СМЕСИТЕЛЬ ТУРБИННЫЙ

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.
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.
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.
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.).
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
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.
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.
Задачей полезной модели повышение эффективности работы смесителя.
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.
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
вместительного канала для движения жидкости вдоль всасывающих лопастей.
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.
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.
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.
Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами, где приведены:
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).
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.
На днище турбулентных камер для усиления турбулизации потоков жидкости могут быть установлены дополнительные турбулизаторы: криволинейной формы горизонтальные 18, криволинейные вертикальные 19,
полусферические 20 или прямоугольные 21 сотового типа, или в виде кольцевых рифлении 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.