Устройство для приготовления смесей жидкостей

Полезная модель относится к устройствам для приготовления смесей жидкостей и может быть использована в нефтепродуктообеспечении при приготовлении топливных смесей для теплоэнергетических установок.
Известно устройство для приготовления смесей жидкостей, включающее патрубки, один из которых выполнен для подмешиваемой жидкости с меньшим расходом, и трубопровод с установленной перегородкой. Патрубок для жидкости с меньшим расходом размещен соосно в трубопроводе и перфорирован по винтовой линии по всей длине с суммарной площадью отверстий перфорации, равной или большей площади сечения патрубка. Перегородка трубопровода выполнена в виде ленты, навитой на перфорированный патрубок с образованием спирального канала для основного потока жидкости и с возможностью препятствия запирания этим потоком жидкости потока жидкости с меньшим расходом в патрубке (см. патент РФ № 2230882, МПК В28С 5/02, 2004г.).
Недостатками данного устройства являются низкая интенсивность перемешивания жидких фаз.
Известно также устройство для приготовления смесей жидкостей, содержащее корпус с завихрителем выполненным в виде штока соосного с корпусом, снабженного винтовой поверхностью по длине корпуса, размещенного соосно с камерой смешения, и сообщенного с ней входные патрубки для подачи компонентов смеси, камеру смешения, выпускной патрубок (см. патент РФ № 2486000, МПК B01F 5/06, 2012г.).
Недостаток этого устройства – низкая интенсивность перемешивания жидких фаз, что не обеспечивает требуемую практикой интенсивность процесса смешивания жидкостей.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение интенсивности смешивания жидкостей.
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является создание устройства, позволяющего повысить интенсивность перемешивания жидких фаз и получение мелко диспергированной гомогенной жидкой смеси более устойчивой к разделению во времени за счёт совместного воздействия гидродинамического и ультразвукового полей на смешиваемые компоненты.
Поставленная задача решается тем, что устройство для приготовления смесей жидкостей, содержащее корпус с завихрителем, выполненным в виде штока соосного с корпусом, снабженного винтовой поверхностью по длине корпуса, размещенного соосно с камерой смешения и сообщенного с ней входные патрубки для подачи компонентов смеси, камеру смешения, выпускной патрубок, отличается тем, что первый входной патрубок диаметрально сообщен с нижней частью корпуса, корпус снизу сообщен с цилиндрической камерой смешения соосно с ней, при этом, второй входной патрубок тангенциально сообщен с полостью камеры смешения и ориентирован встречно с потоком жидкости, поступающим в нее снизу, причем соосно с камерой смешения размещена насадка ультразвукового излучателя, излучающая поверхность которой направлена вниз, кроме того, выпускной патрубок сверху сообщен с цилиндрической камерой смешения.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом совокупность отличительных признаков формулы полезной модели обеспечивает решение поставленной задачи, причем признаки отличительной части формулы полезной модели решают следующие функциональные задачи.
Признак «…первый входной патрубок диаметрально сообщен с нижней частью корпуса…» обеспечивает возможность спирального закручивания потока жидкости поступающей под напором в первый патрубок, до его попадания в камеру смешения.
Признак «…корпус снизу сообщен с цилиндрической камерой смешения, соосно с ней…» обеспечивает подачу одного из смешиваемых потоков жидкости в камеру смешения.
Признак «…второй входной патрубок тангенциально сообщен с полостью камеры смешения и ориентирован встречно с потоком жидкости, поступающим в нее снизу…» обеспечивает подачу второго смешиваемого потока в камеру смешения и максимально эффективное его взаимодействие (встречное) с первым (спирально закрученным) потоком жидкости также поступающего в камеру смешения.
Признак «…соосно с камерой смешения размещена насадка ультразвукового излучателя, излучающая поверхность которой направлена вниз…» обеспечивает тонкое диспергирование материала смеси и, тем самым, лучшую гомогенизацию смеси.
Признак «…выпускной патрубок сверху сообщен с цилиндрической камерой смешения…» обеспечивает отвод смеси жидкостей.
На фиг.1 изображена схема устройства для приготовления смесей жидкостей, на фиг.2 – разрез А-А.
На чертежах показаны корпус 1, камера смешения 2, ультразвуковой излучатель 3, шток 4, винтовая поверхность 5, первый 6 и второй 7 входные патрубки, выпускной патрубок 8.
Устройство для приготовления смесей жидкостей содержит корпус 1 с завихрителем, камеру смешения 2 и ультразвуковой излучатель 3.
Завихритель закреплен внизу корпуса 1 и выполнен в виде штока 4 соосного с корпусом 1, снабженного винтовой поверхностью 5 по длине корпуса 1, размещенного соосно с камерой смешения 2. Первый входной патрубок 6 для подачи более вязкого компонента жидкой смеси диаметрально сообщен с нижней частью корпуса 1. Корпус 1 снизу сообщен с цилиндрической камерой смешения 2 соосно с ней. Второй входной патрубок 7 для другого компонента жидкой смеси тангенциально сообщен с полостью камеры смешения 2 и ориентирован встречно с потоком жидкости, поступающим в нее снизу. Выпускной патрубок 8 сверху сообщен с цилиндрической камерой смешения 2. Соосно с камерой смешения 2 размещена насадка ультразвукового излучателя 3, излучающая поверхность которой направлена вниз. В качестве ультразвукового излучателя может быть использован, например, цилиндрический титановый волновод-концентратор из ультразвуковой установки И100-6/1-1. (http://utinlab.ru/articles/laboratornaya-ultrazvukovaya-ustanovka-ultrazvukovoj-dispergator-ultrazvukovoj-emulgator).
Устройство работает следующим образом. Нагретый более вязкий компонент жидкой смеси под давлением подают в корпус 1 через первый входной патрубок 6, где поступательное движение потока за счёт винтовой поверхности 5 преобразуется во вращательно-поступательное. Поток вращается вокруг штока 4 вдоль винтовой поверхности 5 в направлении камеры смешения 2, где вращающийся поток первого смешиваемого компонента соприкасается со встречным прямолинейным потоком второго компонента, поступающего в камеру смешения 2 через второй входной патрубок 7 с последующим взаимопроникновением друг в друга. При этом перпендикулярно направлениям этих потоков, вдоль геометрической оси симметрии камеры смешения 2, установлен излучатель 3 ультразвукового поля, оказывающего непрерывное воздействие на процесс смешения. После чего смесь проходит через выпускной патрубок 8 на слив.
Устройство для приготовления смесей жидкостей имеет ряд преимуществ:
обеспечивает возможность регулирования качества получаемой смеси за счёт регулирования температуры исходных компонентов, а также параметров ультразвукового воздействия, кроме того устройство компактно, непрерывного действия, при этом повышается надёжность устройства за счёт отсутствия вращающихся деталей.