Смесительно-активирующее устройство для жидких сред
Владельцы патента RU 2550609:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к смешиванию и дополнительной диспергации двухфазных жидких сред. Технический результат заключается в повышении эффективности активации жидкой смеси путем увеличения интенсивности воздействия на смесь. Достигается это тем, что смесительно-активирующее устройство для жидких сред включает рабочую камеру, сопла, конфузоры, перегородку с концентричными профилированными отверстиями, отражатели, которые в рабочей камере подпружинены, конфузоры расположены в эжекционных камерах, на выходных торцах которых расположена перегородка в виде вращающегося диска, взаимосвязанного с электродвигателем, при этом стенки эжекционных камер снабжены окнами, соединенными с загрузочным бункером. 3 ил.
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к смешиванию и дополнительной диспергации двухфазных жидких сред, требующих однородности перемешивания, например закладочных смесей, в процессе их транспортирования по трубопроводу к месту закладки.
Известен гидродинамический генератор для обработки суспензий (патент РФ на изобретение №2169625 C1 (B06B 1/18, F15B 21/12), авт. Фрейдин A.M., Шалауров В.А., Анушенков А.Н., опубл. 27.06.2001 г.).
Предложенный генератор предназначен для обработки жидких сред, например твердеющих закладочных смесей или водоугольных суспензий. Корпус генератора содержит сопло, отражатель в виде лунки и резонирующие пластины, частота собственных колебаний которых настроена на частоту собственных колебаний струи обрабатываемой жидкости. Колебания резонирующих пластин приводят к активации обрабатываемого потока.
Недостатком данного устройства является сложность настройки резонанса колебаний пластин, для чего требуется менять длину или толщину резонирующих пластин. Кроме того, конструкция генератора не обеспечивает возможности смешивания отдельных компонентов суспензий.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является принятый в качестве прототипа патент РФ №2301112 C1 (B02C 19/18). Способ измельчения полезных ископаемых и кавитационный диспергатор для его осуществления, авт. Анушенков А.Н., Фрейдин A.M., Ворошилов П.Ю., Усков В.А., Артеменко Ю.В., опубл. 20.06.2007 г.
Устройство для измельчения полезных ископаемых включает диспергатор, выполненный прямоточным и состоящим из полого ротора с лопастями на внутренней поверхности и установленной с противоположного входному патрубку торца ротора перпендикулярно оси вращения ротора перегородкой с отверстиями, и из статора, выполненного с торца, примыкающего к кавитационной камере, с перегородкой, имеющей отверстия, совмещаемые с отверстиями ротора при вращении последнего. Разрушение полезных ископаемых осуществляется резонансным воздействием гидроударных и кавитационных импульсов.
Недостатками данного устройства являются конструктивная сложность, обусловленная наличием отдельного репульпатора для смешивания компонентов, а также сложность привода, связанная с применением вариатора или специального встроенного электропривода.
Задачей изобретения является повышение эффективности активации жидкой смеси путем увеличения интенсивности воздействия на смесь.
Достигается это тем, что смесительно-активирующее устройство для жидких сред, включающее рабочую камеру, сопла, конфузоры, перегородку с концентричными профилированными отверстиями, отражатели в рабочей камере подпружинены, конфузоры расположены в эжекционных камерах, на выходных торцах которых расположена перегородка в виде вращающегося диска, взаимосвязанного с электродвигателем, при этом стенки эжекционных камер снабжены окнами, соединенными с загрузочным бункером.
Вращающаяся перегородка в виде диска с концентричными профилированными отверстиями периодически перекрывая поток смеси обеспечивает его пульсацию с ультразвуковой частотой и распространение сгенерированных волн в объеме смеси, находящейся в рабочей камере. Это приводит к увеличению местной скорости движения потока, что при дальнейшем его соударении с отражателями, вибрирующими от пульсаций потока смеси, увеличивает интенсивность механического воздействия на смесь.
Наличие эжекционных камер и загрузочного бункера обеспечивает также возможность эффективного смешивания компонентов жидких сред.
Устройство поясняется фиг.1-3.
Смесительно-активирующее устройство (фиг.1) содержит цилиндрический корпус рабочей камеры 1, стенки 2 и 3. На передней стенке 2, консольно расположены две эжекционные камеры 4, внутри которых установлены эжекционные сопла 5, конфузоры 6, подводящие патрубки 7. На стенках эжекционных камер 4 имеются боковые окна 8, соединенные с загрузочным бункером 9. В торце эжекционных камер расположена вращающаяся перегородка в виде диска 10 с профилированными концентричными отверстиями 11, установленная на вал, опирающийся на подшипник 12, защищенный от жидкости уплотнением 13, и приводимая во вращение от электродвигателя 14. Напротив сужающих сопел 15 каналов установлены отражатели 16, опирающиеся на пружины 17. В задней стенке имеется отводящее отверстие для смеси 18 и выходной патрубок 19.
Смесительно-активирующее устройство работает следующим образом. Жидкая фаза смеси под давлением подается в подводящие патрубки 7 (фиг.1). Одновременно в загрузочный бункер 9 подается твердая дисперсная фаза. За счет увеличения скорости потока в эжекционных соплах 5 при попадании потока в конфузоры 6 внутри них создается разрежение и твердая фаза из бункера 9 через окна 8 в стенке эжекционной камеры 4 попадает в поток и смешивается с жидкой фазой. Полученная смесь попадает в сужающиеся каналы 15, а затем, в момент совпадения каналов 15 с профилированными отверстиями 11 на вращающейся перегородке 10, смесь попадает внутрь рабочей камеры, ударяясь в полусферические отражатели 16, вибрирующие на пружинах 17, за счет пульсации потока смеси. Электродвигатель 14 вращает перегородку 10 с частотой, необходимой для создания ультразвуковых пульсаций потока.
В результате создается комплексное механическое воздействие на частицы смеси. Образуется концентрированная пульсирующая кавитационная область между профилированными отверстиями 11 и отражателями 16. Пульсации кавитационной области создают переменные поля скоростей и давлений, что способствует дополнительному гидродинамическому воздействию на смесь, сопровождающемуся ее активацией. Соударение частиц смеси с вибрирующими отражателями 16 вызывает их разрушение, измельчение, интенсивное перемешивание и повышение однородности состава смеси.
Предлагаемое смесительно-активирующее устройство обеспечивает возможность смешивания компонентов жидких смесей и позволяет повысить эффективность активации жидкой смеси путем увеличения интенсивности воздействия на смесь по сравнению с прототипом.
Смесительно-активирующее устройство для жидких сред, включающее рабочую камеру, сопла, конфузоры, перегородку с концентричными профилированными отверстиями, отражатели, отличающееся тем, что отражатели в рабочей камере подпружинены, конфузоры расположены в эжекционных камерах, на выходных торцах которых расположена перегородка в виде вращающегося диска, взаимосвязанного с электродвигателем, при этом стенки эжекционных камер снабжены окнами, соединенными с загрузочным бункером.
