Смеситель

 

Изобретение относится к устройствам для смешивания дисперсных сред и может применяться в химической, нефтеперерабатывающей , пищевой и др. отраслях промышленности . Цель изобретения - повышение эффективности смешивания путем увеличения гомогенизации смешиваемых продуктов и стойкости получаемой смеси при интенсификации смешивания и снижении энергозатрат. Смеситель состоит из рабочей камеры и вибратора, содержащего приводной механизм, выполненный в виде силового цилиндра и цилиндра газовой пружины с размещенными в них поршнями , установленными на общем штоке, соединенном с рабочей камерой. Кроме этого , имеется генератор пульсирующего давления воздуха. Вращение коленчатого вала от электродвигателя приводит к колебательному движению поршней, что вызывает поочередное сжатие и расширение воздуха в полостях цилиндра, в результате чего возникают резонансные колебания системы, которые характеризуются наиболее интенсивным колебательным движением газожидкостной смеси. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. с/ С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 01 F 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843648/26 (22) 29.06.90 (46) 30.12.92, Бюл. М 48 (71) Институт машиноведения им. А.А.Благонравова АН СССР. (72) P.Ô.Ãeíèåâ, Р,Н.Tóøåâ, В.В.Скачков и

А. Е;Клещев (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1428449, кл. В 01 F 11/00, 1989.

Авторское свидетельство СССР

М 1674988, кл. В 08 В 3/2, 1989. (54) СМЁСИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к устройствам для смешивания дисперсных сред и может применяться в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промы тленности. Цель изобретения повышение эффективности смешивания путем увеличения гомогенизации смешиваеИзобретение относится к устройствам для смешивания дисперсных сред с целью получения однородных материалов и может применяться в различных отраслях промышленности, например, в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др.

Известно устройство для получения дисперсных систем в жидкой среде, содержащее сосуд. установленный на подвижной платформе вибратора.

Недостатком этого устройства является его низкая эффективность, т.к. приведение в колебания сосуда, в котором находится обрабатываемая жидкость требует затрат энергии тем больших, чем больше масса сосуда.

Наиболее близким к заявленному смесителю по технической сущности и достига„„53J„„ 1784266 А1

2 мых продуктов и стойкости получаемой смеси при интенсификации смешивания и снижении энергозатрат. Смеситель состоит из рабочей камеры и вибратора, содержащего- приводной механизм, выполненный в виде силового цилиндра и цилиндра газовой пружины с размещенными в них поршнями, установленными на общем штоке, соединенном с рабочей камерой. Кроме этого; имеешься генератор пульсирующего давления воздуха. Вращение коленчатого вала от электродвигателя приводит к колебательному движению поршней, что вызывает поочередное сжатие и расширение воздуха в полостях цилиндра, в результате чего возникают резонансные колебания системы, которые характеризуются наиболее интенсивным колебательным: движением газожидкостной смеси. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Ф емому результату является смеситель, содержащий рабочую камеру и вибратор..

Недостатком устройства-прототипа является малая эффективность. Совершающие колебательное движение рабочая камера и элементы вибратора в понятиях механики колебаний не являются колебательной системой из-за отсутствия упругого элемента. Поэтому энергозатраты на поддержание колебаний рабочей камеры существенно зависят от ее массы вместе с приведенной массой подвижных частей вибратора, что приводит к большим энергозатратам и нагрузкам в механизме. Кроме того. из-за жесткой кинематической связи между вибратором, выполненным в виде кривошипно-шатунного механизма, и рабочей камерой, амплитуда перемещения рабо1784266 чей камеры постоянна и не зависит от режима работы. Это вызывает большие нагрузки при запуске и ограничивает амплитуду перемещения и ускорения в резонансном режиме, что снижает эффективность 5 технологического процесса — степень гомогениэации и стойкость смеси.

Цель изобретейия — повышение эффективности смешивайия путем увеличения. гомогенизации смешиваемых продуктов при 10 интенсификации смешивания и снижении энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в известном смесителе, содержащем рабочую камеру и вибратор, последний выпол- 15 нен в виде установленного соосно с рабочей камерой приводного механизма и генератора пульсирующего давления с рабочей полостью, при этом приводной механизм . выполнен в виде сйлового цилиндра и ци- 20 линдра газовой пружины с размещенными в них поршнями, установленными на общем штоке, соединенном с рабочей камерой, а рабочая полость генератора пульсирующего давления сообщена с полостью силового 25 цилиндра.

Поставленная цель достигается также тем, что силовой цилиндр и цилиндр газовой пружины снабжены регуляторами давления 30 в полостях указанных цилиндров.

Проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранный из перечня-аналогов прототип позволили выявить отличитель- 35 ные признаки в заявленном техническом решении, следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию изобретения

"новизна", а проведенный заявителем дополнительный поиск известных техниче- 40 ских решений с целью обнаружения в них признаков, сходных с йризнаками отличительной части формулы заявленного технического. решения, и сравнения свойств заявляемого и известных технических ре- 45 шений, обусловленных наличием в них указанных признаков показал, что, во-первых, не все признаки отличительной части формулы найдены в известных технических решениях, во-вторых, .сопоставительный анализ 50 . свойств, обуслрвлейных наличием некоторых отличительных признаков в известных решениях и в заявленном техническом решении, показал, что у заявленного решения проявляются свойства, не совпадающие со 55 свойствами, проявляемыми указанными признаками в известных технических решениях, чем обуславливается достижение заявленного положительного эффекта,--" следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг.1 показан смеситель в.сборе. общий вид; на фиг.2 — вибратор, общий вид, Смеситель содержит цилиндрическую рабочую камеру 1, снабженную сливной и наливной горловинами 2 и 3 с гибкими шлангами 4 и 5 и эапорными кранами 6 и 7, Рабочая камера 1 нижним концом соединена со штоком вибратора 8. Рабочая камера

1 и вибратор 8 установлены на неподвижном основании 9. Вибратор 8 выполнен в виде приводного механизма 10 и генератора пульсирующего давления с рабочей полостью 11. Приводной механизм 10 выполнен соосно с рабочей камерой 1 в аиде силового цилиндра 12 и цилиндра 13 газовой пружины с поршнем 14 силового цилиндра и поршнем 15 газовой пружины, закрепленными на штоке 16 и установленными подвижно в цилиндрах 12 и 13. Поршни 14 и 15образуют с крышками 17, 18 и 19 в цилиндрах 12 и 13 по две замкнутые полости.

Генератор пульсирующего давления 11 включает в себя корпус с цилиндрами 20 и

21, установленные в них подвижно поршни

22 и 23. Последние соединены при помощи шатунов 24 и 25 с коленчатым валом 26.

Коленчатый вал 26 соединен с валом приводного электродвигателя 27. Рабочие полости цилиндров 20 и 21 сообщаются с полостями силового цилиндра 12 через каналы 28 и 29. Конфигурация коленчатого вала 26 соответствует движению поршней 22 и 23 в противофазе.

Полости силового цилиндра и газовой пружины снабжены регуляторами давления в этих полостях, состоящими из штуцеров 30 и 31 с запорными вентилями 32 и

33, соединенными с источником газа.

Смеситель работает следующим образом.

В исходном положении рабочая камера

1 заполнена обрабатываемой жидкостной смесью и содержит некоторое количество воздуха. Вращение коленчатого вала 26 от электродвигателя 27 приводит к колебательному движению поршней 22 и 23 и поочередному "сжатию и расширению газа в полости силового цилиндра 12.

Под действием давления газа поршень

14 вместе с поршнем 15, штоком 16 и рабочей камерой 1 приходит в осевое колебательйое движение с частотой равной частоте вращения коленчатого вала 26. При этом колебательное движение поршня 15 вызывает поочередное сжатие и расширение газа в полостях цилиндра 13 газовой пружины, что приводит к появлению на поршне 15 силы, зависящей от перемещения

1784266 поршня 15 и совпадающей с ним по фазе, т.е. являющейся по физической природе силой пружины.

Действие колебаний на заполняющую рабочую камеру 1 газожидкостную среду приводит к образованию специфической нелинейной колебательной системы, в которой упругим элементом является газ, инерционным — жидкость. Резонансные колебания этой системы являются рабочим режимом смесителя и называются режимом резонансного виброперемешивания. Они ха рактеризуются наиболее интенсивным

10 колебательным движением газожидкостной смеси, распределением газовых пузырей по всему объему рабочей камеры 1 и существованием течений, которые в совокупности

15 сит от действующих ускорений.

Условием существования резонанса является совпадение частоты возбуждения и собственной частоты газожидкостной системы, которая зависит от газосодержания 25

Требуемое газосодержание устанавливают в исходном состоянии при заливке жИдко;сти в рабочую камеру 1 объемным способом по данным литературы. Или требуемое газо30 содержание можно поддерживать при помощи системы регулирования, известной по и рототипу.

Существенным для выполнения цели изобретения является использование в рабочем режиме резонанса механической системы, в которой инерционным элементом является приведенная масса рабочей камеры 1 и подвижных частей вибратора 8, а упругим — газ в газовой пружине. Резонанс

35 механической системы достигается измене- 40 нием при помощи регулятора 30.32 давления в полости газовой пружины, вследствие чего изменяется ее жесткость.

Существенное значение для выполне-. ния цели изобретения имеет нелинейность 45 газовой пружины, т.к. сжатие и расширение газа в ней близко к адиабатическому. Это приводит к увеличению максимальных ускорений по сравнению с линейной пружиной и соответственному увеличению 50 эффективности технологического процесса. Регулятор 3.1, 33 дает возможность регулировать амплитуду колебаний в соответствии с требованиями конкретной

55 технологии при минимальных энергозатратах путем изменения давления в рабочей полости. Обе последние операции при повызывают требуемый технологический эффект переработки дисперсных материалов, при этом интенсивность существенно зави- 20 мощи регуляторов 30. 32 и 32, 33 могут выполняться непосредственно оператором по внешним наблюдаемым характеристикам рабочего процесса или при помощи системы автоматического регулирования с обратной связью, например, по амплитуде перемещения. Учитывая, что подобные системы известны и распространены в технике, более подробное описание для краткости не приводится.

Использование заявленного устройства позволяет реализовать эффективный технологический процесс смешивания различных трудносмешиваемых продуктов при минимальных энергозатратах вследствие резонансного характера процесса в рабочей камере; резонанса механической системы, имеющей газовую пружину с изменяемой при помощи регулятора жесткостью; нелинейности газовой пружины; наличия регулятора давления в полости силового цилиндра, обеспечивающего оптимизацию интенсивности процесса и энергозатрат.

Предлагаемое устройство отличается простой конструкцией, рассчитано на использование обычных конструкционных материалов, комплектующих изделий и технологических процессов при изготовлении. В качестве генератора пульсирующего давления воздуха может быть использован основной узел компрессора из числа выпускаемых серийно в автомобильной промышленности, холодильном машиностроении и других отраслях.

Формула изобретения

1. Смеситель, содержащий рабочую камеру и вибратор, о тл и ч а ю щи и с ятем, что, с целью повышения эффективности смешивания путем увеличения гомогенизации смешиваемых продуктов и стойкости получаемой смеси при интенсификации смешивания и снижении энергозатрат, вибратор выполнен в виде установленного соосно с рабочей камерой приводного механизма и генератора пульсирующего давления с рабочей полостью, при этом приводной механизм выполнен в виде силового цилиндра и цилиндра газовой пружины с размещенными в них поршнями, установленными на общем штоке. соединенном с рабочей камерой, а рабочая полость генератора пульсирующего давления сообщена с полостью силового цилиндра.

2, Смеситель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что силовой цилиндр и цилиндр газовой пружины снабжены регуляторами давления.

1784266

1784266

Составитель P.Ãàíèåa

Техред М.Моргентал

Редактор Е. Егорова

Корректор 3. Салко

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4330 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5