WO2012096589A1 - Комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа - Google Patents

Комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа Download PDF

Info

Publication number
WO2012096589A1
WO2012096589A1 PCT/RU2011/000028 RU2011000028W WO2012096589A1 WO 2012096589 A1 WO2012096589 A1 WO 2012096589A1 RU 2011000028 W RU2011000028 W RU 2011000028W WO 2012096589 A1 WO2012096589 A1 WO 2012096589A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mixer
activator
mixers
spiral
specified
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/000028
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Юрий Валентинович ВОРОБЬЁВ
Вячеслав Борисович ТЕТЕРЮКОВ
Original Assignee
Vorobyev Yury Valentinovich
Teteryukov Vyacheslav Borisovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vorobyev Yury Valentinovich, Teteryukov Vyacheslav Borisovich filed Critical Vorobyev Yury Valentinovich
Priority to PCT/RU2011/000028 priority Critical patent/WO2012096589A1/ru
Publication of WO2012096589A1 publication Critical patent/WO2012096589A1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/432—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa
    • B01F25/4323—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa using elements provided with a plurality of channels or using a plurality of tubes which can either be placed between common spaces or collectors
    • B01F25/43231—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa using elements provided with a plurality of channels or using a plurality of tubes which can either be placed between common spaces or collectors the channels or tubes crossing each other several times
    • 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
    • B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
    • B01F25/441—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits
    • B01F25/4415—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the slits being formed between the helical windings of a spring-like construction or by deforming a spring
    • 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
    • B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
    • B01F25/452—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces
    • B01F25/4521—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through orifices in elements, e.g. flat plates or cylinders, which obstruct the whole diameter of the tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
    • B01F33/821—Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles

Definitions

  • the invention relates to static mixing devices containing several sequentially located mixers of a different mode of action and relates to the field of mixing liquid-phase systems, including being a dispersion medium and a dispersed phase, as well as to the field of directional activation of the properties and recombination of these systems.
  • Screw elements which are made of a thin flat plate by twisting in the left or right directions, in particular US 3286992, US 3643927, GB 1413825, SU 504549 and SU 804464. Screw elements can be located on the surface of the tube , shaft or shaft, US 4049241 and US 3794300.
  • Static mixers with intermediate chambers are also widespread. Mixing in them is carried out by creating a sharp expansion and narrowing of the space inside the cylindrical body, causing a change in the flow rate and the appearance of enhanced vortex formation associated with separation of the flow from the walls, US 3404869, US 352391, CZ 214380, SU 103903.
  • Static mixers are also widely used, in which elements from mutually perpendicular plates oriented along a cylindrical body and constituting a spatial lattice ensure the separation of liquids into separate jets and their movement through complex channels where they are repeatedly crushed, US 3620106.
  • some types of mixers can be used to activate liquids and solutions.
  • a magnet or an electromagnet that creates a magnetic field is built into the design of such an activator mixer, RU 2085277, RU 2275956, RU 2224586, RU 2325223.
  • faucets In addition to these mixers, s mixers with corrugated elements, tubular mixers, vortex mixers with teardrop-shaped elements, and turbulent inserts (injection and ejection) have gained distribution.
  • the rare types of faucets include faucets, which are based on the use of:
  • acoustic resonance e.g. SU 909430 and SU 775514:
  • a laser beam for example, RU 173210
  • - cavitation for example, RU 2202406
  • - transmission of electric current for example, SU 1780822, RU 2205681, RU 2094106;
  • Mixing is carried out in an apparatus with successively located mixing zones, called static, kinematic and dynamic.
  • the latter is carried out in a rotary-pulsation apparatus, which does not apply to static mixers.
  • the mixer has three sections. In the first section, the flow encounters a static obstacle, for example, in the form of inclined at a different angle partitions.
  • the rotational component of the flow is amplified by means of blades mounted on the shaft of the rotor-pulsation apparatus and supplying the mixture flow to the gap of the rotating rotor relative to the stator.
  • the disadvantage of the prototype is the low degree of homogeneity when mixing the dispersion medium and the dispersed phase, and for a separately processed liquid medium, the absence of the necessary activation and recombination systems, leading to the breaking of intermolecular bonds due to van der Waal forces.
  • the present invention is based on the solution of the technical problem of obtaining a high degree of homogeneity when mixing a dispersion medium and a dispersed phase, and for a separately processed liquid medium, providing activation and recombination, leading to the breaking of intermolecular bonds due to van der Waals forces, by mechanical impact with high specific energy intensity on liquid-phase systems and the creation of a highly developed interphase surface.
  • the solution to this problem can be obtained by passing flows of mixed liquid-phase systems or a single liquid medium through mixers with various methods of exposure that reproduce the complex movement of elementary volumes, accompanied by the distribution of colliding molecules in relative energies.
  • the first mixer is configured to perform a kinematic action leading to quasi-shock exposure
  • the second mixer is configured to implement cavitation
  • the third mixer is located with Strongly dividing the total liquid flow into small overlapping jets and together these three kinds of mixers operate as an active function of mixing and structuring function by impairing initial intermolecular interaction due to Van der Waals forces.
  • the first mixer can realize the kinematics and dynamics of complex motion, creating a quasi-shock effect on the liquid medium, while it consists of the first and second cylindrical spirals having a mutually opposite direction of winding, and the first spiral is in the second spiral, with a small clearance installed inside the first spiral a rod having an annular protrusion, on which the first and second spirals are supported by one end side, and the second spiral, which is external with respect to the first spiral, is inserted into of cylindrical housing with a small clearance possible.
  • the second mixer may consist of the specified guide rod and the intermediate chamber, while the specified guide rod has a step-conical configuration, and one step is a cylindrical guide with a diameter slightly smaller than the inner diameter of the specified first spiral, the second step has a diameter slightly smaller than the inner diameter of the specified case and the third step has the shape of a cone with a diameter of the base smaller than the diameter of the second stage, and in the second stage, partially extending beyond the first stage, in a circle that is The boundary between the first and second spirals indicated is made with holes designed to create a pressure drop when the liquid flows from the first mixer into the intermediate chamber.
  • the third plate-type mixer may consist of elements in the form of combs with teeth bent in opposite directions to a certain angle and assembled in such a way that together these elements form a three-dimensional grid with slots offset by the width of the teeth.
  • the housing may have hermetically sealed end caps with fittings, while the internal cavity of the housing is divided into two cylindrical sections, realizing the possibility of setting the first and third mixers with different external diameters, and has annular protrusions serving as stops for the specified guide rod of the second mixer, and a cover with side of the first mixer during installation has the ability to translate with subsequent fixing in one of the ways.
  • the applicant has not identified sources containing information about technical solutions identical to the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "Novelty"("N").
  • the implementation of the distinguishing features of the invention provides important new properties of the object.
  • the principles of mixing and activation incorporated in the proposed combined mixer-activator, are as follows.
  • a complex flow movement occurs, realizing the normal, tangential, relative and Coriolis acceleration components, and at the same time, the corresponding inertia forces (kinematic zone).
  • the second mixer vortex formation and cavitation occur.
  • the third mixer the final crushing of the stream into miniseries and drops is carried out, the diameter of which is 5 microns or less, which achieves a high degree of homogeneity.
  • the applicant has not identified sources that would contain information about the influence of the distinguishing features of the invention on the achieved technical result.
  • the specified new property of the object determines, according to the applicant, the invention meets the criterion of "Inventive step” (IS).
  • FIG. 1 is a diagram of a combined static mixer-activator
  • FIG. 2 a, b - an example of a crossed grid.
  • sections I, II, III are located in a cylindrical housing 1 having a stepped inner surface.
  • Section 1 is located at the entrance to the device. It contains a mixer, consisting of two screw elements 2 and 3.
  • the screw element 2 is adjacent to the cylindrical surface of the housing 1 and has a right-handed or left-handed winding. Inside the screw element 2 is a screw element 3 having, respectively, left-side or right-side winding. Between the turns of the screw elements 2 and 3 there is as small a gap as possible.
  • In the cylindrical insert 5 there are channels 7, the centers of the inlet openings of which are located in the gap between the turns of the screw elements 2 and 3.
  • the channels 7 can be located along the axis of the housing 1 or at an angle to this axis.
  • the cylindrical insert 5 refers to section II, which also includes an intermediate chamber 8.
  • a mixer 9 composed of intersecting lattices 10, forming a spatial system of channels, performing the separation and reunion of flows, resulting in an effective mixing of the dispersion medium and the dispersed phase with multipoint mass transfer at the molecular level.
  • An example of a crossed grid 10 is shown in FIG. 2 a, b.
  • a characteristic feature of the grill 10 is the presence of teeth bent in different directions so that there are gaps between the teeth and the width of the gaps between the teeth bent to one side would be equal to the width of the teeth bent to the other side and vice versa.
  • the mixer activator operates as follows.
  • the pump which is not shown in FIG. 1, mixes the liquid-phase systems to the input of section I and then randomly distributes them to the external and internal screw elements 2 and 3, respectively. Further movement of the liquid-phase systems distributed in this way is carried out in antiphase. which leads to multiple local quasi-shock processes leading to crushing and mixing of these systems.
  • a vortex zone is formed in front of the cylindrical insert 5, forming a pseudo-boiling layer.
  • the mixed liquid-phase systems enter the canals 7, in which the internal pressure increases, compressing the resulting drops. If drops fall into the intermediate chamber 8 of section II causes cavitation due to a sharp pressure drop and crushing of large droplets into droplets of smaller diameter. Cone 6 is designed for the directional movement of the resulting flows and eliminates the stagnant zone.
  • the droplet-containing streams are again divided into small jets, which move along broken slit-like ropes forming a spatial lattice.
  • Screw elements 2 and 3 can be made in the form of springs with left and right winding. Depending on the density and viscosity of the mixed media, it is advisable to change the winding pitch.
  • regulation is carried out using the end cap 1 1 located at the entrance to the mixer-activator, which has a thread, and by means of a corresponding thread in the housing 1 can be moved in the axial direction.
  • the second end cover 12 located at the outlet of the treated medium from the mixer-activator may be blind or also mounted on the thread. Furthermore, said lid 12 has a neutral cone-shaped recess for forming an outlet flow.
  • the assembly of the mixer installed in section III may be a prefabricated of the elements shown in FIG. 2 a, b or executed by well-known patents.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)

Abstract

Изобретение относится к статическому смесителю-активатору для многофазных систем и может использоваться для механического воздействия на структуру указанных систем или отдельно взятой жидкой среды. Смеситель содержит три последовательно установленных смесителя различного принципа действия. Первый смеситель осуществляет кинематическое действие, второй кавитационное действие, третий смеситель разделяет общий поток жидкости на малые пересекающиеся струи. В совокупности указанные смесители выполняют как функцию активного смешения, так и структурирующую функцию за счет нарушения исходного межмолекулярного взаимодействия. Технический результат состоит в повышении степени гомогенности жидкофазной системы.

Description

Комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа Область техники
Изобретение относится к статическим смесительным устройствам, содержащим несколько последовательно расположенных смесителей различного способа действия и относится к области смешения жидкофазных систем, в том числе являющихся дисперсионной средой и дисперсной фазой, а также к области направленной активации свойств и рекомбинации указанных систем.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время актуальным является достижение повышения эффективности смешения и структурирования, в результате которого молекулы и молекулярные цепи приобретают такую пространственную конфигурацию, которая обеспечивает более полное окисление кислородом. Часто это осуществляется посредством одного какого-либо типа статического смесителя, что требует доводки его конструктивных и технологических параметров применительно к конкретным смешиваемым или активируемым жидкофазным системам; это является длительным и трудоёмким процессом.
Поэтому последовательное применение нескольких статических смесителей различных конструкций, расположенных в одном прямоточном корпусе, позволяет получить универсальный статический смеситель-активатор.
Существует несколько наиболее распространенных типов статических смесителей.
К ним, прежде всего, относятся смесители с винтовыми элементами, которые изготавливаются из плоской тонкой пластины посредством скручивания в левом или правом направлениях, в частности US 3286992, US 3643927, GB 1413825, SU 504549 и SU 804464. Винтовые элементы могут располагаться на поверхности трубки, вала или стержня, US 4049241 и US 3794300.
Также широко распространены статические смесители с промежуточными камерами. Перемешивание в них осуществляется за счет создания резкого расширения и сужения пространства внутри цилиндрического корпуса, вызывающих изменение скорости потока и возникновение усиленного вихреобразования, связанного с отрывом потока от стенок, US 3404869, US 352391 , CZ 214380, SU 103903.
Простым по конструкции, но не менее эффективным является статический смеситель, в котором промежуточные камеры разделены дисками с несколькими сквозными каналами, US 3582048.
Также широкое распространение получили статические смесители, в которых элементы из взаимно перпендикулярных пластин, ориентированных вдоль цилиндрического корпуса и составляющих пространственную решетку, обеспечивают разделение жидкостей на отдельные струи и их движение по сложным каналам, где они многократно дробятся, US 3620106.
Помимо прямого назначения некоторые типы смесителей могут применяться для активации жидкостей и растворов. Как правило, в конструкцию такого смесителя-активатора встраивается магнит или электромагнит, создающие магнитное поле, RU 2085277, RU 2275956, RU 2224586, RU 2325223. Существуют активаторы с магнитными элементами, осуществляющие одновременно магнитно-механическую обработку отдельно взятой жидкой среды.
Кроме указанных смесителей распространение получили s смесители с гофрированными элементами, трубчатые смесители, вихревые смесители с каплевидными элементами, с турбулизирующими вставками (инжекционные и эжекционные). К малораспространенным типам смесителей относятся смесители, в основу работы которых положено использование:
акустического резонанса, например, SU 909430 и SU 775514):
- лазерного луча, например, RU 173210;
- кавитации, например, RU 2202406; - пропускания электрического тока, например, SU 1780822, RU 2205681 , RU 2094106;
смешения с помощью трубки Вентури, например, RU2093257;
- смешения с помощью пористой вставки, например,
RU2132724).
Стремление увеличить эффективность малообъемных смесителей за счет усложнения их конструкций привело к появлению многих разновидностей смесительных элементов. Но такое решение указанной проблемы требует высокоточной и сложной технологии изготовления этих элементов и особенно минимизации имеющихся зазоров, например, RU 2323771 , RU 2261755, RU 2080164, RU 2325221.
Известен комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа для полярных и неполярных жидких сред, осуществляющий механическое воздействие на структуру указанных жидких сред или отдельно взятую среду и состоящий из трех видов последовательно расположенных смесителей, RU2266776. Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.
Смешение осуществляют в аппарате с последовательно расположенными зонами смешения, названными статической, кинематической и динамической. Последнюю осуществляют в роторно-пульсациояном аппарате, который не относится к статическим смесителям. В соответствии с этим смеситель имеет три секции. В первой секции поток встречает статическое препятствие, например, в виде наклонных под другим углом перегородок. Во второй секции усиливается вращательная составляющая движения потока посредством лопастей, установленных на валу роторно-пульсационного аппарата и подающих поток смеси в зазор вращающегося ротора относительно статора.
Недостатком прототипа является малая степень гомогенности при смешении дисперсионной среды и дисперсной фазы, а для отдельно обрабатываемой жидкой среды - отсутствие необходимой системы активации и рекомбинации, приводящих к разрыву межмолекулярных связей, обусловленных Ван-д ер-Ваал ьсовыми силами.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи получения высокой, степени гомогенности при смешении дисперсионной среды и дисперсной фазы, а для отдельно обрабатываемой жидкой среды - обеспечения активации и рекомбинации, приводящих к разрыву межмолекулярных связей, обусловленных Ван-д ер-Ваальсовыми силами, путем осуществления механического воздействия с высокой удельной энергоёмкостью на жидкофазные системы и создания высоко развитой межфазной поверхности.
Применительно к статическим смесителям решение этой задачи можно получить пропусканием потоков смешиваемых жидкофазных систем или отдельно взятой жидкой среды через смесители с различными способами воздействия, воспроизводящими сложное движение элементарных объемов, сопровождающееся распределением сталкивающихся молекул по относительным энергиям.
Согласно изобретению, в комбинированном смесителе- активаторе прямоточного типа для полярных и неполярных жидких сред, осуществляющем механическое воздействие на структуру указанных жидких сред или отдельно взятую среду и состоящем из трех видов последовательно расположенных смесителей, первый смеситель выполнен с возможностью осуществления кинематического действия, приводящего к квазиударному воздействию, второй смеситель выполнен с возможностью осуществления кавитационного воздействия, третий смеситель расположен с возможностью разделения общего потока жидкости на малые пересекающиеся струи и в совокупности указанные три вида смесителей выполняют как функцию активного смешения, так и структурирующую функцию за счет нарушения исходного межмолекулярного взаимодействия, обусловленного Ван-дер- Ваальсовыми силами. Первый смеситель может реализовать кинематику и динамику сложного движения, создающую квазиударное воздействие на жидкую среду, при этом он состоит из первой и второй цилиндрических спиралей, имеющих взаимно противоположное направление навивки, и первая спираль находится во второй спирали, внутри первой спирали установлен с малым зазором направляющий стержень, имеющий кольцевой выступ, на который опираются одной торцевой стороной первая и вторая спирали, и вторая спираль, являющаяся внешней по отношению к первой спирали, вставлена в цилиндрический корпус с возможно малым зазором. Второй смеситель может состоять из указанного направляющего стержня и промежуточной камеры, при этом указанный направляющий стержень имеет ступенчато- конусную конфигурацию, и одна ступень является цилиндрической направляющей с диаметром, несколько меньшим внутреннего диаметра указанной первой спирали, вторая ступень имеет диаметр, несколько меньший внутреннего диаметра указанного корпуса и третья ступень имеет форму конуса с диаметром основания, меньшим диаметра второй ступени, и во второй ступени, частично выходящей за пределы первой ступени, по окружности, являющейся границей между указанными первой и второй спиралями, выполнены отверстия, предназначенные для создания перепада давления при перетекании жидкой среды из первого смесителя в промежуточную камеру. Третий смеситель пластинчатого типа может состоять из элементов в виде гребенок с отогнутыми в противоположных направлениях на некоторый угол зубьями и собранных таким образом, что в совокупности указанные элементы образуют объемную решетку со смещенными на ширину зубьев прорезями. Корпус может иметь герметично закрепленные торцевые крышки с штуцерами, при этом внутренняя полость корпуса разделена на два цилиндрических участка, реализующих возможность постановки первого и третьего смесителей с разными внешними диаметрами, и имеет кольцевые выступы, служащие упорами для указанного направляющего стержня второго смесителя, и крышка со стороны первого смесителя при установке имеет возможность поступательного перемещения с последующим закреплением одним из способов. Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «Новизна» («N»).
Реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает важные новые свойства объекта. Принципы смешения и активации, заложенные в предлагаемом комбинированном смесителе-активаторе, заключаются в следующем. В первом смесителе происходит сложное движение потока, реализующее нормальную, тангенциальную, относительную и кориолисову составляющие ускорения, а вместе с тем соответствующие силы инерции (кинематическая зона). Во втором смесителе происходит вихреобразование и кавитация. В третьем смесителе осуществляется окончательное дробление потока на министруи и капли, диаметр которых составляет 5 микрон и менее, чем достигается высокая степень гомогенности.
Заявителем не выявлены источники, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанное новое свойство объекта обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «Изобретательский уровень» (IS).
Краткое описание чертежей В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием примеров его осуществления со ссылками на чертежи, на которых изображено: на фиг. 1 - схема комбинированного статического смесителя- активатора;
на фиг. 2 а,б - пример перекрещивающейся решетки. Лучший вариант осуществления изобретения
В цилиндрическом корпусе 1 , имеющем ступенчатую внутреннюю поверхность, расположены секции I, II, III.
Секция 1 расположена на входе в устройство. В ней находится смеситель, состоящий из двух винтовых элементов 2 и 3. Винтовой элемент 2 прилегает к цилиндрической поверхности корпуса 1 и имеет навивку правостороннюю или левостороннюю. Внутри винтового элемента 2 находится винтовой элемент 3, имеющий, соответственно, левостороннюю или правостороннюю навивку. Между витками винтовых элементов 2 и 3 имеется по возможности малый зазор. Внутри винтового элемента 3 также с малым зазором проходит цилиндрический стержень 4, выполненный заодно с цилиндрической вставкой 5, имеющей со стороны, противоположной стержню 4, конус 6. В цилиндрической вставке 5 выполнены каналы 7, центры входных отверстий которых располагаются в зазоре между витками винтовых элементов 2 и 3. Каналы 7 могут располагаться вдоль оси корпуса 1 или под углом к этой оси.
Цилиндрическая вставка 5 относится к секции II, включающей также промежуточную камеру 8.
После промежуточной камеры 8 следует секция III, внутри которой установлен смеситель 9, составленный из перекрещивающихся решеток 10, образующих пространственную систему каналов, осуществляющую разделение и воссоединение потоков, в результате чего происходит эффективное смешение дисперсионной среды и дисперсной фазы с многоточечным массообменном на молекулярном уровне. Пример перекрещивающейся решетки 10 показан на Фиг. 2 а, · б. Характерной особенностью решетки 10 является наличие зубьев, отогнутых в разные стороны так, чтобы между зубьями были щели и ширина щелей между зубьями, отогнутыми в одну сторону, была бы равна ширине зубьев, отогнутых в другую сторону и наоборот.
Существенным является также, чтобы все зазоры между узлами смесителей и корпусом 1 были настолько малыми, чтобы осуществлялись сдвиги между молекулярными слоями.
Смеситель-активатор действует следующим образом.
Насосом, который на фиг.1 не показан, смешиваемые жидкофазные системы подаются на вход секции I и далее произвольно распределяются по внешнему и внутреннему винтовым элементам соответственно 2 и 3. Дальнейшее движение распределенных указанным образом жидкофазных систем осуществляется в противофазс. что приводит к множественным локальным квазиударным процессам, приводящим к дроблению и смешению указанных систем. В конце секции I перед цилиндрической вставкой 5 образуется вихревая зона, формирующая псевдокипящий слой.
Далее смешиваемые жидкофазные системы поступают в каначы 7, в которых повышается внутреннее давление, сжимающее образующиеся капли. При попадании капель в промежуточную камеру 8 секции II возникает кавитация вследствие резкого перепада давления и дробление крупных капель на капли меньшего диаметра. Конус 6 предназначен для направленного движения образующихся потоков и ликвидирует застойную зону. В секции III вновь происходит разделение каплесодержащих потоков на мелкие струи, которые движутся по ломанным щелевидным канатам, образующим пространственную решетку.
В итоге создаются условия для дробления длинных молекулярных цепей на более короткие, а 'тяжелые молекулярные цепи разделяются на более легкие. В итоге кроме смешивания происходит активация жидкофазных систем выражающаяся, в том числе, в равномерном распределении тяжелых и легких молекулярных цепей на выходе из секции III.
Прохождение смешиваемых жидкофазных систем через смесители, установленные в секциях I и III, воспроизводит динамический режим, при котором происходит превращение отдельных молекул или комплексов сталкивающихся молекул из начального i-ro квантового состояния во все конечные f состояния. Они могут быть как незначительными, так и существенными, приводящими к заметным изменениям качества продукта. Существенным является также то, что при прохождении потоков через указанные смесители может возникнуть неустойчивое стационарное состояние, приводящее к автоколебаниям. Этому также способствует пульсирующая работа подающих насосов.
Винтовые элементы 2 и 3 могут быть выполнены в виде пружин с левой и правой навивкой. В зависимости от плотности и вязкости смешиваемых сред целесообразно менять шаг навивки. В рассматриваемом смесителе-активаторе регулирование осуществляется с помощью торцевой крышки 1 1 , расположенной на входе в смеситель-активатор, которая имеет резьбу, и посредством соответствующей резьбы в корпусе 1 может перемещаться в осевом направлении. Вторая торцевая крышка 12, расположенная на выходе обработанной среды из смесителя-активатора может быть глухой или также установленной на резьбе. Кроме того, указанная крышка 12 имеет нейтральную конусообразную выемку для формирования потока на выходе.
Узел смесителя, установленного в секции III может быть сборным из элементов, изображенным на фиг. 2 а, б или исполненным по известным патентам.
Промышленная применимость
Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость» (IA).

Claims

Формула изобретения
1. Комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа для полярных и неполярных жидких сред, осуществляющий механическое воздействие на структуру указанных жидких сред или отдельно взятую среду и состоящий из трех видов последовательно расположенных смесителей, отличающийся тем, что первый смеситель выполнен с возможностью осуществления кинематического действия, приводящего " к квазиударному воздействию, второй хмеситель выполнен с возможностью осуществления кавитационного воздействия, третий смеситель расположен с возможностью разделения общего потока жидкости на малые пересекающиеся струи, и В' совокупности указанные три вида смесителей выполняют как функцию активного смешения,, так и структурирующую функцию за счет нарушения исходного межмолекулярного взаимодействия, обусловленного Ван-дер-Ваальсовыми силами.
2. Смеситель-активатор по п.1, отличающийся тем, что первый смеситель реализует кинематику и динамику сложного движения, создающую квазиударное воздействие на жидкую среду, и состоит из первой и второй цилиндрических спиралей, имеющих взаимно противоположное направление навивки, и первая спираль находится во второй спирали, внутри первой спирали установлен с малым зазором направляющий стержень, имеющий кольцевой выступ, на который опираются одной торцевой стороной первая и вторая спирали, и вторая спираль, являющаяся внешней по отношению к первой спирали, вставлена в цилиндрический корпус с возможно малым зазором.
3. Смеситель-активатор по п.1 , отличающийся тем ч т о второй смеситель состоит из указанного направляющего стержня и промежуточной камеры, и указанный направляющий стержень имеет ступенчато-конусную конфигурацию, и одна ступень является цилиндрической направляющей с диаметром, несколько меньшим внутреннего диаметра указанной первой спирали, вторая ступень имеет диаметр, несколько меньший внутреннего диаметра указанного корпуса, и третья ступень имеет форму конуса с диаметром основания, меньшим диаметра второй ступени, и во второй ступени, частично выходящей за пределы первой ступени, по окружности, являющейся границей между указанными первой и второй спиралями, выполнены отверстия, предназначенные для создания перепада давления при перетекании жидкой среды из первого смесителя в промежуточную камеру.
4. Смеситель-активатор по п.1 , отличающийся тем, что третий смеситель пластинчатого типа состоит из элементов в виде гребенок с отогнутыми в противоположных направлениях на некоторый угол зубьями и собранных таким образом, что в совокупности указанные элементы образуют объемную решетку со смещенными на ширину зубьев прорезями.
5. Смеситель-активатор поп.1, отличающийся тем, что корпус имеет герметично закрепленные торцевые крышки с штуцерами, и внутренняя полость корпуса разделена на два цилиндрических участка, реализующих возможность постановки первого и третьего смесителей с разными внешними диаметрами, и имеет кольцевые выступы, служащие упорами для указанного направляющего стержня второго смесителя, и крышка со стороны первого смесителя при установке имеет возможность поступательного перемещения с последующим закреплением одним из способов.
PCT/RU2011/000028 2011-01-12 2011-01-12 Комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа WO2012096589A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2011/000028 WO2012096589A1 (ru) 2011-01-12 2011-01-12 Комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2011/000028 WO2012096589A1 (ru) 2011-01-12 2011-01-12 Комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012096589A1 true WO2012096589A1 (ru) 2012-07-19

Family

ID=46507316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000028 WO2012096589A1 (ru) 2011-01-12 2011-01-12 Комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012096589A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108355568A (zh) * 2018-04-23 2018-08-03 湖南金能科技股份有限公司 一种被动式涡轮乳化机
WO2020026089A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 Chemical Empowering Ag Cavitation apparatus, configured to perform multiple simultaneous cavitations

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB900656A (en) * 1957-11-29 1962-07-11 Onderzoekings Inst Res Process and apparatus for the mixing of flowing gaseous liquid and/or granular mediawith the aid of stationary baffles
RU2158627C1 (ru) * 1999-03-23 2000-11-10 Южно-Уральский государственный университет Смеситель кавитационного типа
RU2223141C2 (ru) * 1998-09-02 2004-02-10 Энститю Франсэ Дю Петроль Устройство для сбора, распределения, смешивания или отвода нескольких текучих сред, разделительная колонна и способ выделения по меньшей мере одного соединения из смеси
RU2266776C1 (ru) * 2004-04-20 2005-12-27 Корецкий Адольф Степанович Способ приготовления эмульсии типа "вода в масле" и система его реализующая

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB900656A (en) * 1957-11-29 1962-07-11 Onderzoekings Inst Res Process and apparatus for the mixing of flowing gaseous liquid and/or granular mediawith the aid of stationary baffles
RU2223141C2 (ru) * 1998-09-02 2004-02-10 Энститю Франсэ Дю Петроль Устройство для сбора, распределения, смешивания или отвода нескольких текучих сред, разделительная колонна и способ выделения по меньшей мере одного соединения из смеси
RU2158627C1 (ru) * 1999-03-23 2000-11-10 Южно-Уральский государственный университет Смеситель кавитационного типа
RU2266776C1 (ru) * 2004-04-20 2005-12-27 Корецкий Адольф Степанович Способ приготовления эмульсии типа "вода в масле" и система его реализующая

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108355568A (zh) * 2018-04-23 2018-08-03 湖南金能科技股份有限公司 一种被动式涡轮乳化机
WO2020026089A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 Chemical Empowering Ag Cavitation apparatus, configured to perform multiple simultaneous cavitations

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2411087C1 (ru) Форсунка
EP1095696B1 (en) Apparatus and method for forming stabilized atomized microemulsions
JP4369999B2 (ja) 混合装置
RU2411074C1 (ru) Комбинированный статический смеситель-активатор
US20160175791A1 (en) Device for cavitational mixing
KR101980480B1 (ko) 나노 버블 생성 장치
EP3030343B1 (en) Cavitation apparatus for treatment of a fluid
EP2033706B1 (en) An emulsification apparatus
WO2012096589A1 (ru) Комбинированный смеситель-активатор прямоточного типа
KR101947084B1 (ko) 나노-마이크로 버블 생성기와 이를 이용한 기체 혼합 나노-마이크로 버블 발생장치
KR102571673B1 (ko) 분산 장치, 탈포 장치
KR101928149B1 (ko) 다단계 열 교환 교반 날개 방식의 연속식 고속 화학 반응기
RU2592801C1 (ru) Комбинированный статический смеситель-активатор
WO2019198225A1 (ja) 気泡生成装置
RU2550203C2 (ru) Комбинированный универсальный статический смеситель-активатор
US20120236678A1 (en) Compact flow-through nanocavitation mixer apparatus with chamber-in-chamber design for advanced heat exchange
JPH09276675A (ja) 気液接触装置
RU2371245C2 (ru) Реактор и кавитационный аппарат
RU2726488C2 (ru) Гидростабилизированное топливо, способ его получения и теплоэнергообменный реактор
JP4879232B2 (ja) 微細化混合装置
RU2336123C1 (ru) Пластинчатый многоканальный кавитационный реактор
RU2775588C1 (ru) Модульный статический смеситель-активатор
RU2344874C1 (ru) Способ диспергирования жидкостей, их смесей и взвесей твердых тел в жидкостях
KR20140113044A (ko) 스태틱 믹서 분산기
KR102322579B1 (ko) 스월 디퓨저

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11855804

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11855804

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1