Перемешивающее устройство

Полезная модель относится к области получения многокомпонентных смесей различных сред, в частности может быть использовано для получения многокомпонентных смесей газов и жидкостей для получения однородных эмульсий в энергетических установках и аппаратах химической технологии.
Известен эжекторный смеситель газов, содержащий приемную камеру с соплом питания, сообщенную с камерой смешения и диффузором, имеющую радиальный канал подсоса с перекрывающим его входное сечение регулирующим элементом и регулятор давления газа перед соплом питания, причем канал подсоса выполнен в виде калиброванного отверстия, а перекрывающий его элемент выполнен в виде съемной заглушки, при этом в стенке приемной камеры выполнены дополнительные радиальные калиброванные отверстия, снабженные заглушками [патент РФ №2075339, МПК B01F 5/04, опубл. 20.03.97, БИ №8. Эжекторный смеситель газов / Жуков Б.П., Кожухов И.В. и др.].
Недостатком этого устройства является низкая эффективность перемешивания сред, сложная конструкция, а также значительные энергозатраты.
Известно перемешивающее устройство, содержащее напорный трубопровод и стаканообразный корпус с отверстиями, причем корпус установлен на конце напорного трубопровода с возможностью вращения и состоит из двух стаканообразных частей, обращенных открытыми сторонами друг к другу, образуя одну полость, а отверстия, выполненные на цилиндрических элементах корпуса тангенциально к их внутренним поверхностям, имеют различное направление [патент РФ №2143945, МПК B01F 5/00, опубл. 10.01.2000, БИПМ №1. Перемешивающее устройство / Горшков Г.М., Горшков М.Г.].
Недостатком этого устройства также является низкая эффективность перемешивания сред и сложная конструкция.
Известно перемешивающее устройство, содержащее напорные трубопроводы и разъемный корпус с отверстиями, корпус выполнен многогранным, по оси корпуса имеется цилиндрическая камера закручивания, образованная внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, торцом корпуса и торцевой крышкой, закрепленной на корпусе, при этом на каждой грани корпуса выполнено не менее двух групп чередующихся тангенциально расположенных отверстий, в которых установлены штуцеры-жиклеры, соединенные с напорными трубопроводами подачи жидкости и газа соответственно, а отводящий трубопровод выполнен в виде выходного штуцера-сопла и установлен по оси в торце камеры. [патент РФ №2255796, МПК B01F 5/00, опубл. 10.07.2005. Перемешивающее устройство / Носырев Д.Я., Скачкова Е.А., Росляков А.Д.].
Недостатком этого устройства является низкая степень перемешивания сред и неоднородная дисперсность.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение качества однородной многокомпонентной смеси газов и жидкостей с получением высокодисперсных эмульсий при сокращении энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что перемешивающее устройство, содержащее торцевую крышку и разъемный многогранный корпус, на каждой грани которого выполнены не менее двух групп чередующихся тангенциально расположенных отверстий со штуцерами-жиклерами подачи жидкости и газа, а по оси корпуса выполнена цилиндрическая камера закручивания, в перемешивающем устройстве, по его высоте дополнительно выполнено четное количество поясов, в которых выполнены отверстия перпендикулярно тангенциальным и в них установлены штуцеры-жиклеры для подачи жидкости, причем в штуцерах-жиклерах как для подачи жидкости, так и подачи газа могут быть установлены шнековые завихрители.
Выполнение перемешивающего устройства в виде многогранного корпуса с цилиндрической камерой закручивания с тангенциально расположенными отверстиями на каждой грани корпуса и со штуцерами-жиклерами, которые дополнены шнековыми завихрителями в них для подачи топлива и дополнительное выполнение отверстий, которые расположены перпендикулярно тангенциальным отверстиям, установлены штуцеры-жиклеры для подачи газа и по высоте четного количества поясов с противоположным расположением тангенциальных каналов.
Четное количество поясов позволяет повысить качество однородной многокомпонентной смеси газов и жидкостей, снизить вращательное движение высокодисперсной эмульсии на выходе перемешивающего устройства и исключить расслоение эмульсии в отводящем трубопроводе, а гидродинамическое перемешивание потоков в закрученной системе, под действием сдвиговых напряжений и объемных сил инерции, позволяет сократить энергозатраты.
На фиг. представлено перемешивающее устройство.
Перемешивающее устройство содержит корпус 1, крышку 2, выходной штуцер-сопло 3, штуцеры-жиклеры 4 для подачи жидкости и штуцеры-жиклеры 5 для подачи газа, подсоединенные к напорным трубопроводам (условно не показаны), уплотнительные кольца штуцеров для подачи газа 6 и топлива 7, болты 8 для крепления крышки 2, гайки 9, уплотнительные шайбы 10, тангенциально расположенные отверстия 11, перпендикулярно расположенные отверстия 12, жиклеры 13 для подачи газа, шнековые завихрители 14 в штуцерах-жиклерах для подачи жидкости, цилиндрическую камеру закручивания 15.
Устройство работает следующим образом.
Корпус перемешивающего устройства 1 выполнен многогранным с количеством граней, пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов, при этом коэффициент пропорциональности больше или равен двум. По оси корпуса 1 выполнена цилиндрическая камера закручивания 15, образованная внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1, торцом корпуса и крышкой 2, для крепления которой установлены болты 8, гайки 9, уплотнительные шайбы 10. На каждой грани корпуса 1 выполнены не менее двух групп чередующихся тангенциально расположенных к внутренней цилиндрической поверхности корпуса отверстий 11, в которые установлены штуцеры-жиклеры 4 для подачи жидкости с шнековыми завихрителями 14 и отверстий 12, расположенных перпендикулярно тангенциально расположенным отверстиям 11, в которые установлены штуцеры-жиклеры 5 для подачи газа. Перемешивающее устройство работает следующим образом. Различные среды, например, топливо через штуцеры-жиклеры 4 с уплотнительные кольцами штуцеров для подачи топлива 7 с шнековыми завихрителями 14 и газ через штуцеры-жиклеры 5 с уплотнительными кольцами для подачи газа 6 с жиклерами 13 поступают из напорных трубопроводов в цилиндрическую камеру закручивания 15. При этом струи жидкости в шнековых завихрителях 14 закручиваются и интенсивно перемешиваются со струями газа за счет гидродинамического перемешивания потоков в закрученной системе, под действием сдвиговых напряжений и объемных сил инерции. При движении струй жидкости и газа в тангенциально расположенных отверстиях 11 за счет эффекта эжекции возникает циркуляционное движение потока вокруг струй, которое перемешивает компоненты. На цилиндрической поверхности камеры закручивания 15 перемешанные струи топлива и газа чередуются по высоте, образуя единый закрученный поток. В камере закручивания потоки перемешаны на выходе из камеры закручивания в штуцере-сопле 3, который установлен в торцевой стенке корпуса 1, получаем однородный перемешанный поток газожидкостной эмульсии. При перемешивании более двух компонентов различных сред корпус выполняется с количеством граней, пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов.
Предлагаемая конструкция повышает степень однородности многокомпонентных смесей газов и жидкостей при перемешивании различных сред, в том числе многокомпонентных эмульсий, повышает на 20-30% эффективность энергетических установок, уменьшает габариты и сокращает энергозатраты.