Прямоточный смеситель

Полезная модель относится к технике перемешивания жидкостей, особенно, с различной вязкостью.
Известен статический смеситель (патент RU № 2237511, МПК B01F 5/00, опубл. 10.10.2004 в Бюл. № 28), содержащий цилиндрический корпус и смонтированную внутри него перегородку в форме конуса с вершиной, направленной навстречу потоку перемешиваемых жидкостей и с отверстиями в стенке конуса, при этом отверстия выполнены осесимметрично по окружностям, находящимся на разных расстояниях от вершины конуса.
Недостатками данного смесителя являются низкое качество смешения жидкостей из-за малого количества перегородок и сложность смешения жидкостей с различной вязкостью и вязкостью выше 100 мПа•с из-за высокого сопротивления потоку и осаждения внутри камеры.
Известен также статический смеситель (патент ПМ RU № 145024, МПК B01F 5/06, опубл. 10.09.2014 в Бюл. № 25), состоящий из входа и выхода, смесительной камеры, в которую вмонтирован впускной патрубок для подвода подмешиваемого компонента, отличающийся тем, что смесительная камера снабжена одинаковыми спиральными элементами, смещенными друг относительно друга вдоль оси смесительной камеры на расстояние L, в спиральных элементах по всей длине вдоль смесительной камеры выполнено сквозное отверстие, сужающееся от входа к середине смесительной камеры и расширяющееся к выходу.
Недостатками данного смесителя являются сложность изготовления и невозможность смешения жидкостей с различной вязкостью из-за большой разницы в скоростях потока и вязкостью выше 100 мПа⋅с из-за высокого сопротивления потоку и осаждения внутри камеры.
Наиболее близким по технической сущности является прямоточный смеситель (патент ПМ RU № 24115, МПК B01F 5/06, опубл. 27.07.2002 в Бюл. № 21), содержащий вертикальный корпус, внутри которого по его высоте расположены не менее чем две перегородки, а между ними размещена насадка в виде отдельных жестких тел, патрубки для подачи основной и эжектируемой жидкостей и патрубок для вывода смешенных жидкостей из корпуса, причем корпус дополнительно снабжен успокоительной камерой, расположенной над верхней перегородкой, насадка выполнена в виде трубчатых элементов со сквозными отверстиями, а перегородки выполнены из отдельных прутков, установленных параллельными рядами, причем каждый ряд прутков по отношению к предыдущему ряду установлен под углом.
Недостатками данного смесителя является узкая область применения из-за невозможности смешения жидкостей с различной вязкостью и вязкостью выше более 100 мПа⋅с (высокое сопротивление потоку и осаждение внутри корпуса).
Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание конструкции прямоточного смесителя, позволяющего смешивать жидкости с вязкостьюболее 100 мПа⋅с и различной вязкости за счет предварительного прогрева смешиваемых жидкостей и улучшения смешивания жидкостей за счет лучшей турбулизации потока из-за изменения конструкции жестких тел в корпусе.
Техническая задача решается прямоточным смесителем, включающимрасположенный перед патрубками подачи смешиваемых жидкостей по потоку трубчатый корпус с двумя поперечными решетчатыми перегородками, между которыми хаотично расположены кольца с отверстиями.
Новым является то, что корпус расположен горизонтально, патрубки подачи дополнительно оснащены нагревателями, выполненными с возможностью нагрева соответствующей жидкости до вязкости не более 80 мПа⋅с, а кольца с отверстиями по краям снабжены раструбами с винтовыми выступами снаружи и внутри, причем угол расширения раструбов от оси составляет 25 – 40°.
На фиг. 1 изображена схема прямоточного смесителя с частичным продольным разрезом.
На фиг. 2 изображена схема кольца в продольном разрезе.
Прямоточный смеситель включает расположенный перед соответствующими патрубками 1 (фиг. 1) и 2 подачи смешиваемых жидкостей по потоку трубчатый корпус 3 с двумя поперечными решетчатыми перегородками 4 и 5, между которыми хаотично расположены кольца 6 (фиг. 2) с отверстиями 7. Корпус 3 (фиг. 1) расположен горизонтально.Патрубки 1 и 2 подачи дополнительно оснащены  соответствующими нагревателями 8 и 9, выполненными с возможностью нагрева соответствующей жидкости до вязкости не более 80 мПа⋅с. Кольца 6(фиг. 2) с отверстиями 7 по краям снабжены раструбами 10 с винтовыми выступами 11 и 12 соответственно снаружи и внутри. Угол расширения раструбов10 от оси составляет 25 – 40° (подобрано эмпирическим путем).
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность смесителя на фиг. 1 не показаны или показаны условно.
Смеситель работает следующим образом
Корпус 3 (фиг. 1) между поперечными решетчатыми перегородками 4 и 5 заполняют кольцами 6 (фиг. 2). Корпус 3 (фиг. 1) располагают горизонтально и присоединяют к патрубкам 1 и 2, которые оснащены соответствующими нагревателями 8 и 9. При небольшой подаче смешиваемых жидкостей (например, в лабораторных установках) нагреватели 8 и 9 могут быть выполнены электрическими, присоединяемыми к электрическим линиям. При промышленном использовании нагреватели 8 и 9 изготавливают в виде теплообменников, к которым подается для нагрева жидкостей горячая среда (горячая вода, пар, перегретый пар, горячее масло или т.п.), или котельных установок к которым подается горючее топливо (например, мазут, солярка, газ или т.п.). При прокачке через патрубки 1 и/или 2 одной или обеих жидкостей с вязкостью более 100 мПа⋅с, включают соответствующий нагреватель 8 или 9 или оба нагревателя 8 и 9 для прихода в точку смешения жидкостей с вязкостью не более 80 мПа⋅с, что способствует более качественному смешению жидкостей (определено эмпирическим путем). При этом используют для заполнения корпуса 3 кольца 6(фиг. 2) с отверстиями 7 по краям снабжены раструбами 10 с винтовыми выступами 11 и 12 и угол расширения от оси равным 25 – 40°. Как показала практика кольца 6 такой конструкции обеспечивают по сравнению с обычными кольцами и кольцами Рашига снижение сопротивления потоку примерно на 5 – 10 %, что очень важно при смешении жидкостей с вязкостью 50 – 80 мПа⋅с при сохранении качества смешения жидкостей за счет лучшей турбулизации потока. Сочетание нагрева жидкости нагревателями 8 (фиг. 1) и/или 9 и колец 6 (фиг. 2) новой конструкции позволяет значительно улучшить качество смешения жидкостей особенно с высокой вязкостью.
Предлагаемый прямоточный смесительпозволяет смешивать жидкости с вязкостью более 100 мПа⋅с и различной вязкости за счет предварительного прогрева смешиваемых жидкостей и улучшения смешивания жидкостей за счет лучшей турбулизации потока из-за изменения конструкции жестких тел в корпусе.