Гидродинамический смеситель

Устройство может быть применено для приготовления однородных смесей и эмульсий. Для повышения эффективности смешивания и эмульгирования в гидродинамическом смесителе содержащем корпус, внутренняя поверхность которого выполнена в виде конфузора, цилиндрической части и диффузора, и резонатор, резонатор установлен соосно в цилиндрической части корпуса с возможностью осевого перемещения, причем резонатор выполнен в виде обтекаемого цилиндрического тела как минимум с одной проточкой на внешней поверхности, кроме того на торцевой поверхности резонатора, со стороны диффузора, имеется полость. В гидродинамическом смесителе полость может быть выполнена в сечении в виде параболы. Полость может быть выполнена также в сечении в виде полусферы. Полость может быть выполнена в сечении в виде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону диффузора. Полость может быть выполнена в сечении в виде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону конфузора. Полость может быть выполнена в сечении в виде цилиндра. Полость может быть выполнена в сечении в виде контура подобного внешней поверхности.

Полезная модель относится к вибрационной технике и может быть использована для интенсификации технологических процессов, например для приготовления однородных смесей и эмульсий.

Известные гидродинамические излучатели отличает конструктивная сложность. В устройстве (а.с. 284466, В06В 1/20, 1970), содержащем сопло и резонатор, последнее выполнено в виде разрезанной втулки, установленной соосно круговой щели сопла, образованного прямым и обратным конусами. Данное устройство содержит большое число сложных деталей, наличие регулирующих элементов. К основному недостатку устройства можно отнести сложность выполнения кругового сопла, так как небольшая погрешность изготовления вызовет относительный перекос при установке. Это приведет к образованию сопла с неравномерным сечением, а следовательно и с непостоянным давлением в струе жидкости. Так как резонатор настроен на постоянное давление, то часть пластин резонатора будет работать в нерезонансной частоте. Следовательно, часть потока жидкости не будет подвергаться озвучиванию, тем самым снижая эффективность работы устройства. Необходимо отметить неравную излучающую способность резонатора, так как излучающие элементы образованы прорезями на втулке. Конструкция устройства требует повышенной точности центрирования сопла и резонатора.

В гидравлическом смесителе (а.с. 738648, B01F 5/06, 1980), содержащем корпус с осевыми подводящим и отводящим патрубками, расположенный соосно им обтекатель с лопатками на наружной поверхности и осевым отверстием в виде конфузора с установленными внутри него дополнительными лопатками, отводящий патрубок выполнен в виде диффузора, причем лопатки на обтекателе и в конфузоре имеют противоположное направление.

Устройство имеет сложную конструкцию - большое число сложных и вращающихся деталей. Устройство не будет эффективно работать по следующим причинам. В конструкцию заложен принцип перемешивания жидкости за счет разделения и последующего смешивания потоков имеющих разную скорость. Этот принцип предусматривает большие гидравлические потери идущие на разделение потока, многократное изменение направления движения потоков и тем более их соединение, имеющих разное направление.

Технический результат - повышение эффективности смешивания и эмульгирования.

Для достижения указанного технического результата в гидродинамическом смесителе содержащем корпус, внутренняя поверхность которого выполнена в виде конфузора, цилиндрической части и диффузора, и резонатор, резонатор установлен соосно в цилиндрической части корпуса с возможностью осевого перемещения, причем резонатор выполнен в виде обтекаемого цилиндрического тела как минимум с одной проточкой на внешней поверхности, кроме того на торцевой поверхности резонатора, со стороны диффузора, имеется полость. В гидродинамическом смесителе полость может быть выполнена в сечении в виде параболы. Полость может быть выполнена также в сечении в виде полусферы. Полость может быть выполнена в сечении в виде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону диффузора. Полость может быть выполнена в сечении в виде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону конфузора. Полость может быть выполнена в сечении в виде цилиндра. Полость может быть выполнена в сечении в виде контура подобного внешней поверхности.

На фиг.1-7 представлена схема гидродинамического смесителя и варианты исполнения полости в резонаторе.

Устройство содержит корпус 1, внутренняя поверхность которого выполнена в виде конфузора 2, цилиндрической части 3 и диффузора 4. В корпусе 1 соосно цилиндрической части 3 установлен резонатор 5 с возможностью осевого перемещения. Причем резонатор 5 выполнен в виде обтекаемого цилиндрического тела как минимум с одной проточкой на внешней поверхности. На торцевой поверхности резонатора 5, со стороны диффузора 4, имеется полость, которая может быть выполнена в сечении в виде: параболы (фиг.2), полусферы (фиг.3), усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону диффузора (фиг.4), усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону конфузора (фиг.5), цилиндра (фиг.6), контура подобного внешней поверхности (фиг.7).

Устройство работает следующим образом. Жидкость подается в корпус 1 со стороны конфузора 2, проходит цилиндрическую часть 3, в которой находится резонатор 5, диффузор 4 и выходит из устройства. Наличие конфузора 2 и диффузора 4 позволяет придать необходимые динамические характеристики потоку жидкости проходящего через цилиндрическую часть 3, в которой находится резонатор 5, который обеспечивает возникновение его резонансной частоты колебаний при изменении частоты автоколебаний потока жидкости. Изменение собственной частоты колебаний резонатора 5 осуществляется за счет изменения его конструкции (фиг 1-7): числа и размеров проточек на внешней поверхности, различных по виду полостей, а также размеров самого резонатора и его осевого перемещения в цилиндрической части 3 корпуса 1. Изменение частоты колебаний потока жидкости осуществляется за счет изменения скорости потока, путем установки на входе в устройство регулируемого дросселя или изменения диаметров отверстий на входе конфузора и выходе диффузора. При совпадении частот колебаний потока жидкости, проходящего через цилиндрическую часть 3 устройства, и резонатора 5 наступает резонанс, приводящий к возникновению интенсивной звуковой волны. Это вызывает периодические изменения давления распространяемые по жидкости в виде волн, что приводит к образованию кавитации.

Наличие нескольких проточек на внешней поверхности резонатора 5 значительно повышает эффективность работы устройства. Кроме того проточки могут быть настроены на разную резонансную частоту, что позволяет варьировать условия воздействия на поток жидкости. Перегородки между проточками могут выполнять также роль излучающих элементов при соответствующем конструктивном их исполнении.

Устройство будет работать эффективно при приготовлении смесей и эмульсий, т.к. имеет проточную схему компоновки. В устройстве отсутствуют сложные и вращающиеся детали. Возможность использования различных режимов работы смесителя также расширяет условия его применения. Повышение эффективности процесса перемешивания будет выражаться в повышении качества смесей и эмульсий, а также в сокращении времени их приготовления.

1. Гидродинамический смеситель, содержащий корпус, внутренняя поверхность которого выполнена в виде конфузора, цилиндрической части и диффузора, и резонатор, отличающийся тем, что резонатор установлен соосно в цилиндрической части корпуса с возможностью осевого перемещения, причем резонатор выполнен в виде обтекаемого цилиндрического тела как минимум с одной проточкой на внешней поверхности, кроме того, на торцевой поверхности резонатора, со стороны диффузора, имеется полость.

2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что полость выполнена в сечении в виде параболы.

3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что полость выполнена в сечении в виде полусферы.

4. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что полость выполнена в сечении в виде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону диффузора.

5. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что полость выполнена в сечении в виде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону конфузора.

6. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что полость выполнена в сечении в виде цилиндра.

7. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что полость выполнена в сечении в виде контура, подобного внешней поверхности.