Газодинамический смеситель

Газодинамический смеситель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к областям техники, использующим процессы перемешивания жидких и порошкообразных веществ, обладающих текучестью, и может быть использовано в химической, лакокрасочной, пищевой промышленности, в частности, при приготовлении коллоидных растворов, лаков, красок, связующих, клеев, многокомпонентных смесей.

Известно «Устройство для вспенивания битуминозного связующего» по патенту РФ №2085271, 6МПК B01F 5/00, 1997 год, содержащее пустотелую цилиндрическую камеру, одно из оснований которой имеет патрубок для вывода смеси и присоединенные к камере два входных патрубка для подачи связующего, из которых один установлен тангенциально к камере, а второй - по оси камеры в другом, верхнем, основании. Внутри входного патрубка, расположенного по оси камеры, установлен завихритель, выходное отверстие патрубка, расположенного по оси камеры, находится на уровне расположения входного патрубка, установленного тангенциально к камере. Камера снабжена дополнительным патрубком для подачи в нее пенообразователя и приспособлением для дробления пенообразователя на капли. Установка завихрителя внутри патрубка, расположенного по оси камеры, позволяет закрутить струю связующего в сторону, противоположную потоку связующего, подаваемого по патрубку, расположенному тангенциально к камере. При соударении потоки связующего, вращаются в разные стороны, резко турбулизируются, что обеспечивает эффективное смешение.

Недостатком известного устройства по патенту РФ №2085271 является низкая однородность смеси, так как взаимодействие струй компонентов в смесительной камере не позволяет получить частицы с высокой степенью диспергации (достаточно малых размеров), особенно при перемешивании высоковязких компонентов.

Известен «Способ смешивания сыпучих материалов и аэродинамическое устройство для его осуществления» по патенту РФ №2294795, 6МПК B01F 3/18, 2007 год, включающий подачу воздуха и компонентов смеси тангенциально в емкость и перемешивание их во взвешенном состоянии, совместно посредством всасывания за счет создания разряжения в емкости с помощью лопаток центробежного вентиляторного колеса с одновременным дозированием компонентов смеси тангенциальными патрубками разного диаметра, установленными в одной плоскости, и последующим смешиванием их в одной рабочей зоне. Аэродинамическое устройство, принятое в качестве ближайшего аналога, содержит конический корпус, крышку с коробами выхода воздуха, камеру, установленную над крышкой с входным тангенциальным патрубком для подачи воздуха, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой, полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх, и патрубок выпуска частиц, при этом на боковой поверхности рабочей камеры установлены несколько тангенциальных патрубков для ввода воздуха совместно с компонентами смеси, причем тангенциальные патрубки имеют разные диаметры и расположены последовательно по нарастающей от меньшего диаметра к большему на одной горизонтальной плоскости, а высота лопаток центробежного вентиляторного колеса должна быть равна или не меньше наибольшего диаметра всасывающего тангенциального патрубка.

Недостатком известного устройства по патенту РФ №2294795 является то, что формируемая смесь имеет низкую однородность из-за перемешивания компонентов смеси во взвешенном состоянии, посредством всасывания их за счет создания разряжения в емкости с помощью лопаток центробежного вентиляторного колеса, что не позволяет получать частицы достаточно малых размеров.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача повышения однородности смеси за счет увеличения степени диспергации частиц компонентов смеси.

Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что газодинамический смеситель содержит вертикально расположенную круглую смесительную камеру, с осью симметрии смесительной камеры совпадает ось симметрии патрубка, расположенного сверху смесительной камеры, в патрубке выполнены по крайней мере два канала подачи перемешиваемых компонентов смеси и по крайней мере один канал подачи рабочего газа, в дне смесительной камеры расположена выводная труба, при этом в патрубке, имеющем возможность вращения вокруг оси симметрии патрубка, равномерно по окружности относительно оси симметрии патрубка расположены объединенные коллектором, сообщающимся с каналом подачи рабочего газа, и охватывающие каналы подачи перемешиваемых компонентов смеси по крайней мере два сопла, патрубок расположен от дна смесительной камеры на расстоянии h, обеспечивающем глубину h1 кратеров в смеси от истекающего из сопел рабочего газа, в стенке смесительной камеры над смесью выполнены отверстия для отвода рабочего газа.

Заявленное изобретение отличается от известного технического решения по патенту РФ №2256495 тем, что в патрубке, имеющем возможность вращения вокруг оси симметрии патрубка, равномерно по окружности относительно оси симметрии патрубка расположены объединенные коллектором, сообщающимся с каналом подачи рабочего газа, и охватывающие каналы подачи перемешиваемых компонентов смеси по крайней мере два сопла, патрубок расположен от дна смесительной камеры на расстоянии h, обеспечивающем глубину h1 кратеров в смеси от истекающего из сопел рабочего газа, в стенке смесительной камеры над смесью выполнены отверстия для отвода рабочего газа.

Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно обеспечило повышение однородности смеси за счет увеличения степени диспергации частиц компонентов смеси.

На фиг.1 представлен продольный разрез газодинамического смесителя.

На фиг.2 показан вид по стрелке А фиг.1.

Газодинамический смеситель (фиг.1) содержит вертикально расположенную круглую смесительную камеру 1, с осью 2 симметрии смесительной камеры 1 совпадает ось 3 симметрии патрубка 4, расположенного сверху смесительной камеры 1, в патрубке 4 выполнены по крайней мере два канала 5 подачи перемешиваемых компонентов смеси 6 и по крайней мере один канал 7 подачи рабочего газа, в дне 8 смесительной камеры 1 расположена выводная труба 9, при этом в патрубке 4, имеющем возможность вращения вокруг оси 3 симметрии патрубка 4, равномерно по окружности относительно оси 3 симметрии патрубка 4 расположены объединенные коллектором 10, сообщающимся с каналом 7 подачи рабочего газа, и охватывающие каналы 5 подачи перемешиваемых компонентов смеси 6 по крайней мере два сопла 11, патрубок 4 расположен от дна 8 смесительной камеры 1 на расстоянии h, обеспечивающем глубину h1 кратеров 12 в смеси 6 от истекающего из сопел 11 рабочего газа, в стенке 13 смесительной камеры 1 над смесью 6 выполнены отверстия 14 для отвода рабочего газа.

Газодинамический смеситель работает следующим образом. Перемешиваемые компоненты смеси 6, обладающие текучестью (жидкости, порошки), подают самотеком или под давлением через каналы 5 в патрубке 4. Рабочий газ подают под давлением в патрубок 4, в котором рабочий газ движется по каналу 7 подачи рабочего газа через коллектор 10 к соплам 11. Распределяясь в коллекторе 10, рабочий газ истекает из сопел 11 в виде системы газодинамических струй. Струи перемешиваемых компонентов смеси 6, выходящие из соответствующих каналов 5, попадают в систему газодинамических струй рабочего газа, где они подвергаются аэродинамическому воздействию, приводящему к распаду струй перемешиваемых компонентов смеси 6 на капли (частицы). Наиболее эффективно диспергирование компонентов смеси 6 осуществляется сверхзвуковыми струями рабочего газа. Применение в соплах 11 конических сопловых трактов, расширяющихся в направлении движения рабочего газа, и трактов в форме сопла Лаваля позволяет получить сверхзвуковой режим истечения рабочего газа. При сверхзвуковом режиме истечения рабочего газа образуется факел распыления с развитой системой скачков уплотнения. Капли перемешиваемых компонентов смеси 6, проходя через скачки уплотнения, дробятся на более мелкие, что приводит к повышению однородности смеси 6. При многоструйной подаче рабочего газа, то есть при применении нескольких сопел 11, количество скачков уплотнения увеличивается, степень диспергации и гомогенизации капель резко возрастает. Образованное облако капель движется внутри газодинамического «транспортера», состоящего из отдельных газодинамических струй. Частицы перемешиваемых компонентов смеси 6 оседают на дно 8 смесительной камеры 1, образуя смесь 6. Расстояние h между патрубком 4 и дном 8 смесительной камеры 1 регулируют таким образом, чтобы при взаимодействии истекающих из сопел 11 струй рабочего газа и смеси 6 образовывались кратеры 12 глубиной h1. Взаимодействие струи рабочего газа со смесью 6 приводит к интенсивному перемешиванию компонентов смеси 6 в кратере 12 и вокруг него. Чем больше глубина h1 кратера 12, тем больше интенсивность перемешивания компонентов смеси 6. Патрубок 4 вращается вокруг оси 2 симметрии смесительной камеры 1. При этом кратеры 12 движутся по объему смеси 6, что создает дополнительные потоки перемешиваемых компонентов смеси 6 и повышает однородность формируемой смеси 6. Однородная смесь 6 выводится из смесительной камеры 1 через выводную трубу 9. Следующая порция частиц напыляется на дно 8 смесительной камеры 1 на готовую смесь 6, и, таким образом, обеспечивается непрерывное формирование смеси 6. В стенке 13 смесительной камеры 1 над смесью 6 выполнены отверстия 14 для отвода рабочего газа.

Заявленное изобретение позволило получить технический результат, а именно обеспечило повышение однородности смеси за счет увеличения степени диспергации частиц компонентов смеси.

Газодинамический смеситель, содержащий вертикально расположенную круглую смесительную камеру, с осью симметрии смесительной камеры совпадает ось симметрии патрубка, расположенного сверху смесительной камеры, в патрубке выполнены по крайней мере два канала подачи перемешиваемых компонентов смеси и по крайней мере один канал подачи рабочего газа, в дне смесительной камеры расположена выводная труба, отличающийся тем, что в патрубке, имеющем возможность вращения вокруг оси симметрии патрубка, равномерно по окружности относительно оси симметрии патрубка расположены объединенные коллектором, сообщающимся с каналом подачи рабочего газа, и охватывающие каналы подачи перемешиваемых компонентов смеси по крайней мере два сопла, патрубок расположен от дна смесительной камеры на расстоянии h, обеспечивающем глубину h1 кратеров в смеси от истекающего из сопел рабочего газа, в стенке смесительной камеры над смесью выполнены отверстия для отвода рабочего газа.