SU1583299A1

SU1583299A1 - Arrangement for stirring

Info

Publication number: SU1583299A1
Application number: SU884469275A
Authority: SU
Inventors: Владимир Данилович Лакиза; Виктор Никитич Кичкин; Владимир Александрович Панихидин
Original assignee: Институт Механики Ан Усср
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1988-08-01
Publication date: 1990-08-07

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл смешени и позвол ет упростить конструкцию, а также повысить надежность работы при снижении энергозатрат. Устройство дл смешени содержит бак 1, снабженный размещенным над крышкой 2 вибратором 7 со штоком 12. Крышка выполнена в виде кольца 2 и эластичной мембраны 3 с закрепленным по ее центру жестким переходником 4 с уплотнением 5 дл креплени штока 12. На нижнем конце штока посредством радиальных стоек 13 закреплен перфорированный стакан 14 с перфорированной крышкой 16, в котором расположен полый тор из упругого материала. Под крышкой закреплен перфорированный стакан 8 с тором 9, через центральное отверстие 17 которого свободно проходит шток. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.The invention relates to mixing devices and allows to simplify the design, as well as to increase the reliability of operation while reducing energy consumption. The mixing device comprises a tank 1 provided with a vibrator 7 with a rod 12 placed above the lid 2. The lid is made in the form of a ring 2 and an elastic membrane 3 with a rigid adapter 4 fixed to its center with a seal 5 for fastening the rod 12. At the lower end of the rod by means of radial Racks 13 secured a perforated cup 14 with a perforated lid 16, in which a hollow torus of resilient material is located. A perforated cup 8 with a torus 9 is fastened under the cover, through the central opening 17 of which the rod freely passes. 2 hp ff, 1 ill.

Description

Изобретение относится к устройствам для перемешивания систем жидкость—газ, жидкость—жидкость—газ, жидкость—твердое тело—газ и может быть использовано в строительной, химической, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности.The invention relates to devices for mixing liquid-gas, liquid-liquid-gas, liquid-solid-gas systems and can be used in the construction, chemical, microbiological, food and other industries.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы при снижении энергозатрат.The aim of the invention is to simplify the design and increase the reliability while reducing energy consumption.

На фиг. 1 показано устройство для смешения; на фиг. 2 — разрез А—А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a mixing device; in FIG. 2 — section A — A in FIG. 1.

Устройство для смешения содержит цилиндрический бак 1, имеющий герметично закрывающую его крышку 2 в виде кольца с эластичной мембраной 3, по центру которой герметично закреплен жесткий переходник 4 с уплотнением 5. На кольцеобразной крышке 2 в опорах 6 закреплен вибратор 7, установленный по центру бакаThe mixing device comprises a cylindrical tank 1 having a hermetically closing lid 2 in the form of a ring with an elastic membrane 3, in the center of which a rigid adapter 4 with a seal 5 is hermetically fixed. A vibrator 7 is mounted on the ring-shaped lid 2 in the bearings 6, mounted in the center of the tank

1. В последнем по вертикальной его оси у крышки 2 размещен верхний перфорированный цилиндрический стакан 8 с упругим газонаполненным тором 9, жестко закрепленный на опорах 10, установленных равномерно на внутренней поверхности бака 1. Подвижный элемент 11 вибратора 7 жестко соединен с вертикальным штоком 12, на нижнем конце которого с помощью радиальных стоек 13 закреплен у днища бака 1 нижний перфорированный цилиндрический стакан 14 с упругим газонаполненным тором 15. При этом торы 9 и 15 размещены в стаканах 8 и 14 с зазором 4— 5 мм, которые снабжены перфорированными крышками 16 с центральными отверстиями 17, соизмеримыми и выполненными соосно с отверстиями 18 в днищах стаканов 8 и 14 и центральными отверстиями 19 торов 9 и 15, а шток 12 закреплен в переходнике с уплотнением 5 и свободно пропущен через центральные отверстия 17— 19 стакана 8 и тока 9 соответственно. В верхней части бак 1 имеет смотровое окно 20' с мерной! риской 21 для контроля уровня жидкости. Бак 1 имеет также патрубки 22 и 23 соответственно для залива и слива смешиваемых жидкостей.1. In the latter, along its vertical axis, at the cover 2, there is an upper perforated cylindrical glass 8 with an elastic gas-filled torus 9, rigidly mounted on supports 10 mounted uniformly on the inner surface of the tank 1. The movable element 11 of the vibrator 7 is rigidly connected to the vertical rod 12, on the lower end of which, with the help of radial racks 13, is fixed at the bottom of the tank 1, the lower perforated cylindrical glass 14 with an elastic gas-filled torus 15. Moreover, the tori 9 and 15 are placed in the glasses 8 and 14 with a gap of 4-5 mm, which are equipped with perforated covers 16 with central holes 17, comparable and made coaxially with holes 18 in the bottoms of the glasses 8 and 14 and the central holes 19 of the tori 9 and 15, and the rod 12 is fixed in the adapter with a seal 5 and freely passed through the central holes 17-19 of the glass 8 and current 9, respectively. At the top of the tank 1 has a viewing window 20 'with a measured! Risk 21 for level control. The tank 1 also has nozzles 22 and 23, respectively, for filling and draining the mixed liquids.

Устройство для смешивания работает следующим образом.A device for mixing works as follows.

Бак 1 через патрубок 22 заполняют жидкостями, подлежащими смешению, до уровня, отмеченного мерной риской 21 на смотровом окне 20, что составляет 0,8—0,85 высоты бака 1. При этом верхний тор 9 будет погружен в жидкость на глубину 0,5—0,6 своей высоты. При этом торы и столб жидкости между ними образуют колебательную систему жидкость—газ, собственная частота которой зависит от количества газа в торах и высоты столба жидкости между ними. Включают вибратор 7, в качестве которого может быть использован вибростенд ВЭДС-10, и вибрационная нагруз4 ка от его подвижного элемента 11 посредством штока 12 передается нижнему стакану 14, который начинает совершать колебания в вертикальной плоскости с частотой, задаваемой вибратором 7, и амплитудой, равной амплитуде колебаний подвижного элемента 11. Вибрации стакана 14 передаются тору 15, размещенному с зазором внутри его, благодаря сжимаемости последнего происходит возбуждение его пространственных пульсаций. Затем, плавно увеличивая или уменьшая частоту возбуждения, задаваемую вибратором 7, обеспечивают настройку на резонансный режим пульсаций, соответствующий совпадению собственной частоты системы жидкость—газ и задаваемой частоты. Это сопровождается увеличением амплитуды пульсаций тора 15 в 6—7 раз по сравнению с амплитудой колебаний стакана 14, а также амплитуды колебаний столба жидкости, которые обеспечивают возбуждение интенсивных пространственных пульсаций верхнего тора 9. Пульсации газонаполненных торов представляют собой периодические (с частотой внешних вибраций) изменения его размеров, т. е. расширение и сжатие тора в соответствии с изменением знака динамического давления в жидкости. Поэтому торы размещены в перфорированных стаканах с зазором, немногим меньше его максимальной амплитуды пульсаций в резонансном режиме.The tank 1 through the nozzle 22 is filled with liquids to be mixed to the level marked by the measured risk 21 on the viewing window 20, which is 0.8-0.85 of the height of the tank 1. In this case, the upper torus 9 will be immersed in a liquid to a depth of 0.5 -0.6 of its height. In this case, the tori and the column of liquid between them form a liquid-gas oscillatory system, the natural frequency of which depends on the amount of gas in the tori and the height of the liquid column between them. The vibrator 7 is turned on, which the VEDS-10 vibrostand can be used, and the vibration load4 from its movable element 11 is transmitted via the rod 12 to the lower glass 14, which begins to oscillate in a vertical plane with a frequency set by the vibrator 7 and an amplitude equal to the amplitude of the vibrations of the movable element 11. The vibrations of the glass 14 are transmitted to the torus 15, placed with a gap inside it, due to the compressibility of the latter, its spatial pulsations are excited. Then, gradually increasing or decreasing the excitation frequency set by the vibrator 7, they provide tuning to the resonant pulsation mode corresponding to the coincidence of the eigenfrequency of the liquid-gas system and the set frequency. This is accompanied by an increase in the amplitude of pulsations of the torus 15 by a factor of 6–7 compared with the amplitude of vibrations of the cup 14, as well as the amplitudes of the vibrations of the liquid column, which provide excitation of intense spatial pulsations of the upper torus 9. The pulsations of gas-filled tori are periodic (with the frequency of external vibrations) changes its size, i.e., expansion and contraction of the torus in accordance with a change in the sign of the dynamic pressure in the liquid. Therefore, the tori are placed in perforated glasses with a gap slightly less than its maximum ripple amplitude in the resonant mode.

Возбуждение интенсивных резонансных пульсаций торов 9 и 15 обеспечивает грубое диспергирование жидкостей за счет их взаимодействия с внутренней поверхностью перфорированных стаканов 8 и 14. В условиях резонансных пульсаций торов 9 и 15 в жидкостях увеличивается в 3—4 раза гидродинамическое давление, приводящее к образованию кавитационных пузырьков вблизи пульсирующих торов, при всхлопывании которых происходит измельчение грубодиспергированных частичек жидкостей. Кроме того, одновременно с пульсациями упругие торы, свободно размещенные в цилиндрических стаканах, совершают осциллирующие движения — хаотические пространственные колебания относительно статического равновесия, сопровождающиеся микроударами торов о стенки стаканов. Такие микроудары способствуют диспергированию жидкости, а также образованию кавитацибнных пузырьков, что дополнительно обеспечивает повышение эффективности диспергирования жидкостей.The excitation of intense resonant pulsations of the tori 9 and 15 provides a rough dispersion of liquids due to their interaction with the inner surface of the perforated glasses 8 and 14. Under the conditions of resonant pulsations of the tori 9 and 15, the hydrodynamic pressure increases 3-4 times, leading to the formation of cavitation bubbles near pulsating tori, when soaked up, grinding of coarsely dispersed particles of liquids occurs. In addition, simultaneously with the pulsations, elastic tori freely placed in cylindrical glasses make oscillating movements — chaotic spatial oscillations with respect to static equilibrium, accompanied by micromassages of the tori against the walls of the glasses. Such microshocks contribute to the dispersion of the liquid, as well as the formation of cavitation bubbles, which further provides an increase in the efficiency of dispersion of liquids.

Интенсивное перемешивание всей массы жидкости в баке 1 обеспечивается возникающими в жидкостях пульсирующими струйными течениями, образующимися при выдавливании жидкостей торами 9 и 15 через мелкие и центральные отверстия 17 и 18 в стаканах 8 и 14. Кроме того, интенсивные колебания столба жидкости вызывают возбуждение больших хаотических колебаний свободной поверхности жидкости, сопровождаемых ее разрушением. При уровнях заполнения, равных 0,8—0,85 высоты бака 1, происходит полное разрушение ⁵газовой полости над свободной поверхностью на большое количество газовых пузырьков диаметром 2—3 мм, которые под действием вибрационных сил резко устремляются вниз к днищу бака 1. Затем под воздейст- 10 вием струйных течений и вибрационных сил совершают интенсивное хаотическое движение во всем объеме смешиваемых жидкостей, при этом совершая пульсирующие и осциллирующие движения, что при таком уровне заполнения бака способствует интенсификации процесса перемешивания во всем его объеме.Intensive mixing of the entire mass of liquid in the tank 1 is provided by pulsating jet flows arising in the liquids, which are formed when the tori 9 and 15 squeeze the liquids out through the shallow and central holes 17 and 18 in the glasses 8 and 14. In addition, intense oscillations of the liquid column cause large chaotic oscillations to be excited. free surface of the liquid, accompanied by its destruction. At filling levels equal to 0.8-0.85 of the height of the tank 1, there is a complete destruction of ^{5 of the} gas cavity above the free surface into a large number of gas bubbles with a diameter of 2-3 mm, which, under the action of vibrational forces, rush sharply down to the bottom of the tank 1. Then under the influence of jet flows and vibrational forces they make an intense chaotic movement in the entire volume of mixed liquids, while making pulsating and oscillating movements, which at this level of filling the tank helps to intensify the process of mixing of in its entirety.

Колебания стакана 14 у днища бака 1 и струя жидкости, распространяющаяся из 20 отверстия 17 стакана 14, порождают мощное течение, распространяющееся от центра днища к его периферии и далее по стенкам в верхние слои жидкостей, а взаимодействие колебаний эластичной мембраны 3, _ жестко связанной с колеблющимся штоком ^b12, и пульсирующей струи жидкости, выходящей из отверстия 17 верхнего стакана 8, также создает турбулентные течения, распространяющиеся вдоль крышки 2 и далее в нижние слои жидкостей, что позволяет 39 исключить образование застойных зон в таком устройстве.Oscillations of the glass 14 at the bottom of the tank 1 and the stream of liquid propagating from the 20 holes 17 of the glass 14 generate a powerful flow propagating from the center of the bottom to its periphery and further along the walls to the upper layers of the liquids, and the interaction of the vibrations of the elastic membrane 3 is rigidly connected oscillating rod ^b 12, and a pulsating jet of liquid exiting from the hole 17 of the upper glass 8, also creates turbulent flows propagating along the cover 2 and further into the lower layers of the liquids, which allows 39 to exclude the formation of stagnant zones in such a device.

Использование устройства для смешения с вибратором, непосредственно связанным с нижним тором, свободно размещенным в перфорированном цилиндрическом стакане, 35 позволяет упростить конструкцию предлага6 емого устройства и повысить его надежность, обеспечивая при этом высокую степень диспергирования обычно несмешиваемых жидкостей при снижении энергозатрат на 30—40%.The use of a device for mixing with a vibrator directly connected to the lower torus freely placed in a perforated cylindrical cup 35 allows us to simplify the design of the proposed device and increase its reliability, while ensuring a high degree of dispersion of usually immiscible liquids while reducing energy costs by 30–40%.

Claims

Claim

1. A device for mixing, containing a tank with a sealed lid, upper and lower hollow tori of elastic material of equal volumes, perforated cylindrical glasses in which the tori are placed, while their inner diameters are equal to the diameters of the Central holes of the glasses, characterized in that, for the purpose to simplify the design and increase reliability while reducing energy consumption, it is equipped with a vibrator with a rod located in the center of the tank above the lid, made in the form of a ring and an elastic membrane with a gesture fixed at its center with an adapter with a seal, and supports installed on the inner surface of the tank, on which a top glass with a torus is fixed at the lid, a lower glass with a torus is fixed on the lower end of the stem by means of radial racks, while the glasses are equipped with perforated covers, and the stem is rigidly fixed in the adapter with a seal and freely installed in the central hole of the upper glass and the inner hole of the torus.

2. The device according to π. 1, characterized in that the tank is equipped with nozzles for filling and draining liquids.

3. The device according to π. 1, characterized in that. that the tank in the upper part is equipped with a viewing window with a measured level risk.