Способ смешивания неоднородной среды

Способ смешивания неоднородной среды

Реферат

 

Изобретение относится к технохимии и может быть использовано для смешивания, диспергирования, эмульгирования и т. п. различных гетерогенных и гомогенных сред, а также в бытовой технике для вентиляции помещений и перемешивания продуктов. Цель изобретения - интенсификация процесса перемешивания путем создания в неоднородной среде твердым телом вихревых течений, порождающих возникающую при этом на твердом теле гидродинамическую силу. В способе среду 2 обрабатывают ортогональными колебаниями твердого тела, выполненного в виде крыла 1 с профилем, симметричным относительно перпендикулярной хорде крыла 1 оси, движущегося по фигурам Лиссажу 3, которыми возбуждают в обрабатываемой среде 2 взаимодействующие вихри и тем самым получают гидродинамическую силу крыла для относительного перемещения обрабатываемой среды. Причем ортогональные колебания крыла 1 получают сложением его поперечных и крутильных колебаний за счет введения упругоинерционной связи 5 между ними и источником 4 возвратно-поступательных вибраций. Это обеспечивает качественное приготовление не только жидких, но и довольно вязких продуктов без использования дорогих и дефицитных приводов вращения с электродвигателями. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии и может быть использовано для смешивания, диспергирования, эмульгирования и т.п. гетерогенных и гомогенных сред, а также в бытовой технике для вентиляции помещений и перемешивания продуктов. Целью изобретения является интенсификация процесса перемешивания путем создания в неоднородной среде твердым телом вихревых течений, порождающих возникающую при этом на твердом теле гидродинамическую силу. Указанная цель достигается тем, что колебания крыловидного тела в обрабатываемой среде осуществляют по двум ортогональным координатам и сообщают всем его точкам колебания по фигурам Лиссажу кратных частот, которыми возбуждают в окружающей среде взаимодействующие между собой и крылом вихри обтекающие его кромки с противоположных направлений и тем самым получают гидродинамическую силу крыла и направленное перемещение обрабатываемой среды. Причем ортогональные колебания крыла получают сложением его поперечных и крутильных колебаний за счет введения упругоинерционной связи межу ними и источником возвратно-поступательных вибраций. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ отличается типом и методом возбуждаемых колебаний крыловидного активатора, что обеспечивает на его противоположных сторонах появление усредненно-ориентированного перепада давлений без набегающего потока окружающей среды. Это достигается тем, что гидродинамическую подъемную силу получают взаимодействием между самими вихрями создаваемыми непосредственно колеблющимся крылом, вместо взаимодействия вихря Жуковского, возникающего вокруг крыла с полем скоростей набегающего бокового потока окружающей среды, который принципиально необходим для получения гидродинамической силы кpыла тpадиционным способом, что естественно затрудняет применение этого способа в бытовой технике для приготовления различных продуктов. На чертеже представлена схема колебаний и обтеканий крыла по предлагаемому способу. Согласно предлагаемому способу смешивания перемещения крыла 1 в обрабатываемой среде 2 осуществляют по двум ортогональным координатам, например осям Х и Y; По каждой из этих координат возбуждают синусоидальные колебания кратных частот и определенной разности фаз, при которых все точки поперечного сечения крыла, в том числе и его продольная ось, двигаются по траекториям фигур Лиссажу 3, т.е. по восьмерке, различным петлям и более сложным траекториям, имеющим циклически замкнутые участки. Если, например, по координате Y возбуждают колебания с частотой вдвое больше, чем по координате Х, то ось крыла двигается по горизонтальной восьмерке, имеющей два замкнутых цикла. Когда движения крыла осуществляют по левому циклу, то тем самым его левой кромкой в обрабатываемой среде возбуждают синхронный вихрь, ориентированный так же, как и этот цикл, против часовой стрелки. Аналогичным образом при движении по правому циклу фигуры Лиссажу правой кромки крыла возбуждают вихрь, направленный по часовой стрелке. Поскольку замыканию и взаимной нейтрализации этих вихрей препятствует средняя часть крыла то на его нижней поверхности образуется избыток давления (+) обрабатываемой среды, стекающей с его верхней поверхности, где образуется область пониженного давления (-). Усредненный перепад этого давления по всей площади крыла образует гидродинамическую силу, направленную вдоль оси Y. При этом сами вихри противоположной ориентации начинают дрейфовать в противоположном направлении, обеспечивая тем самым относительное перемещение и приток новой пропорции обрабатываемой среды. Для одновременного возбуждения колебаний крыла по осям Х и Y от одного линейного источника возвратно-поступательных вибраций между ними устанавливают механическую упругоинерционную связь 5 например в виде изогнутой упругой консоли, при помощи которой крылу сообщают не только линейные, но и крутильные колебания относительно оси вибратора, параллельной продольной оси крыла 1. Однако при малой амплитуде угловых колебаний крыла 1 их можно рассматривать как вертикальные колебания кромок крыла 1 сложение, которых с горизонтальными колебаниями, поступающими от источника 4 возвратно-поступательных вибраций, обеспечивает движение по траектории, близкой к фигуре Лиссажу. Возникающая при этом струя обрабатываемой среды, отражаясь от стенок цилиндрической емкости, образует интенсивный круговой поток, турбулизованный до начала кавитации, что резко увеличивает скорость протекания процессов смешивания и диспергирования обрабатываемой среды. Опытная проверка предлагаемого способа производилась на выпукло-вогнутом макете крыла 1 длиной 50 мм и шириной 20 мм, в котором возбуждались связанные полигармонические колебания от источника 4 возвратно-поступательных вибраций, выполненного в виде вибратора электробритвы Киев-4 с основной частотой 50 Гц и мощностью 10 Вт, при помощи упругоинерционной связи 5, выполненной в виде упругой изогнутой консоли длиной 50 мм и эксцентриситетом 20 мм. Крыло 1 эффективно отбрасывает водную среду 2, создавая за собой стоячую волну избыточного давления наподобие той, что образуется за гребным винтом, что доказывает возникновение гидродинамической силы без вращательного движения. Благодаря этому опытный образец обеспечивал не только качественное приготовление в емкости до 500 мл различных коктейлей, омлетов и кремов, но и приготовление блинного теста и других вязких сред без замены крыловидного активатора. Таким образом, использование изобретения по крайней мере в бытовых миксерах и диспергаторах позволяет добиться высокого качества и быстрого приготовления пищевых продуктов очень простым способом без вращательного движения механических частей, который не нуждается для своей реализации в довольно сложных и дефицитных электродвигателях и комплектующих изделиях.

Формула изобретения

1. СПОСОБ СМЕШИВАНИЯ НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ, заключающийся в воздействии на нее колеблющимся твердым телом, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания путем создания в неоднородной среде твердым телом вихревых течений, порождающих возникающую при этом на твердом теле гидродинамическую силу, на среду воздействуют посредством придания твердому телу колебаний по двум ортогональным координатам с кратными соотношениями не менее двух частот, обуславливающими его движения по фигурам Лиссажу, причем твердое тело выполнено в виде крыла с профилем, симметричным относительно перпендикулярной хорде оси. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на среду воздействуют посредством колебаний крыла, получаемых сложением его поперечных и крутильных колебаний относительно оси, параллельной образующей крыла. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что крыло, посредством колебаний которого воздействуют на среду, соединено с источником возвратно-поступательного движения посредством упругоинерционной связи.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.10.1995

Номер и год публикации бюллетеня: 9-2001

Извещение опубликовано: 27.03.2001