ВИХРЕВОЙ СТАТИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к смесительным устройствам и может быть применена для приготовления однородных смесей и эмульсий.
Имеющиеся статические смесители характеризует низкая интенсивность процесса смешивания из-за образования потоков жидкости недостаточно полно смешиваемых между собой.
Известен статический смеситель (Патент РФ на изобретение №2014879, B01F 5/00, 1994 СТАТИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ заяв. 15.07.1992, опубл. 30.06.1994), содержащий корпус с патрубками ввода компонентов и вывода смеси, две группы усеченных полых перфорированных конусов, обращенных большими основаниями к патрубкам ввода компонентов, одна группа конусов соприкасается большими основаниями, размещенными на оси корпуса, а меньшие основания расположены на периферии. Конусы повернуты по часовой или против часовой стрелки. Между конусами первой группы установлены конусы второй группы, соприкасающиеся меньшими основаниями на оси, большие основания расположены на периферии корпуса. По периферии корпуса установлен завихритель, который смещен от больших оснований конусов в сторону меньших оснований, а на оси установлен также завихритель, смещенный относительно больших оснований конусов в сторону меньших оснований. Кроме того, в статическом смесителе на входе в большие основания конусов установлены завихрители, при этом пластины завихрителей, установленных в первом и третьем квадрантах плоскости поперечного сечения корпуса, установлены под одним углом к радиальной плоскости корпуса, а пластины завихрителей, установленных во втором и четвертом квадрантах, повернуты в противоположном направлении.
Указанный смеситель не может эффективно работать в силу конструктивного решения. Весь поток жидкости перекрыт рядом конструктивных элементов: конусы с отверстиями и завихрителями, осевой и периферийный завихрители. Все эти элементы представляют собой большое гидравлическое сопротивление. Жидкость пойдет по пути наименьшего сопротивления, то есть в зазоры между конусами и завихрителями. Для повышения эффективности смешивания необходимо повышенное давление, повышающее одновременно и энергозатраты. Кроме того, элементы смесителя представляются достаточно сложными конструктивными деталями, что также снижает эффективность применения устройства в целом.
Известен также статический смеситель (Патент РФ на полезную модель №129421 СТАТИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ заявл. 23.11.2012, опубл. 27.06.2013 - прототип), который содержит корпус с входным и выходным патрубками, вдоль оси корпуса, установлен смесительный элемент, выполненный в виде гофрообразной трубы, причем на его выступах и впадинах выполнены отверстия.
Указанный смеситель обладает низкой эффективностью смешения за счет появления зон, не перекрытых рабочими поверхностями смесительного элемента, таким образом, смешиваемый поток мог без существенного изменения направления движения проходить через приосевую зону гофрированной трубы, а также вблизи внутренней поверхности цилиндрического корпуса аппарата.
Задачей полезной модели является создание нового устройства - вихревого статического смесителя, позволяющего достичь следующего технического результата - повышение эффективности перемешивания.
Для достижения указанного технического результата вихревой статический смеситель содержит цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого вдоль оси установлен смесительный элемент, согласно полезной модели, смесительный элемент выполнен в виде однозаходного шнека.
Также смесительный элемент может быть выполнен в виде перфорированного однозаходного шнека или нескольких шнеков на одной оси, расположенных последовательно.
На фиг. 1 представлена схема вихревого статического смесителя.
На фиг. 2 представлен смесительный элемент в виде перфорированного однозаходного шнека.
На фиг. 3 представлен смесительный элемент в виде нескольких шнеков на одной оси, расположенных последовательно.
Вихревой статический смеситель содержит цилиндрический корпус 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3, внутри которого вдоль оси установлен смесительный элемент 4, согласно полезной модели, смесительный элемент выполнен в виде однозаходного шнека.
Также смесительный элемент может быть выполнен в виде перфорированного однозаходного шнека 5 или нескольких шнеков 6 на одной оси, расположенных последовательно.
Устройство работает следующим образом. Смешиваемые компоненты подаются в устройство (корпус 1) через входной патрубок 2 и начинают двигаться по корпусу 1 по направлению к выходному патрубку 3. За счет смесительного устройства 4, выполненного в виде шнека, потоку придается закрученное движение. В условиях закрученного возрастает скорость движения среды за счет увеличения ее тангенсальной составляющей, что приводит к повышению турбулизации потока и, соответственно, к интенсификации процесса смешения. Использование смесительного устройства в виде перфорированного однозаходного шнека 5 позволяет снизить сопротивление аппарата, а также интенсифицировать процесс за счет использования нестационарного режима движения смешиваемого потока.
Повышение эффективности процесса наблюдается и при использовании в качестве смесительного устройства нескольких шнеков на одной оси, так как такая конструкция позволяет ступенчато изменять интенсивность закрутки пока (и/или направление закрутки потока), что вызывает появление зон с интенсивной турбулизацией потока.
Устройство имеет достаточно простую конструкцию за счет установки смесительного элемента в виде одного или нескольких шнеков. При этом повышение эффективности процесса перемешивания будет выражаться в повышении эффективности смешения, а также в сокращении времени их приготовления.