SU1426628A2 - Кавитационный смеситель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к кавита- ционньтм смесител м и позвол ет интенсифицировать процесс смешени .Ка- витационный смеситель содержит корпус , в котором на обращенных одна к другой сторонах кольцевых перегоро-- док в периферийной их части вьтолне .ны кольцевые желоба, образующие между собой торообразную камеру. В центральной части перегородок выполнены углублени  в форме усеченного конуса, образующие между собой полость , сообщенную с торообразной камерой . При этом крыльчатки размещены в торообразной камере, а кронштейны - в сообщенной с ней полости. То- рообразна  камера выполнена с участками переменного поперечного сечени . Участки переменного сечени  могут быть образованы перегородками в форме диафрагм, закрепленных на поверхности камеры, или перегородками в , форме полуколец, расположенных на поверхности камеры поочередно по разные стороны от ее оси на рассто нии друг от друга. 4 з.п. ф-лы, 8 ил. с «б (Л

Description

4 1С

а а ю

Об

по

t

Изобретение относитс  к области перемешивани  в химической, нефтехимической и других Отрасл х промьш- ленности.

Целью изобретени   вл етс  интесификаци  процесса смещени .

На фиг,1 изображен предлагаемъй кавитадионный смеситель, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг,2; на фиг 4 - перегородки в виде диафрагм; на фиг, 5 - перегородки в форме полуколец, расположенных на по

; верхности камеры поочередно по разные jj временно  вл ющимс  средством подво20

25

35

стороны от ее оси на рассто нии друг от друга; на фиг, 6 - участки пере- MeHHtiro сечени , образованные плавно сопр женными чередующимис  сужени ми

и расширени ми камеры; на фиг. 7 - то же, образованные сопр женными чередующимис  конфузорами и диффузорами; на фиг, 8 - то же,, образованные винтообразной перегородкой, расположенной на поверхности камеры и имею- щей направление закрутки противоположное направлению вращени  потока. Кавитационный смеситель содержит корпус 1 с устройствами подвода и отвода среды - патрубками 2 и 3, внут- д ри которого размещен приводной вал 4, соединенный с двигателем 5. На валу 4 установлены кронштейны 6 с кавита- торами в виде крыльчаток 7, Корпус снабжен кольцевыми перегородками В, установленными между крыльчатками. При этом патрубки 2 размещены напротив крьшьчаток. Смеситель снабжен дополнительным приводным валом 9 с кронштейнами 6 и крьшьчатками 7, установленным соосно с валом 4 с возможностью , вращени  в противоположную сторону.

Вал 4 может быть вьтолнен в виде винта (не показано), а патрубки 2 установлены на корпусе тангенциально.

На обращенных друг к другу сторонах кольцевых перегородок 8 в периферийной их части вьтолнены кольцевые желоба, образующие между собой торо- образную камеру 10, а в центральной части - углублени  1 в форме усеченного конуса, образующие между собой полость 12, сообще шую с торообраз- ной камерой. Крыльчатки 7 размещены в торообразной камере 10, а кроштей- иы - в сообщенной с ней полости 12, Крыльчатки 7 снабжены размещенными снаружи конфузорами 13 и р сположе40

45

50

55

ны в узкой части последних. На валах 4 и 9 закреплены рычаги 14, размещенные в плоскости вращени  кронштейнов 6 и снабженные установленными на их свободных концах телами 15 вращени  с плоской лобовой поверхностью 16. Рычаги 14 снабжены средством 17 их углового перемещени  в плоскости вращени , включающим т ги 18 и 19, шар- нирно соединенные с кронштейном 6 и рычагом 14, вторые концы т г соединены со штоком 20, Второй конец привода 21 соединен с приводным валом, одно0

5

5

д

0

5

0

5

да управл ющего сигнала на привод 21.

Валы 4 и 9 соединены между собой посредством конической зубчатой передачи 22, Обтекатель 23 служит дл  уменьшени  гидравлического сопротивлени  .

Торообразна  камера 10 выполнена с участками переменного поперечного сечени . Данные участки могут быть образованы перегородками в виде диафрагм 24, закрепленных на поверхности камеры.

Кроме того, участки переменного сечени  могут быть образованы перегородками в форме полуколец 25 расположенных на поверхности камеры поочередно по разные стороны от ее оси на рассто нии друг от друга.

Участки переменного сечени  могут быть образованы плавно сопр женными чередующимис  сужени ми и расширени ми камеры.

Участки переменного сечени  могут быть образованы винтообразной перегородкой 26, расположенной на поверхности камеры и имеющей направление закрутки, противоположное направлению вращени  потока.

Выполнение внутренней поверхности торообразной камеры не гладкой, а с установленными в ней перегородками или профилированной оказывает тормоз щее действие на наход щуюс  в ней жидкость, что приводит к значительному увеличению относительной скорости кавитатора и перемешиваемой жидкости. Кроме того, в торообразной камере создаетс  пульсационный режим течени , способствующий зарождению и развитию кавитационных пузырьков . Это позвол ет интенсифицировать процесс перемешивани , а также уменьшить скорость вращени  кавитатора , что упрощает конструкцию и снижает энергозатраты.

Кавитационный смеситель работает следующим образом.

Смешиваемые жидкости попадают в патрубки 2, откуда жидкость попадает в корпус 1, в котором движутс  крьшьчатки 7, приводимые в движение

с  за кавитаторами 7, схлопьгеаютс  с образованием кумул тивной микроструйки в хвостовой части каверны; микроструйки прошивают жидкость,при этом происходит смешение.

При ударе кумул тивной струйки в слой жидкости, смачивающей лобовую поверхность 16 тела 15, эффективнос

кроищтейнами 6, Скорость движени  из- ю обработки увеличиваетс  в 5-6 раз.

мен ют как изменением скорости вращени  двигател  5 так, и выбором длины кронштейна 6, добива сь такой скорости движени  кавитаторов, чтобы образующиес  при их движении кольцевые камеры имели заданную длину. При поступлении смешиваемых жидкостей в камеры 10 они подвергаютс  воздействию кавитационных пузырьков в течение длительного времени, поскольку корпус 1 может содержать значительное количество кольцевых камер с движущимис  между ними кавитаторами.

Использование в качестве кавитато ра конфузоров 13 позвол ет дополнительно разгон ть поток жидкости до более высоких скоростей, что обеспечивает увеличение количества кавитационных пузырьков и, как следствие, интенсификацию перемешивани , а также снижение скорости вращени  кронштейнов и, как следствие, уменьшение материалоемкости.

Размещение внутри конфузора в его узкой части крьшьчатки позвол ет закручивать поток, что увеличивает длину камеры. Торообразна  камера 10 позвол ет уменьшить проскальзывание жидкости мимо крыльчаток, что уменьшает размеры мертвых зон и при этом повышает однородность смеси. Уменьшение зазора между корпусом 1 и кавитаторами позвол ет достигать кави- тационного режима при уменьшении скорости вращени  кавитаторов на 35-40%

Наличие углублений 11 в форме усеченного конуса, образующих полость, сообщенную с камерой 10, позвол ет уменьшить паразитный отток жидкости из объема тора; за счет сужени  скорость жидкости, поступающей в объем тора, увеличиваетс , что улучшает процесс смешени  компонентов.

Размещение рычагов 14, снабженных телами 15 вращени  в плоскости вращени  кронштейнов позвол ет повысить эффективность использовани  энергии схлопывани  микропузырьков, Кавита- ционные микропузырьки, образовавшие

е

1А26628

с  за кавитаторами 7, схлопьгеаютс  с образованием кумул тивной микроструйки в хвостовой части каверны; микроструйки прошивают жидкость,при этом происходит смешение.

При ударе кумул тивной струйки в слой жидкости, смачивающей лобовую поверхность 16 тела 15, эффективнос

0

5

0

j

5

0

0

5

причем эффективность такого воздействи  в большей мере не зависит от в зкости смеси, что позвол ет использовать смеситель дл  смешени  жидкостей с в зкостью более 300 сСт.

В нижней части корпуса 1 жидкость закручиваетс  центробежными силами в противоположную по отношению к движению жидкости в верхней части камеры 1 сторону. Применение дополнительного приводного вала 9 с противоположным направлением вращени  позвол ет интенсифицировать процесс смешени  за счет турбулизации потока жидкости в нижней и верхней част х корпуса 1.

Подача смешиваемых жидкостей в корпус 1 через тангенциально подсоединенные патрубки 2 также позвол ет уменьшить гидравлические потери,так как при этом движущиес  крыльчатки оказывают меньшее сопротивление входному потоку жидкости.

Экспериментально установлено,что интенсификаци  процесса кавитациоиио- го перемешивани  может быть достигнута при наложении на кавитационную полость дополнительных пульсаций. Это достигаетс  выполнением торообраз- ной камеры с участками переменного поперечного сечени . Установка перегородок в виде диафрагм измен ет величину давлени  при прохождении ка- витатором зоны установки перегородок, что способствует возникновению пульсаций давлени , а следовательно, раэ- витию кавитационного течени  и интенсифицирует процесс перемешивани . Кроме того, участки переменного аопе- речного сечени  обеспечивают уменьшение раскручивани  жидкости в торооб- разной камере и увеличение относительной скорости между жидкостью и кавитаторами.

Установка перегородок в виде диаф рагм, закрепленных иа поверхности то- рообразной камеры, обеспечивает колебание амплитуды пульсаций давлени , что улучшает процесс перемещени .

Установка перегородок в форме полуколец , расположенных на поверхности камеры поочередно по разные стороны от ее оси на рассто нии друг от друга, обеспечивает кроме пульсаций давлени  возникновение вихревых зон, что улучшает перемепгавание.

Участки переменного сечени  образованные плавно сопр женными чередующимис  сужени ми и расширени ми, ;обеспечивают, кроме того, наименьшую 1 величину гидравлического сопротивле- Iни  и, следовательно, меньшую мощ- |ность привода.I Участки переменного сечени , об- :разЬванные винтообразной перегород- :кой, расположенной на поверхности ;камеры и имеющей направление закрут- 1ки, противоположное направлению вра- 1щени  потока, обеспечивают частич- 1ную подачу жидкости в сторону, проти ;воположную направлению вращени  кронштейнов, что приводит к увеличению относительной скорости жидкости :и кавитаторов, возникновению больших Iкасательных напр жений и улучшает перемешивание. Кроме того, это поз- ;вол ет увеличить кратность обработ- |ки жидкости. .

Применение изобретени  позвол ет интенсифицировать процесс перемешиг вани  за счет создани  возможности обтекани  кавитатора в стесненных услови х, В этом случае весь объем жидкости взаимодействует с кавита- тором, что увеличивает полезное дей- :ствие последнего. Скорость вращени 

кавитатпра, необходима  дл  создани  кавитационного режима течени , существенно снижаетс , что упрЪщает кон- струкцию и снижает энергозатраты.

Claims (3)

1. Кавитационный смеситель по

авт.св. № 1369780, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса смешени , торооб- разна  камера выполнена с участками переменного поперечного сечени .

2. Смеситель по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что участки переменного сечени  образованы перегородками р форме диафрагм, закрепленных на поверхности камеры.

3. Смеситель по п. 1, .о т л и -. чаЮ Щийс  тем, что участки переменного сечени  образованы перегородками в форме полуколец, расположенных на поверхности камеры поочередно по разные стороны от ее оси на рассто нии друг от друга,

А, Смеситель по п.1, отличающийс  тем, что, участки переменного сечени  образованы плавно сопр женными чередующимис  сужени ми и расширени ми камеры,

5, Смеситель поп,1, отличающийс  тем, что участки переменного сечени  образованы винтообразной перегородкой, расположенной на поверхности камеры и имеющей направление закрутки, противоположное направлению вращени  потока.

(fJUS. /

(pu.l

6-6

13

фие.З

24

iO

(pUQ.

25

. tpus.6

ft

Я

10

26.