ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к гидродинамическим смесителям, используемым в установках для производства тонкодисперсных эмульсий, например на основе растительных масел.
Производство тонкодисперсных эмульсий связано с необходимостью организации в гидродинамическом смесителе интенсивной кавитации, способствующей диспергированию растительного масла и смешиваемых с ним жидких компонентов, а также последующей гомогенизации и, тем самым, улучшению качества эмульсий.
Известен гидродинамический смеситель (SU 169907 МПК В06 1/18), содержащий эжектор, в смесительной камере которого закреплен эмульгатор в виде резонансной пластины, и подводящие гидролинии. Колебания резонансной пластины вызывают кавитацию в смешиваемых жидких компонентах во время их движения в гидродинамическом смесителе.
Резонансная пластина подвергается кавитационному разрушению, поэтому ее необходимо часто заменять, чтобы не снижалось качество эмульсий.
Известен гидродинамический смеситель (SU 188769 МПК В06 1/18 G08 1/06), содержащий эжектор и эмульгатор, выполненный в виде объемного резонатора. Струя жидкости, выходящая из сопла, ударяется о кромку резонатора. Возникающие при этом вихри вызывают упругие колебания объема жидкости внутри резонатора и кавитацию в жидкости.
Добротность резонатора и, следовательно, качество эмульсии зависят как от его конструкции, так и вязкости жидких компонентов, проходящих через гидродинамический смеситель.
Известен гидродинамический смеситель (SU 861760 МПК F04F 5/54), содержащий объемный насос, гидробак и эжектор, оснащенный подпружиненным поршнем, на торце которого выполнена профилированная игла.
В известном гидродинамическом смесителе эмульгатором является сопло эжектора и перемещающаяся в нем профилированная игла вместе с поршнем. Кавитация возникает только около среза сопла и ее интенсивность зависит от скорости истечения жидкости из сопла. Чтобы скорость истечения жидкости поддерживалась постоянной, проходное сечение сопла должно изменяться в соответствии с подачей объемного насоса и вязкости жидкости.
Хотя наличие подпружиненного поршня с профилированной иглой стабилизирует скорость истечения жидкости из сопла, но кратковременное воздействие кавитации, возникающей на срезе сопла, не способствует образованию тонкодисперсной эмульсии во всем объеме струи жидкости, проходящей через смесительную камеру эжектора. Следовательно, необходим дополнительный эмульгатор, увеличивающий интенсивность кавитации в гидродинамическом смесителе.
Общими существенными признаками заявляемой полезной модели гидродинамического смесителя и аналога являются:
- наличие насосов - объемого и струйного (эжектора);
- оснащение сопла подпружиненным поршнем, на торце которого выполнена профилированная игла для изменения проходного сечения сопла при движении поршня;
- смешивание жидких компонентов осуществляется под воздействием кавитации.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайшего аналога следующими существенными признаками:
- на внутренней поверхности сопла стык конической и цилиндрической поверхностей образует кольцевой выступ, а на выходе из смесительной камеры установлен отражатель, выполненный в виде цилиндрической емкости с плоским дном и скошенной кромкой, обращенной в сторону торца смесительной камеры;
- внутренний диаметр полости отражателя в 1,14 раза больше внутреннего диаметра смесительной камеры;
- кромка полости отражателя скошена под углом 40 градусов;
- площадь поперечного сечения смесительной камеры эжектора и площадь проходного сечения круговой щели между торцом смесительной камеры эжектора и кромкой отражателя равны.
Совокупность первого признака обеспечивает постоянную скорость течения жидкости в щели между поверхностью иглы и внутренней поверхностью сопла, что необходимо для стабилизации кавитации в струе жидкости на выходе из сопла.
Совокупность остальных трех признаков является основой дополнительного эмульгатора, увеличивающего интенсивность кавитации в гидродинамическом смесителе.
На фиг. приведена схема гидродинамического смесителя.
Полезная модель может быть использована в установках для получения тонкодисперсных эмульсий в пищевой и парфюмерной промышленностях, топлива для двигателей внутреннего сгорания сельскохозяйственной техники и т.д.
Применение полезной модели позволит повысить стабильность тонкодисперсных эмульсий, особенно топлива для двигателей внутреннего сгорания, и не снизит эксплуатационные характеристики сельскохозяйственной техники.
Гидродинамический смеситель содержит объемный насос 1 с приводным электродвигателем 2. Насос 1 всасывающей гидролинией 3 с краном 4 подключен к емкости 5, содержащей первый (основной) компонент эмульсии, и нагнетательной гидролинией 6 к корпусу 7 сопла 8 эжектора. В корпусе 7 сопла 8 расположены поршень 9, оснащенный иглой 10 с профилированным концом 11, и пружина 12. На внутренней поверхности сопла, в месте стыка конической и цилиндрической поверхностей, образован кольцевой выступ 13. Корпус 7 соединен с корпусом 14, в котором расположены приемная 15 и смесительная 16 камеры. Приемная камера 15 гидролинией 17, оснащенной краном 18, соединена с емкостью 19, предназначенной для второго
компонента эмульсии. Около торца смесительной камеры 16 установлен отражатель 20 внутри полости конуса 21, имеющего отверстия 22 и закрепленного на корпусе 14. Конус 21 закрыт колпаком 23, полость которого гидролинией 24 с установленным в ней краном 25 соединена с емкостью 26.
ОТ
СК
ОТ
СК
СК
ОТ
Щ
СК
ОТ
Щ
2
2
В предлагаемом гидродинамическом смесителе отношение внутреннего диаметра d отражателя 20 и диаметра d смесительной камеры 16 равно d/d=1,14; кромка отражателя скошена под углом 40 градусов; площадь поперечного сечения смесительной камеры 16, равная πd /4, и площадь круговой щели между торцом смесительной камеры 16 и кромкой отражателя 20, равная πdl, равны πd /4=πdl.
Гидродинамический смеситель работает следующим образом.
Открывают кран 25 и затем кран 4. После включают электродвигатель 2, приводящий насос 1, и открывают кран 18. Первый компонент из емкости 5 по гидролинии 3 забирается насосом 1 и под давлением подается в корпус 7 сопла 8. Под действием давления поршень перемещается влево, сжимая пружину 12 пока действие давления на поршень 9 не уравновесится усилием сжатой пружины 12. Вместе с поршнем 9 перемещается влево игла 10 с профилированным концом 11, проходное сечение сопла 8 и скорость истечения первого компонента устанавливаются в соответствии с подачей насоса 1, струя первого компонента поступает в приемную камеру 15 эжектора, в приемной камере 15 возникает разрежение. После открытия крана 18 второй компонент по гидролинии 17 поступает в приемную камеру 15 эжектора самотеком и начинает смешиваться с первым компонентом, первоначальное смешивание компонентов происходит во время движения в смесительной камере 16 эжектора. Далее смесь компонентов поступает в отражатель 20 и, изменив направление движения, через щель между торцом смесительной камеры и кромкой отражателя 20 поступает в полость конуса 21, а затем через отверстия 22 в полость колпака 23. Площадь проходного сечения щели равна площади поперечного сечения смесительной камеры 16, чтобы скорость движения смеси не изменялась. На скошенной кромке отражателя интенсифицируется
кавитация, так как в щели встречаются два потока - из смесительной камеры 16 и из отражателя 20. Углы скоса кромки отражателя и наклона осей отверстий 22 к оси смесительной камеры 16 равны 40 градусам, чтобы исключить снижение качества эмульсии. Из-под колпака 23 готовая эмульсия по гидролинии 24 через кран 25 поступает в емкость 26.
Заявляемая полезная модель гидродинамического смесителя не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду. Приготовленные с помощью предлагаемого гидродинамического смесителя, прошедшего проверку в производственных условиях сельскохозяйственных предприятий, эмульсии на основе растительных масел являются экологически чистыми продуктами. Заявитель ведет подготовку производства полезной модели на экспериментальном предприятии по заказам сельскохозяйственных товаропроизводителей.