (ru) | Способ эмульгирования и вихревое устройство для его осуществления | |
RU2587182C1 (ru) | Устройство для физико-химической обработки жидкой среды | |
RU2613556C1 (ru) | Устройство для обессоливания и обезвоживания нефти | |
RU2167704C2 (ru) | Эмульгатор | |
RU2350856C1 (ru) | Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления | |
WO2008051115A1 (fr) | Procédé et dispositif d'échanges de chaleur, de masse et d'énergie | |
RU2775588C1 (ru) | Модульный статический смеситель-активатор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180426 |