[1]Изобретение относится к смесителям, в частности к системам для приготовления эмульсий и суспензий для сжигания в топках энергетических установок, а также в химической технологии.
[2]Известен смеситель (см. а.с. №1416163, МКП В01F 7/02), состоящий из цилиндрического корпуса, содержащего входное и выходное отверстия. Внутри корпуса на его оси установлен неподвижный сердечник, жестко закрепленный при помощи двух центрирующих крестовин и обтекателей. От осевого перемещения крестовины удерживаются гайками. В корпусе установлен полый шнек, одним концом опирающийся на подшипники качения, установленные на неподвижном сердечнике, а другим концом - на подшипники качения, установленные в корпусе. Подшипники выполняют роль смесительно-дросселирующих элементов. На наружной поверхности шнека выполнена прерывисто винтовая нарезка в виде лопастей, при этом нарезка смещена в месте разрыва на угол до 90 град., а угол подъема каждой последующей части винтовой нарезки превышает угол подъема предыдущей в направлении выходного отверстия, чем достигается увеличение сдвиговых напряжений в композите. Шнек выполнен с перфорацией, оси которых наклонены к его горизонтальной оси.
[3]Недостатком данной конструкции смесителя является его неэффективная работа при малых скоростях потока обрабатываемой среды, повышенный расход энергии при движении вязких сред, большое гидравлическое сопротивление при движении обрабатываемой среды. При использовании в качестве обрабатываемой среды топлива с механическими примесями, особенно мазута, происходит забивание отверстий, ухудшение работы смесителя, снижение его производительности.
[4]Известен роторно-пульсационный аппарат (см. Патент SU 1346221, МКП В01F 7/12), состоящий из корпуса с подвижно установленными патрубком ввода и патрубком вывода. В корпусе размещены концентрично установленные цилиндры ротора и статора, по периметру которого размещены прорези. На одном конце патрубка ввода по его периметру выполнены циркуляционные отверстия, и этот конец размещен внутри корпуса с образованием кольцевого канала между патрубком ввода и цилиндром статора. В цилиндрах статора выполнены циркуляционные отверстия, расположенные напротив отверстий патрубка ввода, при этом суммарная площадь сечения отверстий составляет 0,05-0,3 площади прорезей в цилиндрах ротора и статора. Площадь сечения кольцевого канала составляет не более 0,5 суммарной площади отверстий. Патрубок ввода установлен с возможностью поворота.
[5] Недостатком данной конструкции является снижение эффективности работы при применении среды с повышенным содержанием твердых включений. При применении жидкого топлива создание эффекта давления между цилиндрами статора и ротора при перекрывании отверстий практически будет сводиться на нет из-за наличия демпферных эффектов, создаваемых отверстиями в статоре. Кроме того, часть среды будет миновать взаимно-перекрываемые отверстия из-за наличия свободных отверстий в патрубке входа и отверстий в цилиндрах статора. Все это снижает качество эмульсии.
[6]Технической задачей изобретения является интенсификация процесса и повышение качества готового продукта за счет увеличения поверхности контакта смешиваемых компонентов.
[7]Технический результат достигается тем, что смеситель-эмульсатор снабжен улиткообразными камерами, расположенными на входе и выходе устройства и соединенными патрубками ввода и вывода жидкости, при этом лопасти ротора выполнены с серповидными на периферии участками, переходящими в плоские участки, расположенные у ротора и параллельные его продольной оси. Диаметр отверстий в дисках увеличивается по направлению от оси корпуса к его периферии.
[8]На фиг.1 изображена смесительная камера, продольный разрез; на фиг.2 - то же, аксонометрия; на фиг.3 - многокамерное выполнение смесителя; на фиг.4 - лопасть ротора; на фиг.5 - сечение А-А на фиг. 4; на фиг.6 - смеситель, вид сбоку с частичным вырезом; на фиг. 7 - то же, аксонометрия.
[9]Смеситель-эмульсатор состоит из цилиндрического корпуса 1, вала 2, установленного по оси корпуса, многолопастного ротора 3, размещенного на валу 2, радиально закрепленных на роторе лопастей 4, перфорированного диска 5, установленного в корпусе за ротором по ходу движения жидкости, патрубков ввода 6 и вывода 7 жидкости и привода 8.
[10]Смеситель-эмульсатор снабжен улиткообразными камерами 9 и 10, расположенными на входе и выходе устройства и соединенными патрубками ввода 6 и вывода 7 жидкости, при этом лопасти ротора выполнены с серповидными на периферии участками 11, переходящими в плоские участки 12, расположенные у ротора и параллельные его продольной оси. Диаметр отверстий 13 в диске 5 увеличивается по его направлению от оси корпуса к его периферии.
[11]Смеситель-эмульсатор работает следующим образом. Поток жидкости под давлением от постороннего источника подается во входную камеру 9, в которой, получая вращательное движение и закручиваясь на выходе из нее, поток вступает во взаимодействие с ротором 3, участки 12 лопастей ротора 3 вызывают турбулизацию потока и изменение направления его движения на противоположное. Механические примеси разбиваются сильно турбулизированным потоком жидкости, создаваемым на начальном участке 12 вращающихся лопастей 4 ротора и многократным изменением направления его движения. Серповидные участки 11 ротора 3 закручивают поток по винновой траектории, создают подпор потоку и отбрасывают его к диску 5 с многорядовым расположением отверстий 13, число и диаметр которых при удалении от оси аппарата к периферии возрастает. Проходя через диск 5 с отверстиями, поток выпрямляется с одновременным делением на большое количество струй, которые подаются в камере 10, выполненной в виде улитки. В выходной камере 10 поток закручивается по винтообразной траектории, что обеспечивает дополнительное механическое воздействие на него.
[12]Для дальнейшего повышения эффективности смешения потока смеситель может иметь несколько последовательно установленных камер, в которых улиткообразный выход предыдущей камеры является входом последующей камеры, при этом поток жидкости подвергается многократному воздействию ударно-срезывающего эффекта для улучшения структуры и однородности потока.
[13]Известно, что для создания гомогенной (однородной) жидкой среды двух взаимо-нерастворимых жидкостей, необходимо увеличить поверхность контакта сред, которую можно создать за счет турбулизации потока, ударного воздействия, резкого снижения и повышения давления. В прототипах это явление недостаточно реализовано.
[14]Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в интенсификации процесса смешения и повышения качества готового продукта за счет увеличения поверхности контакта смешиваемых компонентов, для чего смеситель-эмульсатор снабжен улиткообразными камерами, расположенными на входе и выходе смесителя эмульсатора и соединенными с патрубками ввода и вывода жидкости, при этом лопасти ротора выполнены с серповидными на периферии участками, переходящими в плоские участки, расположенные у ротора и параллельные его продольной оси, а диаметр отверстий в диске увеличивается по направлению от оси корпуса к его периферии.
