RU2775588C1 - Модульный статический смеситель-активатор - Google Patents
Модульный статический смеситель-активатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775588C1 RU2775588C1 RU2021127801A RU2021127801A RU2775588C1 RU 2775588 C1 RU2775588 C1 RU 2775588C1 RU 2021127801 A RU2021127801 A RU 2021127801A RU 2021127801 A RU2021127801 A RU 2021127801A RU 2775588 C1 RU2775588 C1 RU 2775588C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixer
- mixer module
- module
- screw elements
- inlet
- Prior art date
Links
- 230000003068 static Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000012190 activator Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 35
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005301 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к статическим смесительным устройствам, и может быть использовано для механических воздействий разной физической природы на структуру жидкой среды, и предназначено для смешения, гомогенизации и направленной активации свойств указанных жидких сред. Устройство состоит из четырех последовательно соединенных модулей-смесителей, сочлененных между собой резьбовым соединением, составляющих корпус устройства, заканчивается торцевой крышкой, которая имеет конусообразную выемку для формирования потока на выходе. В смесителе выполнен ввод для жидкости в виде сопла с тангенциальным вводом. В первом модуле-смесителе установлены внутри два винтовых элемента с противоположной навивкой, и внутренний винтовой элемент установлен внутри внешнего винтового элемента, также во внутреннем винтовом элементе проходит цилиндрический стержень. После винтовых элементов установлена перегородка в корпусе, имеющая каналы, центры входных отверстий которых располагаются в зазоре между витками винтовых элементов. Второй модуль-смеситель представляет из себя промежуточную камеру. Последний модуль-смеситель содержит смесительный элемент, составленный из перекрещивающихся решеток. Модульный статический смеситель-активатор оснащен входной крышкой с тремя тангенциальными входами. В первом модуле-смесителе после винтовых элементов установлена перегородка в корпусе, имеющая каналы, за ней промежуточная камера между первым и третьим модулями-смесителями, также перегородка имеет резьбовое соединение с цилиндрическим стержнем, с помощью чего регулируется зазор между корпусом первого модуля-смесителя и конусной частью стержня, третий ультразвуковой модуль-смеситель имеет конусообразную выемку, переходящую в прямоугольное сопло, за ней располагается резонансный колебательный элемент - пластина, корпус третьего модуля-смесителя имеет паз для крепления резонансного колебательного элемента, четвертый модуль-смеситель оснащен однотипными решетками, имеющими три паза под углом 120°, и прижимной пружиной. Технический результат изобретения - повышение эффективности смешения и гомогенизации, структурирования и активации жидких сред. 1 ил.
Description
Изобретение относится к статическим смесительным устройствам, содержащим несколько последовательно расположенных модулей-смесителей различного способа действия и может быть использовано для механических воздействий разной физической природы на структуру жидкой среды, и предназначено для смешения, гомогенизации и направленной активации свойств указанных жидких сред.
Известно устройство, описанное в патенте RU №2411074 С1 от 01.07.2009 г., МПК B01F 13/10 (2006.01), в соответствии с которым смешение осуществляется в аппарате с последовательно расположенными секциями, в первой секции осуществляется кинематическое действие, приводящее к квазиударному воздействию, во второй секции осуществляется кавитационное воздействие, третья секция выполнена с возможностью турбулизации потока и разделения его на малые пересекающиеся струи.
Недостатками данного устройства являются отсутствие вихреобразова-ния, недостаточное кавитационное воздействие и эффективное дробление на струи и капли.
Наиболее близкой к заявляемому устройству является комбинированный статический смеситель-активатор [Патент РФ, RU 2592801 С1 от 23.06.2015 г]. Устройство содержит три последовательно установленных смесителя различного принципа действия. Первый смеситель осуществляет кинематическое воздействие, второй кавитационное воздействие, третий разделяет общий поток жидкости на малые пересекающееся струи и оказывает магнитное воздействие для интенсификации процессов активации и структуризации жидкости. Технический результат состоит в повышении степени гомогенизации жидкофазных систем и уменьшении капель результирующей среды.
Недостатками данного устройства являются: искажение магнитного поля устройства электромагнитными полями внешней среды в результате чего изначально достаточно слабое магнитное воздействие будет оказывать еще меньший эффект; отсутствие возможности внесения изменений в конструкцию устройства без глубоких преобразований конструкции; недостаточное кавитационное воздействие и эффектное дробление на капли и струи, слабая турбулизация потока.
Техническая задача настоящего изобретения состоит в устранении указанных недостатков, повышении эффективности смешения и гомогенизации, структурирования и активации жидких сред путем совершенствования конструкции использованием быстро заменяемых базовых модулей и ультразвукового излучателя, обеспечивающих направленное изменение состава и свойств обрабатываемой жидкой среды.
Решение поставленной задачи достигается тем, что жидкая среда проходит в модульном статическом смесителе-активаторе прямоточного типа, предназначенном для смешения и активации жидкой среды через последовательно соединенные модули-смесители, сочлененные между собой резьбовым соединением, составляющие корпус устройства, ввод жидкой среды осуществляется через вводную крышку с тремя тангенциальными входами; первый модуль-смеситель имеет два винтовых элемента с противоположной навивкой и внутренний винтовой элемент установлен внутри внешнего винтового элемента, после винтовых элементов установлена перегородка в корпусе, имеющая каналы, за ней промежуточная камера между первым и третьим модуль-смесителями, также перегородка имеет резьбовое соединение с цилиндрическим стержнем, с помощью чего регулируется зазор между корпусом первого модуль-смесителя и конусной частью стержня, направляющий поток жидкой среды в следующий модуль-смеситель, где происходит вихреобразование и кавитация; второй модуль-смеситель представляет из себя промежуточную камеру; третий модуль-смеситель начинается с заборной части с конусообразной вставкой, для лучшего забора жидкой среды, переходящую в прямоугольное сопло, через нее направленным потоком подается на резонансный колебательный элемент - пластину из высоколегированной стали, имеющую заостренные края, под действием потока пластина совершает колебательные движения с высокой частотой, с образованием кавитационных облаков; корпус третьего модуля-смесителя имеет паз для крепления резонансного колебательного элемента в четвертом модуле-смесителе содержится смесительный элемент, составленный из однотипных перекрещивающихся решеток маленького сечения, имеющих три паза под углом 120° и прижимной пружиной и заканчивающейся торцевой крышкой, которая имеет конусообразную выемку для формирования потока на выходе.
Использование модульного смесителя-активатора, содержащего основные последовательно соединенных статических модуля-смесителя, позволяет получить активированную, высоко гомогенизированную и структурированную жидкую среду. Ввод жидкой среды производится через крышку с тремя тангенциальными входами, что позволяет эффективно совершать перемешивание потоков жидкой среды на входе в модульный смеситель. Первый модуль-смеситель осуществляет кинематическое, кавитационное и вихревое действия, которое реализовано посредством винтовых элементов, промежуточной камеры и цилиндрического стержня с конусообразной вставкой. Второй модуль-смеситель, оказывает кавитационное и вихревое воздействие, третий модуль-смеситель оказывает ультразвуковое и кавитационное воздействие, четвертый модуль-смеситель осуществляет дробление потока на мини-струи и капли, чем достигается высокая степень гомогенизации.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид модульного статического смесителя-активатора.
Модульный смеситель-активатор состоит из четырех модулей- смесителей, образующих корпус устройства. Слева располагается вводная крышка модуля-смесителя 1 с тангенциальными вводами 10. Крышка 1 наворачивается на корпус 2 первого модуля-смесителя. Внутри корпуса 2 расположен внешний винтовой элемент 12, имеющий противоположную навивку относительно внутреннего винтового элемента 11. Внутри винтового элемента 11 с малым зазором проходит цилиндрический стержень 13 с резьбовым соединением, служащим, для регулировки зазора, между корпусом 2 и конусной части стержня 14. После винтовых элементов установлена перегородка 3 в корпусе, имеющая каналы 4, центры входных отверстий которых располагаются в зазоре между витками винтовых элементов 11 и 12, направляющие жидкость в промежуточную камеру 5. В корпус 2 первого модуля-смесителя вкручивается корпус 6 второго - промежуточного модуля. В корпус 6 второго - промежуточного модуля-смесителя вкручивается корпус 7 третьего ультразвукового модуля-смесителя. Вход в третий модуль-смеситель осуществляется через конусообразную выемку 15, переходящую в прямоугольное сопло 16, направляющее поток жидкой среды на резонансный колебательный элемент - пластину 17. Пластина 17 входит в паз 18 в корпусе 7 и прижимается вкручивающимся в корпус 7 третьего модуля-смесителя корпусом 8 четвертого модуля-смесителя. Внутри корпуса 8 расположены однотипные решетки 19, имеющие три паза под углом 120°. Решетки прижимаются пружиной 20, фиксирующейся торцевой крышкой 9, имеющей конусообразную выемку для формирования выходного потока.
Модульный смеситель-активатор работает следующим образом. Насосом, который не показан на рисунке, жидкая среда подается в сопловый вход с тангенциальным вводом 10, поток завихрятся и приобретает кинематическую энергию, далее он произвольно распределяется по внешнему и внутреннему винтовым элементам 11 и 12 - это небольшие металлические спиральные ленты, изготовленные скручиванием плоской пластины вдоль продольной оси. Право- или левоизогнутый винтовой элемент 12 прилегает без зазоров между боковыми гранями винтового элемента и цилиндрической поверхности корпуса 2. Внутри элемента 12 находится винтовой элемент 11 и имеет навивку левостороннюю или правостороннюю. Между витками винтовых элементов 11 и 12 имеется малый зазор.
В первом модуле-смесителе жидкая среда расслаивается при переходе от одного элемента к другому, а в пределах одного винтового элемента течет по двум полукруглым винтовым каналам, в противофазе, это приводит к множественным локальным квазиударным процессам, которые способствуют дроблению и смешению жидкой среды. В конце первого модуля-смесителя перед цилиндрической вставкой 3, содержащей каналы 4 образуется вихревая зона, формирующая псевдокипящий слой.
При переходе из первого модуля-смесителя во второй происходит кавитационное действие на жидкую среду. В каналах 4 повышается внутреннее давление, сжимающее образующиеся капли, которые ударяются о плиту корпуса 2, попадают в зазор между корпусом 2 и конусной частью 14 цилиндрической вставки, что приводит к повторному сжатию капель, которые выстреливают в промежуточный модуль-смеситель 6. Вследствие резкого перепада давления и ударения потока о корпус 6 второго модуля-смесителя возникает кавитация, причем возникает, акустическая гидродинамическая кавитация, обусловленная интенсивным турбулентным движением жидкой среды, происходит дробление крупных капель на капли меньшего диаметра. Скругленные по радиусу края корпусов 2 и 7 предназначены для направления движения образующихся потоков, что позволяет ликвидировать застойную зону.
На выходе из модуля-смесителя 2 имеется конусообразная выемка 15 для формирования потока, которая переходит в прямоугольное сопло 16, направляющее поток жидкой среды на резонансный колебательный элемент - пластину 17. Поток воздействует на грань пластины, вследствие чего она совершает колебательные движения высокой частоты. При пересечении пластины струей жидкой среды возникает кавитационная область отличающаяся от предыдущей характеристиками в зоне срывного течения за пластиной. Кавитация носит акустический гидродинамический характер, обусловленная интенсивным срывом жидкой среды с поверхности пластины в ходе движения жидкой среды. Следует отметить, что акустическая и гидродинамическая кавитации возникают одновременно в одном потоке и дополняют друг друга. Само по себе схлопывание пузырьков служит источником выделения звуковой энергии.
В четвертом модуле-смесителе происходит многократное разделение и рекомбинация смешиваемых компонентов статическим методом с помощью своеобразной пространственной решетки, состоящей из решеток 19. Происходит разделение жидкой среды на отдельные потоки и их направленное движение по сложным каналам, где они многократно разделяются и воссоединяются друг с другом в пересекающихся направлениях, совершая при этом активный массообмен, вновь дробятся до высокой степени гомогенизации. В корпус 8 вворачивается торцевая крышка 9, имеющая конусообразную выемку для формирования выходного потока.
Основные преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом: наличие модульной структуры, позволяющей при необходимости точечно вносить изменение в конструкцию, добиваясь показателей, при которых будет наблюдаться максимальная рекомбинация и преобразование структуры жидкой среды. Конструкция перехода из первого модуля-смесителя во второй позволяет усилить кавитационное воздействие на обрабатываемую жидкую среду. Кроме того в устройстве используется генератор ультразвуковых волн на базе резонансного колебательного элемента, работающего в потоке жидкости, благодаря чему ультразвук воздействует на весь слой обрабатываемой жидкой среды, причем ультразвуковое воздействие отличается по характеристикам во втором и третьем модуле-смесителя Конструкция содержит несколько тангенциальных входов в отличие от прототипа, позволяющих более эффективно совершать перемешивание жидких сред на входе в модульный статический смеситель-активатор.
Таким образом, в модульном статическом смесителе-активаторе помимо смешивания жидких сред создаются условия для дробления и рекомбинации длинных углеводородных цепей, изменения структуры и свойств обрабатываемых жидких сред.
Claims (1)
- Модульный статический смеситель-активатор, включающий статические смесители, заканчивающийся торцевой крышкой, которая имеет конусообразную выемку для формирования потока на выходе, в смесителе выполнен ввод для жидкости в виде сопла с тангенциальным вводом, в первом модуле-смесителе установлены внутри два винтовых элемента с противоположной навивкой, и внутренний винтовой элемент установлен внутри внешнего винтового элемента, также во внутреннем винтовом элементе проходит цилиндрический стержень, после винтовых элементов установлена перегородка в корпусе, имеющая каналы, центры входных отверстий которых располагаются в зазоре между витками винтовых элементов, второй модуль-смеситель представляет из себя промежуточную камеру, последний модуль-смеситель содержит смесительный элемент, составленный из перекрещивающихся решеток, отличающийся тем, что содержит четыре базовых модуля-смесителя, сочлененных между собой резьбовым соединением, составляющих корпус устройства, модульный статический смеситель-активатор оснащен входной крышкой с тремя тангенциальными входами, в первом модуле-смесителе после винтовых элементов установлена перегородка в корпусе, имеющая каналы, за ней промежуточная камера между первым и третьим модулями-смесителями, также перегородка имеет резьбовое соединение с цилиндрическим стержнем, с помощью чего регулируется зазор между корпусом первого модуля-смесителя и конусной частью стержня, третий ультразвуковой модуль-смеситель имеет конусообразную выемку, переходящую в прямоугольное сопло, за ней располагается резонансный колебательный элемент - пластина, корпус третьего модуля-смесителя имеет паз для крепления резонансного колебательного элемента, четвертый модуль-смеситель оснащен однотипными решетками, имеющими три паза под углом 120°, и прижимной пружиной.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2775588C1 true RU2775588C1 (ru) | 2022-07-05 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19637665C2 (de) * | 1996-09-16 | 1998-07-23 | Dornhan Maschf Gmbh | Vorsatz- und Zusatzgerät für Zerkleinerungsmaschinen |
RU2266776C1 (ru) * | 2004-04-20 | 2005-12-27 | Корецкий Адольф Степанович | Способ приготовления эмульсии типа "вода в масле" и система его реализующая |
RU2411074C1 (ru) * | 2009-07-01 | 2011-02-10 | Юрий Валентинович Воробьев | Комбинированный статический смеситель-активатор |
FR2971170B1 (fr) * | 2011-02-09 | 2014-07-04 | Clextral | Dispositif de traitement en continu d'au moins une matiere premiere |
RU2592801C1 (ru) * | 2015-06-23 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве" (ФГБНУ ВНИИТиН) | Комбинированный статический смеситель-активатор |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19637665C2 (de) * | 1996-09-16 | 1998-07-23 | Dornhan Maschf Gmbh | Vorsatz- und Zusatzgerät für Zerkleinerungsmaschinen |
RU2266776C1 (ru) * | 2004-04-20 | 2005-12-27 | Корецкий Адольф Степанович | Способ приготовления эмульсии типа "вода в масле" и система его реализующая |
RU2411074C1 (ru) * | 2009-07-01 | 2011-02-10 | Юрий Валентинович Воробьев | Комбинированный статический смеситель-активатор |
FR2971170B1 (fr) * | 2011-02-09 | 2014-07-04 | Clextral | Dispositif de traitement en continu d'au moins une matiere premiere |
RU2592801C1 (ru) * | 2015-06-23 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве" (ФГБНУ ВНИИТиН) | Комбинированный статический смеситель-активатор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5492654A (en) | Method of obtaining free disperse system and device for effecting same | |
RU2296013C2 (ru) | Способ и форсунка для распыления жидкости | |
RU2553861C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
JPS607527B2 (ja) | 液体の連続均質化又は乳化方法及びこの方法を実施する超音波装置 | |
JP2013545589A (ja) | 流体衝撃波反応器 | |
RU2775588C1 (ru) | Модульный статический смеситель-активатор | |
RU2600998C1 (ru) | Струйный гидравлический смеситель | |
RU2592801C1 (ru) | Комбинированный статический смеситель-активатор | |
RU105596U1 (ru) | Гомогенизатор-смеситель | |
US20120236678A1 (en) | Compact flow-through nanocavitation mixer apparatus with chamber-in-chamber design for advanced heat exchange | |
WO2000054095A2 (en) | Method and apparatus for continuous homogenising of liquid in an ultrasound chamber | |
RU47770U1 (ru) | Смеситель для жидкостей и газов | |
RU2618078C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
RU2091144C1 (ru) | Вихревой гидродинамический эмульгатор | |
RU26197U1 (ru) | Гидродинамический диспергатор | |
RU167023U1 (ru) | Аппарат для контакта газа с жидкостью | |
RU2248251C1 (ru) | Универсальный гидродинамический гомогенизирующий диспергатор | |
RU2331465C1 (ru) | Устройство для тепломассоэнергообмена | |
RU198301U1 (ru) | Струйный смеситель с вихревыми устройствами | |
RU2336938C2 (ru) | Смеситель-диспергатор | |
RU2032325C1 (ru) | Гомогенизатор для многокомпонентных жидких продуктов | |
RU2296612C2 (ru) | Гидроакустический гомогенизатор для многокомпонентных и многофазных сред | |
RU2611878C1 (ru) | Вихревой гидродинамический смеситель | |
RU2587182C1 (ru) | Устройство для физико-химической обработки жидкой среды | |
RU2543182C2 (ru) | Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления |