RU57144U1

RU57144U1 - TURBINE MIXER

Info

Publication number: RU57144U1
Application number: RU2006110969/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Ворожейкин; Татьяна Анатольевна Чернышева
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2006-10-10

Abstract

Полезная модель относится к строительной отрасли промышленности, а также к любым другим отраслям, связанным с приготовлением смесей жидкостей, и предназначена для смешивания жидких сред, ускорения массообменных и физико-химических процессов, разрушения коагуляционной структуры и снижения структурной вязкости жидкостей. Смеситель турбинный представляет корпус, в котором установлена односторонняя турбина с патрубками ввода и вывода и турбулентными камерами, работающая как полнопроточный аппарат с заданной интенсивностью разрушения и преобразования структуры жидкости в турбулентных камерах при максимальных производительности и эффективности. 1 п. ф-лы, 5 ил.The utility model relates to the construction industry, as well as to any other industries related to the preparation of liquid mixtures, and is intended for mixing liquid media, accelerating mass transfer and physicochemical processes, destroying the coagulation structure and reducing the structural viscosity of liquids. A turbine mixer represents a housing in which a one-sided turbine with inlet and outlet nozzles and turbulent chambers is installed, operating as a full-flow apparatus with a given rate of destruction and transformation of the liquid structure in turbulent chambers at maximum performance and efficiency. 1 p. Fs, 5 ill.

Description

Полезная модель относится к строительной отрасли промышленности, а также к любым другим отраслям, связанным с приготовлением смесей жидкостей, и предназначена для смешивания жидких сред, ускорения массообменных и физико-химических процессов, разрушения коагуляционной структуры и снижения структурной вязкости жидкостей.The utility model relates to the construction industry, as well as to any other industries related to the preparation of liquid mixtures, and is intended for mixing liquid media, accelerating mass transfer and physicochemical processes, destroying the coagulation structure and reducing the structural viscosity of liquids.

Известно перемешивающее устройство (авт. св. СССР №912249, В 01 f 05/16, 16.07.1980 г.). Устройство состоит из корпуса аппарата, вала, на котором жестко закреплен разделительный диск. На разделительном диске закреплены верхние лопасти, загнутые вперед по ходу вращения, и нижние лопасти, загнутые назад. Верхние и нижние лопасти наклонены к разделительному диску. На верхних лопастях расположен верхний покровный диск, на нижних лопастях - нижний покровный диск. Верхний и нижний диски имеют выступы, выполненные с профилированными отбортованными краями. Выступы смещены в верхнем и нижнем покровных дисках на полшага. Через кольцевое пространство между покровными дисками смесь поступает в межлопастное пространство перемешивающего устройства. При вращении перемешивающего устройства лопасти, взаимодействуя с жидкостью, сообщают ей кинетическую энергию, из межлопастных каналов между разделительным диском и верхним покровным и разделительным диском и нижним покровным диском происходит истечение компонентов. Смесь обтекает профилированные отбортованные выступы верхнего и нижнего покровных дисков, которые сообщают ей осевую составляющую. Таким образом, происходит перераспределение жидкости из верхнего циркуляционного контура в нижний и наоборот.Known mixing device (ed. St. USSR No. 912249, 01 f 05/16, 07/16/1980). The device consists of an apparatus body, a shaft on which a separation disk is rigidly fixed. The upper blades curved forward in the direction of rotation and the lower blades curved back are fixed on the dividing disk. The upper and lower blades are inclined to the separation disk. The upper integumentary disc is located on the upper blades, and the lower integumentary disc on the lower blades. The upper and lower disks have protrusions made with profiled flanged edges. The protrusions are offset in the upper and lower integumentary discs by half a step. Through the annular space between the casing disks, the mixture enters the inter-blade space of the mixing device. When the mixing device rotates, the blades, interacting with the liquid, impart kinetic energy to it, components flow out from the inter-blade channels between the separation disk and the upper cover and separation disk and the lower cover disk. The mixture flows around the profiled flanged protrusions of the upper and lower integumentary disks, which inform it of the axial component. Thus, there is a redistribution of fluid from the upper circulation circuit to the lower and vice versa.

Однако в этом устройстве низкие градиенты скорости между выбрасываемой из турбины жидкостью и окружающей средой; не исключается закрутка жидкости вместе с турбиной, тем самым образуются воронка в верхней части корпуса и большие застойные зоны.However, in this device, low velocity gradients between the liquid ejected from the turbine and the environment; fluid swirling along with the turbine is not excluded, thereby forming a funnel in the upper part of the casing and large stagnant zones.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является смеситель турбинный (полезная модель №45302, В 01 f 05/16, 14.12.2004 г.).Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed object is a turbine mixer (utility model No. 45302, 01 f 05/16, 12/14/2004).

Смеситель турбинный, содержащий корпус, вал, на котором жестко закреплен разделительный диск, на последнем закреплены верхние и нижние метательные лопасти, на метательных лопастях размещены соответственно верхний и нижний покровные диски, всасывающие лопасти установлены наклонно в радиальном направлении с отклонением назад, а в поперечном сечении состоят из прямого участка, перпендикулярного к разделительному диску, переходного криволинейного участка и захватывающих кромок, установленных под углом к разделительному диску в направлении вращения турбины с образованием вместительного канала, на стенках корпуса против A turbine mixer containing a housing, a shaft on which the separation disk is rigidly fixed, the upper and lower throwing blades are fixed on the latter, the upper and lower cover disks are respectively placed on the throwing blades, the suction blades are mounted obliquely in the radial direction with a deflection backward, and in the cross section consist of a straight section perpendicular to the separation disk, a transition curved section and gripping edges mounted at an angle to the separation disk in the direction the rotation of the turbine with the formation of a capacious channel on the walls of the housing against

выходных каналов турбины расположены турбулентные камеры, образованные вертикальными перегородками, днищами и ограничителями, вертикальные перегородки состоят из внутренних входных кромок, направленных встречно и параллельно потоку жидкости, выходящей из турбины, переходных криволинейных участков и внешних радиальных участков, примыкающих к стенке корпуса, днища турбулентных камер полностью перекрывают пространство между вертикальными перегородками и стенкой корпуса, ограничители внутренними кромками располагаются на внутренней линии днищ с перекрытием криволинейных участков вертикальных перегородок и оставлением зазора между ограничителями и стенкой корпуса, равным 0,3-0,5 от глубины турбулентной камеры с образованием выходных окон, над выходными окнами турбулентных камер расположены направляющие патрубки, образованные стенкой корпуса, криволинейной и плоской стенками, турбулентные камеры выходными окнами и направляющими патрубками расположены с чередованием вверх-вниз и направляют выходящие потоки жидкости в сторону, противоположную вращению турбины, этим облегчается вход жидкости в турбину, а чередование выходных патрубков вверх-вниз обеспечивает направленный массообмен между верхней и нижней камерами смесителя.turbine chambers formed by vertical partitions, bottoms, and stops are located on the turbine’s outlet channels, vertical partitions consist of internal inlet edges directed counterclockwise and parallel to the fluid flow exiting the turbine, transition curved sections, and external radial sections adjacent to the wall of the casing, the bottom of the turbulent chambers completely overlap the space between the vertical partitions and the wall of the housing, the limiters with inner edges are located on the inside bottom lines with overlapping curved sections of vertical partitions and leaving a gap between the limiters and the casing wall equal to 0.3-0.5 from the depth of the turbulent chamber with the formation of exit windows; guide tubes formed by the casing wall, curved and flat, are located above the exit windows of the turbulent chambers walls, turbulent chambers with outlet windows and guide tubes arranged alternating up and down and direct the outgoing fluid flows in the direction opposite to the rotation of the turbine, m is facilitated fluid inlet to the turbine, and the interlace output nozzles up and down directional provides mass transfer between the upper and lower chambers of the mixer.

Недостатком смесителя является неравномерное разрушение структуры жидкости из-за образования больших застойных зон и медленной и неуправляемой циркуляции смеси в застойных зонах, вследствие чего одни частички жидкости могут многократно проходить через активную зону турбулентного смесителя (турбулентные камеры), а другие частички жидкости могут редко поступать в активную зону; все это ведет к увеличению длительности процесса, снижению производительности, большому расходу энергии и снижению эффективности работы смесителя.The disadvantage of the mixer is the uneven destruction of the liquid structure due to the formation of large stagnant zones and slow and uncontrolled circulation of the mixture in the stagnant zones, as a result of which some particles of liquid can repeatedly pass through the active zone of a turbulent mixer (turbulent chambers), and other particles of liquid can rarely enter active zone; All this leads to an increase in the duration of the process, a decrease in productivity, a large consumption of energy and a decrease in the efficiency of the mixer.

Задачей полезной модели повышение эффективности работы смесителя.The objective of the utility model is to increase the efficiency of the mixer.

Указанный технический результат достигается тем, что аппарат не содержит резервуара (резервуаров) циркуляции смеси, а смеситель состоит из корпуса, входного и выходного патрубков, вала приводного, на ступице которого жестко закреплен несущий диск с односторонней турбиной с расположением всасывающего канала с нижней стороны турбины и турбулентных камер, установленных на корпусе аппарата по периферии выходных каналов турбины, с отводом жидкости из турбулентных камер вверх в выходной патрубок. На входном участке турбины на несущем диске закреплены всасывающие лопасти, наклоненные в сторону вращения турбины, на внешнем участке турбины на несущем диске закреплены нижние метательные лопасти, закрытые покровным диском (кольцом) с образованием выходных каналов по периферии турбины.The specified technical result is achieved by the fact that the apparatus does not contain a tank (s) for circulating the mixture, and the mixer consists of a housing, inlet and outlet pipes, a drive shaft, on the hub of which a carrier disk with a one-sided turbine is located with a suction channel located on the lower side of the turbine and turbulent chambers installed on the device’s body along the periphery of the turbine output channels, with the liquid discharged from the turbulent chambers up to the outlet pipe. At the inlet section of the turbine, on the carrier disk, suction vanes are fixed, inclined in the direction of rotation of the turbine, on the outer section of the turbine on the carrier disk, lower throwing vanes are closed, covered by a cover disk (ring) with the formation of output channels along the periphery of the turbine.

Всасывающие лопасти турбины установлены наклонно к радиальному направлению с отклонением назад, а в поперечном сечении состоят: из прямого участка, перпендикулярного несущему диску, переходного криволинейного участка и захватывающих кромок, установленных под углом к несущему диску по направлению вращения турбины с образованием The suction blades of the turbine are mounted obliquely to the radial direction with a deviation back, and in cross section consist of: a straight section perpendicular to the carrier disk, a transition curved section and gripping edges mounted at an angle to the carrier disk in the direction of rotation of the turbine with the formation

вместительного канала для движения жидкости вдоль всасывающих лопастей.a capacious channel for the movement of fluid along the suction blades.

Турбулентные камеры образованы вертикальными перегородками, кольцевыми днищем и ограничителем. Вертикальные перегородки состоят из внутренних входных кромок, направленных встречно и параллельно потоку жидкости, выходящей из турбины, переходных криволинейных участков и внешних радиальных участков, примыкающих к стенке корпуса. Днище турбулентных камер полностью перекрывает пространство между вертикальными перегородками и стенкой корпуса; ограничитель внутренними кромками располагается на внутренней линии днища с перекрытием криволинейных участков вертикальных перегородок с образованием окна для выхода жидкости из турбулентных камер.Turbulent chambers are formed by vertical partitions, an annular bottom and a limiter. Vertical partitions consist of internal inlet edges directed counterclockwise and parallel to the fluid flow exiting the turbine, transitional curved sections and external radial sections adjacent to the wall of the casing. The bottom of the turbulent chambers completely covers the space between the vertical partitions and the body wall; the limiter with inner edges is located on the inner line of the bottom with the overlapping of curved sections of vertical partitions with the formation of a window for the exit of fluid from the turbulent chambers.

На стенках турбулентных камер установлены дополнительные турбулизаторы жидкости в виде горизонтальных или вертикальных криволинейных отражателей, полусферических или прямоугольных отражателей сотового типа, или в виде кольцевых рифлении.On the walls of the turbulent chambers additional fluid turbulators are installed in the form of horizontal or vertical curved reflectors, hemispherical or rectangular honeycomb reflectors, or in the form of annular corrugations.

При отсутствии камер циркуляции жидкости положительный эффект достигается за счет однократного последовательного прохождения всей жидкости через активную зону турбулентного (турбинного) смесителя при перекачивании или перемещении жидкости из одной камеры в другую, когда каждая частичка жидкости получает строго определенную порцию энергии, необходимую для разрушения коагуляционной структуры жидкости или иных преобразований, т.е. смеситель работает в режиме идеального вытеснения с минимумом расхода энергии и максимальным коэффициентом использования энергии и высокой производительностью.In the absence of fluid circulation chambers, a positive effect is achieved due to a single sequential passage of all fluid through the active zone of a turbulent (turbine) mixer when pumping or moving fluid from one chamber to another, when each fluid particle receives a strictly defined portion of the energy necessary to destroy the coagulation structure of the fluid or other transformations, i.e. the mixer operates in ideal displacement mode with a minimum of energy consumption and maximum energy efficiency and high performance.

Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами, где приведены:The utility model is illustrated by the attached drawings, which show:

на фиг.1 поперечный разрез смесителя, на фиг.2 вид А, на фиг.3 сечение по Б-Б, на фиг.4 сечение по Г-Г, на фиг.5 сечение по В-В (развертка).Fig. 1 is a cross-sectional view of the mixer, in Fig. 2 is view A, in Fig. 3 is a section along BB, in Fig. 4 is a section along G-G, in Fig. 5 is a section along BB (scan).

Смеситель турбинный состоит из корпуса смесителя 1, входного 2 и выходного 3 патрубков, приводного вала 4 с быстроходной турбиной, содержащей ступицу 5 с несущим диском 6, на котором закреплены всасывающие лопасти 7 и метательные лопасти 8. Проточные каналы между лопастями 8 ограничены покровным диском 9. На внутренней стенке корпуса 1 против выходных каналов турбины расположены турбулентные камеры 10, разграниченные по окружности между собой вертикальными перегородками 11. Турбулентные камеры в осевом направлении ограничены кольцевыми днищем 12 и ограничителем 13. Пространство между стенкой корпуса 1, вертикальными перегородками 11 и внешней кромкой ограничителя 13 образует выходное окно 14 турбулентной камеры 10. Над выходными окнами 14 турбулентных камер 10 расположены направляющие патрубки 15, образованные стенками корпуса 1, криволинейными стенками 16 и плоскими стенками 17.The turbine mixer consists of a mixer housing 1, input 2 and output 3 nozzles, a drive shaft 4 with a high-speed turbine containing a hub 5 with a bearing disk 6, on which the suction blades 7 and the throwing blades are fixed 8. The flow channels between the blades 8 are limited by a cover disk 9 . On the inner wall of the housing 1 against the turbine outlet channels are located turbulent chambers 10 delimited around by vertical partitions 11. Turbulent chambers in the axial direction are bounded by an annular bottom 12 and limiter 13. The space between the wall of the housing 1, the vertical partitions 11 and the outer edge of the limiter 13 forms the exit window 14 of the turbulent chamber 10. Above the exit windows 14 of the turbulent chambers 10, guide tubes 15 are formed, formed by the walls of the housing 1, curved walls 16 and flat walls 17.

На днище турбулентных камер для усиления турбулизации потоков жидкости могут быть установлены дополнительные турбулизаторы: криволинейной формы горизонтальные 18, криволинейные вертикальные 19, On the bottom of the turbulent chambers, in order to enhance the turbulization of fluid flows, additional turbulators can be installed: horizontal curvilinear 18, vertical curvilinear 19,

полусферические 20 или прямоугольные 21 сотового типа, или в виде кольцевых рифлении 22.hemispherical 20 or rectangular 21 honeycomb type, or in the form of annular corrugation 22.

Полезная модель работает следующим образом. В корпус 1 через входной патрубок 2 тангенциально подаются заранее отдозированные компоненты, жидкость закручивается в направлении противоположном вращению турбины 4. При вращении вала турбины 4 входные кромки всасывающих лопастей 7 захватывают жидкость, и под действием инерционных сил она начинает двигаться в радиальном направлении. В зоне действия метательных лопастей 8 жидкость получает большое количество энергии и под действием центробежных сил с большой скоростью выбрасывается из турбины. Потоки жидкости, выходящие из турбины, поступают на входные кромки вертикальных перегородок 11, начинают двигаться в радиальном направлении в стесненном пространстве турбулентных камер 10. При торможении потоков жидкости в турбулентных камерах 10 возникают большие гидродинамические давления и большие градиенты скорости, что ведет к переходу энергии на внутреннюю структуру жидкости; происходит разрушение коагуляционной структуры жидкости и снижение ее структурной вязкости. После разрушения коагуляционной структуры жидкость через выходные окна 14 покидает турбулентные камеры и по направляющим патрубкам 15 поступает в выходной патрубок 3 и покидает смеситель.The utility model works as follows. Pre-metered components are tangentially fed into the housing 1 through the inlet pipe 2, the fluid is twisted in the direction opposite to the rotation of the turbine 4. When the turbine shaft 4 rotates, the inlet edges of the suction blades 7 trap the liquid, and under the action of inertial forces it begins to move in the radial direction. In the zone of action of the propelling blades 8, the liquid receives a large amount of energy and, under the action of centrifugal forces, is ejected from the turbine at high speed. The fluid flows exiting the turbine enter the input edges of the vertical partitions 11, begin to move in a radial direction in the cramped space of the turbulent chambers 10. When braking the fluid flows in the turbulent chambers 10, large hydrodynamic pressures and large velocity gradients arise, which leads to the transfer of energy to the internal structure of the liquid; the coagulation structure of the liquid is destroyed and its structural viscosity decreases. After the destruction of the coagulation structure, the liquid through the outlet windows 14 leaves the turbulent chambers and through the guide pipes 15 enters the outlet pipe 3 and leaves the mixer.

Claims

A turbine mixer comprising a housing, a shaft on which a supporting disk of a one-sided turbine is rigidly fixed, lower throwing blades are fixed on the latter, a cover disk is placed on the throwing blades, the suction blades are mounted obliquely in the radial direction with a backward deviation, and in the cross section they consist of a straight section perpendicular to the carrier disk, the transition curved section and the gripping edges installed at an angle to the carrier disk in the direction of rotation of the turbine with the formation of the main channel, on the walls of the casing against the turbine outlet channels there are turbulent chambers formed by vertical partitions, a bottom and a limiter, vertical partitions consist of internal inlet edges directed counterclockwise and parallel to the fluid flow exiting the turbine, transition curved sections and external radial sections adjacent to the casing wall, the bottom of the turbulent chambers completely covers the space between the vertical partitions and the casing wall, the internal limiter and the edges are located on the inner line of the bottom with the overlapping of the curved sections of the vertical partitions with the formation of exit windows, above the exit windows of the turbulent chambers there are guide tubes formed by the body wall, curved and flat walls, characterized in that the inlet pipe is located in the upper part of the turbine, and the outlet - in the bottom, the turbine is made with the location of the suction blades on the upper side of the turbine with the removal of liquid from the turbine through the turbulators directly to the outlet pipe.