СМЕСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ СМЕСЕЙ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, С ОДНОЙ ЖИДКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к области технологического оборудования для приготовления многокомпонентных растворов, эмульсий и суспензий с жидкой составляющей.
В настоящее время в связи с интенсификацией производства, в частности, в нефтепереработке и в нефтехимии важнейшим компонентом последнего становится, высокопроизводительное оборудование в основе которого использованы новейшие технологии, основанные на волновой технологии, нашедшие применение и в электрообессоливающих установках и в приготовлении моторных и трансмиссионных масел и получении битумов.
Смесительные устройства - один из наиболее распространенных видов, технологического оборудования, без которого в нефтепереработке и нефтехимии не обходится практически ни одна технологическая цепочка.
Поэтому к данному виду оборудования предъявляются особые требования по производительности, качеству продукта, многофункциональности применения.
Разработка новых видов такого оборудования, использующих принципиально новые технологии в настоящее время, особенно для России - принципиальная задача.
Известен большой класс смесителей (1) в основе работы которых лежит механическое воздействие на жидкую смесь создаваемые винтом по типу обычного бытового миксера.
Недостатками таких устройств являются невысокая производительность, невозможность достижения высоких показателей дисперсности смеси.
Известны смесители вибрационного типа (2), где для приготовления смеси используют колебания емкости с размещенной в ней жидкой смесью, установленной на вибрационном устройстве.
Недостатками таких устройств является:
- громоздкость и сложность конструкции;
- высокие энергозатраты на приготовление смеси;
- недостаточный уровень качества дисперсности смеси;
низкая производительность.
Известны смесители комбинированного типа - гидродинамические генераторы колебаний (3), где в жидкой среде, пропускаемой через них с определенной скоростью и давлением, дополнительно формируются колебания звуковой или ультразвуковой частоты, т.е. смешиваемая жидкая среда испытывает нагрузки как от просто механического перемещения, так и колебательного типа с определенной частотой, результатом чего является повышение эффективности смешивания компонентов с возможностью получения смесей с высокой степенью дисперсности.
Недостатками такого рода устройств являются снижение производительности и качества продукта при смене типа жидкой составляющей смеси, что требует обязательной перенастройки параметров скорости и давления жидкой среды, перемещаемой насосом и самого гидродинамического генератора колебаний, при смене жидкого компонента смеси.
Данное устройство (3) взято в качестве прототипа предложенного, как наиболее близкое к предлагаемому по технической сути и достигаемому техническому результату.
Задачей, которую авторы ставили перед собой, разрабатывая предложенное смесительное устройство, являлось повышение производительности устройства и расширение номенклатуры изготавливаемых смесей без ухудшения качества продукта.
Поставленная задача решена в устройстве, содержащем емкость для размещения компонентов, узлы загрузки компонентов и удаления готового продукта, узел формирования комбинированного физического воздействия на смешиваемые компоненты в виде, по меньшей мере, двух, установленных на некотором расстоянии друг от друга в емкости, гидродинамических генераторов колебаний с разными параметрами частоты колебаний проточной среды, подключенных к узлу прокачки смешиваемых компонентов.
Новыми существенными признаками предложенного устройства являются:
- выполнение узла формирования комбинированного физического воздействия на смешиваемые компоненты в виде, по меньшей мере, двух гидродинамических генераторов колебаний с разными параметрами частоты колебаний проточной среды;
- установка гидродинамических генераторов колебаний в емкости на некотором расстоянии друг относительно друга;
- подключение ГДГК к узлу прокачки смешиваемых компонентов.
В частных случаях реализации в устройстве:
- узел прокачки смешиваемых компонентов выполнен в виде гидромотора с регулятором числа оборотов, размещенного вне емкости, выход которого через регулируемую задвижку подсоединен к гидродинамическим генераторам колебаний, а вход - к отверстию слива из емкости;
- узел удаления готового продукта из емкости выполнен в виде отвода с запорным вентилем в трубопроводе между мотором и отверстием слива из емкости.
Новыми существенными признаками в частных случаях реализации устройства являются:
- выполнение узла прокачки смешиваемых компонентов в виде гидромотора с регулятором числа оборотов, размещенного вне емкости, выход которого через регулируемую задвижку подсоединен к гидродинамическим генераторам колебаний, а вход - к отверстию слива из емкости.
- выполнение узла удаления готового продукта из емкости в виде отвода с запорным вентилем в трубопроводе между мотором и отверстием слива из емкости.
По мнению авторов, несмотря на известность составляющих устройство узлов и элементов, предложенная новая его компоновка позволила повысить его производительность и расширить номенклатуру изготавливаемых смесей без ухудшения качества продукта, что позволяет считать новые вышеуказанные признаки существенными.
Предложенная конструктивная схема предложенного устройства представлена на прилагаемом чертеже.
Устройство имеет емкость 1, с узлом загрузки компонентов выполненным в виде, по меньшей мере, двух соответствующих лотков 2, 3 с запорными элементами 4, 5.
В емкости 1 на некотором расстоянии друг от друга закреплены два гидродинамических генератора колебаний 6, 7 обеспечивающих разные параметры частоты колебаний проточной среды, подключенных к узлу прокачки смешиваемых компонентов.
Последний выполнен в виде гидромотора 8, размещенного вне емкости 1, выход которого через регулируемую задвижку 9 подсоединен трубопроводом 10, введенным в емкость 1 через отверстие 11, с разветвлениями 12, 13 к входам гидродинамических генераторов колебаний 6, 7, а вход - через трубопровод 14 к выпускному отверстию 15 емкости 1.
Для слива готового продукта из емкости 1 в трубопроводе 14 выполнен отвод 16 с вентилем 17.
Гидромотор 8 снабжен элементом для регулировки числа его оборотов, например, в виде регулятора тока 18.
Регулятор тока 18 в совокупности с регулируемой задвижкой 9 позволяют регулировать скорость и давление потока прокачиваемых смешиваемых компонентов до величин, необходимых для обеспечения работы гидродинамических генераторов колебаний 6, 7.
Все комплектующие устройства - стандартные выпускаемые промышленностью.
Работа устройства заключается в следующем.
Предположим, что загружается два компонента. Закрывается вентиль 17. Открываются запорные вентили 4, 5 и через загрузочные лотки 2, 3 производится загрузка компонентов в емкость 1.
Включается гидромотор 8.
Смешиваемые компоненты перемещаются по технологической цепочке: задвижка 9, трубопровод 10, разветвления 12, 13, гидродинамические генераторы колебаний 6, 7 емкость 1, выпускное отверстие 15 емкости 1 трубопровод 14, гидромотор 8.
Зная тип жидкого компонента (компонентов) и объем емкости, регулируют параметры скорости и давления потока регулятором тока 18 и перемещением задвижки 9 до величин, необходимых для формирования гидродинамическими генераторами колебаний 6, 7 в жидком потоке смешиваемых компонентов, пропускаемом через них, колебаний в звуковом или ультразвуковом диапазонах.
В результате такого комбинированного воздействия на перемещаемые через гидродинамические генераторы колебаний компоненты получается смесь, дисперсные свойства которой превосходят показатели смесей получаемых традиционными технологиями, с производительностью в несколько раз превышающей производительность традиционных технологий.
Через необходимое по технологии время гидромотор 8 выключают и полученный продукт сливают самотеком через отвод 16, открыв вентиль 17.
Важным моментом работы предложенного устройства является то, что воздействие на компоненты смеси, пропускаемой через гидродинамические генераторы колебаний разных по величине частот (это обеспечивается конструкциями гидродинамических генераторов колебаний), позволяет получать высокую дисперсность смеси даже при изменении типа жидкого компонента смеси в некотором диапазоне его параметров, что позволяет обходится без дополнительных регулировок и повысить производительность устройства.
В настоящее время на предприятии изготовлен опытный образец устройства и проведены его испытания, подтвердившие достижение технического эффекта, изложенного в заявке.
Литература.
1. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. Глава 17, Москва. 2000 г.издательство «Недра-Бизнесцентр».
2. Станки и оборудование машиностроительных предприятий. Москва. 1990 г. Издательство «Наука». Вибрационное оборудование.
3. Волновые технологии и машины. Москва. 2008. Издательство «Dynamics». РАН. НЦ НВМТ РАН. Смеситель на базе гидродинамического генератора колебаний стр.30.