Устройство для получения мелкодисперсной водомасляной смеси

Устройство для получения мелкодисперсной водомасляной смеси

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОЙ ВОДОМАСЛЯНОЙ СМЕСИ, содержащее емкость смешения с крышкой, систему подвода и отвода смеси, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности смешения водомасляной смеси с низкими энергетическими параметрами, емкость смешения снабжена рядом стационарных уголков, жестко установленных торцами своих полок с щелевыми отверстиями на днище емкости, при этом в днище дополнительно установлены подводы под каждый уголок. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, длина щелей в полках уголков превышает их ширину в 10-15 раз, а углы между щелями и гранями уголков составляют 15-45°. ND О5 сл 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„1127658 за В 21 В 45/02, В 21 В 27/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬС РВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3613236/22-02 (22) 01.07.83 (46) 07;12.84. Бюл. № 45 (72) Е. И. Третьяков, П. А. Даниленко, О. В. Заключнов, В. В. Лисицкий, А. Ф. Килиевич и Л. Г. Тубольцев (7l) Институт черной металлургии и Новокраматорский машиностроительный завод им. В. И. Ленина (53) 621 .771.067 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 863044, кл. В 21 В 45/02, 1981.

2. Эмульсии. Пер. с англ. «Химия», Ленинградское отделение, 1972, с. 14 — 15. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОЙ ВОДОМАСЛЯНОЙ СМЕСИ, содержащее емкость смешения с крышкой, систему подвода и отвода смеси, отличающееся тем, что, с целью повышения эконом ичности смешения водомасляной смеси с низкими энергетическими параметрами, емкость смешения снабжена рядом стационарных уголков, жестко установленных торцами своих полок с щелевыми отверстиями на днище емкости, при этом в днище дополнительно установлены подводы под каждый уголок.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, длина щелей в полках уголков превышает их ширину в 10 — 15 раз, а углы между щелями и гранями уголков составляют 5 — 45 .

1127658

Изобретение относится к металлургии, в частности к прокатному производству, и совершенствует конструкцию устройств для получения однородной мелкодисперсной водомасляной смеси в системах подготовки и подачи технологической смазки на валки станов горячей прокатки.

Известны устройства для получения водомасляной смеси, в которых процесс смешения происходит в результате взаимодействия высокоскоростных потоков смешиваемых компонентов. Повышение степени однородности здесь достигается предварительным активным взаимодействием вращающихся потоков (1).

Однако такое решение характеризуется невысокой экономичностью, связанной с необходимостью использования компонентов смешения с высокими энергопараметрами.

Так, для получения однородности водомасляной смеси требуется вода с давлением свыше 10 атм, при этом давление масла должно находиться в пределах не ниже 4—

6 атм в зависимости от его вязкости. Это повышает общую металлоемкость устройств, требует испол ьзования высоконапорного оборудования, значительно усложняет обслуживание, что снижает в целом экономичность работы.

Для смешения жидких сред с низкими энергопараметрами используют устройства с механическим перемешиванием.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для получения мелкодисперсной водомасляной смеси, содержащее корпус с днищем, размещенный внутри него узел смешения, систему подвода и отвода смеси (2).

Узел смешения выполнен в виде вращаю щейся мешалки турбинного или пропеллерного типа. Для повышения равномерности смешения устанавливают вблизи стенок корпуса отбойные перегородки.

Недостатками известного устройства являются следующие: качество смешения зависит от эффективности вращения мешалки, что вызывает повышенный расход электроэнергии, особенно в аппаратах с большим рабочим объемом, а также при использовании вязких сред; формирование радиальной неоднородности в процессе смешения, что требует дополнительного участка объема для ее выравнивания; конструктивная сложность и эксплуатационная ненадежность, связанная с наличием вращающихся и уплотнительных элементов, а также с необходимостью наличия электропривода; нагрев сред в процессе смешения из-за механического преодоления сил вязкости; невысокая степень диспергирования (порядка 5 мкм), для повышения которой требуется дополнительный расход энергии.

1

Цель изобретения — повышение экономичности смешения водомасляной смеси с низкими энергетическими параметрами.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для получения мелкодисперсной водомасляной смеси, содержащем емкость смешения с крышкой, систему подвода и отвода смеси, емкость смешения снабжена рядом стационарных уголков, жестко установленных торцами своих полок с щелевыми отверстиями на днище емкости, при этом в днище дополнительно установлены подводы под каждый уголок.

Кроме того, длина щелей в полках уголков превышает их ширину в 10 — 15 раз, а углы между щелями и гранями уголков составляют 15 — 45 .

На фиг. 1 схематически показано устройство для получения однородной водомасляной смеси, поперечный разрез; на фиг. 2— его плановое сечение.

Устройство состоит из полого корпуса 1 с днищем 2 и крышкой 3. На днище 2 плотно установлены равнобокие уголки 4, примыкающие полками к поверхности днища

2 и друг к другу. Такая установка обеспечивает в поперечном сечении получение равнобедренного треугольника, образованного стенками полок уголка 4 и днищем 2. Каждая подуголковая полость снабжена индивидуальным подводом смеси 5, расположенным по вертикальной оси (по высоте) треугольника. Все подводы 5 смеси соединены общим магистральным трубопроводом 6.

На полках уголков 4 выполнены поперечные щелевые отверстия 7, расположенные равномерно по длине полки и под углом 15 — 45 к граням уголков. Отношение длины отверстия 7 к ширине должно находиться в пределах 10 — 15, а их суммарное живое сечение должно составлять 20 — 40 /р поперечной треугольной площади подуголкового пространства. Это обеспечивает равномерное распределение проходящего через них потока и формирование равных скоростей истечения.

По диагонали поперечного сечения корпуса 1 в его боковых стенках установлены соответственно подвод 8 и отвод 9 водомасляной смеси. Для улучшения перемешивания потоков оптимальное расстояние 1 между вершинами уголков 4 и осевой линией, соединяющей подвод 8 и отвод 9, должно составлять 0,5 — 1,0 высоты треугольника, а расположение подвода 8 с отводом 9 целесообразно выполнить по диагонали корпуса 1.

Суммарное сечение щелевых отверстий 7 должно быть в 1,5 — 2 раза меньше проходного сечения трубопровода подвода 8.

Устройство работает следующим образом.

Исходные вода и масло поступают по индивидуальным трубопроводам в питающую магистраль насоса, откуда в виде водомас1127658

50

55 ляной смеси по подводу 8 подается в корпус

1, где заполняет его объем от днища 2 до отвода 9, Одновременно другая часть водомасляной смеси по магистральному трубопроводу 6 поступает к одинаковым подводам 5 и равномерно распределенная вводится в свою подуголковую полость, образованную уголками 4 и днищем 2, которую заполняет по всей длине. После заполнения подуголковых полостей смесь истекает в полость корпуса 1 в виде упругих плоских струй, образующих в плановом сечении корпуса совокупность равномерно рассредоточенных многорядных встречно-соударяемых пилообразных потоков, при этом каж-. дый выступ такого . профиля примыкает к впадине соседних рядов. Соударение соседних потоков происходит как по вертикали, так и по горизонтали, что приводит к равномерному псевдокипению жидкости непосредственно под вершинами уголков 4.

Такой «кипящий» слой при движении вверх активно взаимодействует с горизонтальным потоком смеси, поступающей через подвод 8. При этом характер взаимодействия носит беззастойный характер, что обеспечивает эффективный и равномерный массообмен по всему объему корпуса 1. В результате смесь диспергирует до тончайших фракций (2 — 4 мкм) с высокой степенью однородности (95 — 98 /o) получаемой смеси.

Полученный однородный поток покидает корпус 1 через отвод 9 и через трубопровод готовая эмульсия поступает к объекту покрытия, в частности на валки прокатного стана. Получение однородной тонкодисперсной водомасляной смеси обеспечивает высокую сцепляемость смазки с рабочей поверхностью валков, что гарантирует эффективность покрытия.

Выполнение щелевых отверстий 7 в полках уголков 4 приводит в процессе работы к формированию «жесткой» плоской струи, характеризующейся развитой контактной поверхностью. и лучшему взаимному проникновению истекающих компонентов. При этом отверстие 7 менее склонно к засорению и к заростанию.

При отношении длины щелевого отверстия 7 к его ширине, равном 10 — 15, обнаружен наиболее тесный контакт взаимодействующих струй с минимальным гидравлическим сопротивлением в процессе истечения, Пограничное сыятие струй носит практически безвихревой характер в зоне их контакта.

Увеличение указанного отношения свыше приведенной величины усложняет изготовление щелевого отверстия и качество его поверхности и приводит при истечении к появлению разрывов по длине струи, несплошности, что снижает жесткость ее. При этом взаимодействие соседник струй носит

«вялый» и неустойчивый характер и степень диспергирования уменьшается.

Снижение указанного отношения менее

1О формирует соседние струи с появлением слабопроточнык зон по их границам. Это тормозит пограничную область истекающих струй и увеличивает гидравлическое сопротивление с появлением очагового псевдокипения.

Так, при отношении длины отверстия к ширине, равном 9, сопротивление возрастает до 6 />, а однородность смеси снижа- ется до 92 /<>.

Наклон шелевых отверстий 7 к граням уголков 4 под углом 15 — 45 обеспечивает достаточную равномерность рассредоточения плоских струй, истекающих из щелей приведенного геометрического соотношения при наибольшей степени общего взаимодействия по зеркалу корпуса. В результате наблюдается равномерность «кипения» надуголкового слоя без выбросов и периферийных застойных областей. В целом это дополнительно гомогенизирует смесь при минимальном коэффициенте соп роти влен ия при прохождении смеси через отверстия.

Уменьшение наклона до 14 образует в вершинной зоне соседних отверстий 7 вертикальный вихревой участок, вовлекающий в свою границу небольшие объемы смеси, поступающей в корпус через подвод 8. Сум- ° марно такие вихревые «пятна» в плане ухудшают общую однородность получаемого потока.

Увеличение наклона отверстий 7 к граням уголков 4 до 46 приводит к появлению заметной деформации в зонах наименьшего расстояния между соседними отверстиями в разных полках одного и того же уголка.

Это искажает профиль струй по границам их соприкосновения и в целом в объеме корпуса 1 ухудшает активность взаимодействия с горизонтальным потоком, движущимся от подвода 8 в направлении отвода 9, что приводит к появлению в плановом сечении корпуса отдельных застойных зон.

Расположение подвода 8 и отвода 9 по диагонали приводит к наиболее развитому проточному горизонтальному потоку, охватывающему максимально возможную площадь поперечного сечения корпуса 1 при одном подводе и одном отводе.

Таким образом, предложенное техническое решение отличается простотой за счет стационарности всей конструкции и возможности изготовления полностью в сварном варианте. Экономичность работы за счет гидравлического взаимодействия водомасляных потоков и высокой степени диспергирования и однородности смеси.

1127658

Составитель В. Васильева

Редактор А.Шандор Техред И. Верес, Корректор Н. Король

Заказ 8795/7 Тираж 794 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г.. Ужгород, ул. Проектная, 4