ВИХРЕВОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ
VORTEX HYDRODYNAMIC MIXER

Изобретение относится к энергетике, химической, пищевой и фармацевтической промышленности, предназначено для приготовления (получения) тонкодисперсных растворов.
Известен гидродинамический смеситель, содержащий сопло, расположенное в его корпусе и выполненное в форме диффузора с плавно расширяющимся профилем, обращенным к экрану, а также завихрители, установленные во входных патрубках (А.с. №709150, МПК B01F 11/02, 1980 г.). В смесителе не использованы такие гидродинамические эффекты, как кавитация и микропульсации, которые позволяют получать эмульсию высокого качества.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вихревой гидродинамический эмульгатор, содержащий корпус с входными и выходными патрубками и с размещенным в нем завихрителем, причем корпус выполнен в виде двух усеченных конусов с вершинами, направленными навстречу друг другу, соединенных цилиндрической частью, профиль центрального канала имеет соответственно последовательное сужение, горловину и расширение, перед сужающейся частью установлен завихритель с втулкой, имеющей центральный канал и оканчивающейся конусом, а за расширяющейся частью канала установлена перфорированная диафрагма, при этом завихритель и перфорированная диафрагма установлены с возможностью осевого перемещения (Патент РФ №2091144, МПК B01F 5/00, 1997 г.).
Недостатком устройства является невозможность получения мучного раствора при смешивании дробленого зерна с водой.
Задача изобретения – повышение качества смешивания дробленки зерна с водой для получения мучного раствора и устойчивости к расслоению.
Задача решается за счет того, что вихревой гидродинамический смеситель, содержащий корпус с входными и выходными патрубками и с размещенным в нем завихрителем, причем корпус выполнен в виде двух усеченных конусов с вершинами, направленными навстречу друг другу, соединенных цилиндрической частью, профиль центрального канала имеет соответственно последовательное сужение, горловину и расширение, перед сужающейся частью установлен завихритель с втулкой, имеющей центральный канал и оканчивающейся конусом, а за расширяющейся частью канала установлена перфорированная диафрагма, при этом завихритель и перфорированная диафрагма установлены с возможностью осевого перемещения как предложено в прототипе, причем в качестве завихрителя использованы несколько кавитаторов, размещенных под углом, как показано на Фиг. 1, к входному патрубку и вокруг него, как показано на Фиг. 2, перфорированная диафрагма снабжена обтекателем, центрально расположенным и направленным навстречу завихрителю.
Таким образом, дробленое зерно последовательно пропускается через зону интенсивной кавитации и область максимальной амплитуды гидродинамических пульсаций, где диспергируется и смешивается с водой, образуя мучной раствор.
На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез смесителя жидкости с дробленкой зерна. На фиг. 2 показан вид втулки со стороны входа воды, и конус втулки-завихрителя обозначен цифрой 2.
Смеситель содержит корпус 1, выполненный в виде двух усеченных конусов, соединенных между собой цилиндрической частью. Перед сужающейся частью корпуса расположен узел подвода компонента, например дробленки зерна, состоящий из завихрителя 2 с втулкой, имеющей центральный канал и оканчивающейся конусом, и патрубка 3. За расширяющейся частью центрального канала размещен узел, состоящий из перфорированной диафрагмы 4 и обтекателя 5.
Вихревой гидродинамический смеситель работает следующим образом.
В центральный канал корпуса 1 подается вода, проходя через втулку-завихритель 2, поток приобретает вращательно-поступательное движение, в результате которого давление за втулкой завихрителя в зоне А резко уменьшается и в этой полости развивается интенсивная кавитация. Использование конуса на втулке способствует усилению кавитационных эффектов и предотвращает образование застойных циркуляционных зон, в которых возможна коагуляция диспергированных частиц зерна.
Через центральное отверстие в завихрителе по трубке 3 подается дробленка зерна. В зоне кавитации под воздействием гидроударов происходит диспергирование дробленого зерна в муку. Поток полученной муки вместе с водой поступает в горловину и далее в расширяющуюся часть канала, где формируется пульсирующий вихревой жгут, максимальная амплитуда пульсаций которого достигается в зоне Б перед перфорированной диафрагмой 4. В этой области происходит дополнительное диспергирование муки и интенсивное их перемешивание с потоком воды.
Пульсации вихревого жгута создают пульсирующее течение через каждое отверстие диафрагмы 4, что способствует дополнительной интенсификации процессов дробления и перемешивания.
Установка в корпусе диафрагмы и завихрителя с возможностью осевого перемещения позволяет изменять работу смесителя. От изменения размеров зон А и Б зависит интенсивность кавитации и амплитуда пульсаций вихревого жгута.
Таким образом, используя вихревой гидродинамический смеситель жидкости, можно получать устойчивый к расслоению мелкодисперсный раствор высокого качества.