Смеситель

 

В.Г. Базаров B.,",.", 5

4 ,Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе ":- (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) СМЕСИТЕЛЬ

Изобретение относится к технике смещения аэрозолей, предназначено для использования в химических реакторах и может быть использовано в технике образования эмульсий и суспенэий.

Известны смесители, содержащие корпус с герметично установленными в нем дисками с отверстиями, центробежные форсунки с камерой завихрения, соплами и по крайней мере двумя группами - основных и дополнительных -, завихряющих каналов, соединенных через подводящие каналы с размещенными в корпусе изолированными один от другого основ lblHVI и дополнительными коллекторами (1).

Недостатками указанного смесителя является малая расходонапряженность по сечению зоны смесеобразования изза е о мало" компактности, недостаточная равномерность распределения капель, вызванная значительным расстоянием между форсунками, потреб2 ность в значительном перепаде давления на форсунках из-эа повышенных потерь на трение, вызванных большой омываемой жидкостью поверхностью и большим временем пребывания жидкости

5 в форсунках.

Известен также смеситель, содержащий подводящие патрубки, пакет дисков, герметично соединенных друг с другом, один из которых сплошной, а другие выполнены с симметрично расположенными канавками и отверстиями, образующими соответственно распределительные каналы и камеры завихрения 12).

Этот смеситель достаточно компактен и обеспечивает приемлемую рас- ° ходонапряженность. Он наиболее близок к данному изобретению по своей техни.ческой сущности, большинству общих го существенных признаков, и является прототипом изобретения.

Цель изобретения — получение максимально компактной конструкции с

971450 4 минимальным обьемом заполненных жидкостью полостей; обеспечение симметричной разводки жидкости по каждой форсунке для достижения максимальной равномерности, распределения капель, повышение эффективности процесса смешения путем улучшения качества смеси и расширения диапазона регулирования расхода компонентов.

Поставленная цель достигается тем, 10 что в смеситель, содержащий подводящие патрубки, пакет дисков, герметично соединенных друг с другом, один из которых сплошной, а другие выполнены с симметрично расположенными ка- 15 навками и отверстиями, образующими со-. ответственно раСпределительные каналы и камеры завихрения, дополнительно снабжен диском с соплами, размещенными по оси завихрения каждой камеры.

На фиг. 1 представлен продольный разрез предложенного смесителя; на фиг. 2 — разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 — совмещенные виды по Б и раз- р резы В-В, Г-Г и Д-Д фиг. 1; на фиг. 4 совмещенные виды по E и разрезы Ж-Ж, и-и, к-к ф

В корпусе 1 в виде сплошного диска с основным 2 и дополнительным коллекторами для одного реагента, основным 4 и дополнительным 5 коллекторами для подвода второго реагента установлены герметично соединенные один с другим по торцу, например, диффузионной пайкой в вакууме, диски

6-11. В лицевом диске 6 выполнены расположенные в сотовом порядке отверстия 12, образующие периферийные сопловые каналы. В диске 7 выполнены

49 отверстия 13 и 14 и соединенные с последними пропилы 15 и 16. В диске

8 выполнены глухие отверстия 17 и сквозные отверстия 18 и 19, равномерно распределенные по узлам гекса- гональной решетки. Отверстия 17 и 18 соединены с отверстиями 19 тангенциальными к последним каналами 20 и

21. Ввиду гексагонального располо-, жения отверстий 17-19 каждое отверстие 19, образующее камеру завихрения соединено тремя тангенциальными каналами 20 с отверстием 17 и тремя последовательно чередующимися с ними каналами 21 — с отверстиями 18. Кана- лы 20 и 21 для улучшения гидродинамики течения могут быть выполнены конфузорными. На оборотной поверхности диска 8 выполнены пропилы 22 и 23, соединенные с отверстиями 18.

На лицевой стороне диска 9 выполнены центровочные пояски 24 и выточки 25 с соплами 26, образующие центральные сопловые каналы. На оборотной стороне выполнены равномерно расположенные по узлам гексагональной решетки чередующиеся отверстия 27-29.

Отверстия 27 - 28 соединены с отверсTvIRMN 29 чередующимися тангенциальными каналами 30 и 31, а периферийный:ряд отверстий 28 с пропилами 32.

На диске 10 выполнены сквозные отверстия 33 и 34, расположение которых соответствует расположению отверстий 27 и 28 диска 9, и пропилы

35, соединенные с отверстиями 33.

На диске 11 выполнены лишь отверстия

36, расположение которых соответст-. вует отверстиям 34 диска 10. Наконец, на внутренней торцовой поверхности корпуса 1 выполнены пропилы 37, а к внешней стороне приварены подводящие патрубки 38-41, соединенные с коллекторами 2-5 сверлениями 42-45.

Для удобства монтажа диски 7-11 и корпус могут иметь центровочные отверстия и штифты. При герметичном соединении дисков 7-11 и корпуса 1 отверстия 13 и 19 образуют периферийные, а отверстия .29 — центральные камеры завихрения двухкомпонентных центробежных форсунок с сопловыми каналами 12 и 26, соединенные через тангенциальные каналы 20, отверстйя

17, 14, пропилы 16 и 15 с основным коллектором 2, через тангенциальные каналы 21, отверстия 18, пропилы 23 и 22 — с дополнительным коллектором

3, через тангенциальные каналы 30 и отверстия 27, отверстия 33 и пропилы 37 — с основным коллектором второго реагента 5, а через тангенциальные каналы 31, отверстия 28, сверления 34 и пропилы 35 и 32 — с дополнительным колллектором второго реагента 4.

При подаче через патрубки 38-41 в коллекторы 2-5 реагентов основной расход первого из них, попадая через подводящие пропилы 15, 16, отверстия

14 и 17, тангенциальные каналы 20 в отверстия 19, истекает через отверстие 12 в виде тонкой кольцевой пелены, диспергирующейся на капли. Основной расход второго реагента, поступая через коллектор 5, пропилы 37, отверс97145 с

Формула изобретения тия 33 и 27, тангенциальные каналы

30 получает вихревое течение в камерах завихрения 29 и истекает со среза сопел 26 в виде тонкой кольцевой пелены, которая пересекается с пеленой другого реагента, истекающего со среза отверстия 12, вмешивается с каплями другого реагента, которые вступают друг с другом в реакцию в пространстве зоны смесеобразования.

16

При необходимости увеличить расход реагентов их дополнительно направляют в коллекторы 3 и 4, откуда один из них по пропилам 22 и 23 попадает через отверстия 18, тангенциальные

1S каналы 21 в отверстия 19, смешивается там с основным расходом из тангенциальных каналов 20 и совместно истекает со среза отверстия 12. Другой дополнительный реагент из коллектора

4 поступает по пропилам 32 отверстия

33, пропилам 35 к отверстиям 28, а от них через тангенциальные каналы

31 - в камеры завихрения 29, где смешивается с основньм расходом этого

25 реагента и истекает через сопло,26.

Выполнение смесителя в виде соединенных один с другим по торцу дисков» в которых в различных плоскостях выполнены завихривающие и разводящие пррпилы и отверстия, образующие при соединении подводящие каналы; камеры завихрения и сопла центробежных форсунок, и выполнение основных и дополнительных подводящих от- ЗЗ верстий и камер завихрения равномерно распределенными по узлам гексагональной решетки позволяет достичь максимальной компактности смесителя, минимума потерь, расположить основ- 46 ные и дополнительные тангенциальные каналы каждой из Форсунок в одной плоскости, что повышает эффективность смешения и обмена энергией и улучшает качество распыливания. Потери на сме- 4S шивание двух разноскоростных потоков в каждой камере завихрения уменьшают-, ся при уменьшении скорости подачи жидкости, т.е. применительно к центробежным форсункам, при увеличении у радиусов отверстий 19 — 29. Однако

0 6 при этом увеличивается время пребывания в них жидкости и возрастают потери на трение. Определенное экспериментально оптимальное соотношение радиусов отверстий 19 и 29 с радиусами отверстий 12 и сопел 26 составляет для 10-кратного регулирования расхода топлива " 1,8-2,2. Для пересечения углов факелов, истекающих через сопловые каналы 12 и 36, возможно выполнение профилей каналов 12 расшйряю щимися по ходу потока.

Для организации экзотермических реакций с выделением большого количества тепла, например в газогенераторах, следует изготавливать предложенный смеситель из жаростойких нержавеющих сплавов и соединять путем диффузионной пайки в вакууме, а наружные швы проваривать электронно-лучевой сваркой. Для модельных проливок и организации смещения низкотемпературных реагентов возможно изготовление смесителя из пластмасс путем склеивания под прессом.

Смеситель, содержащий подводящие патрубки, пакет дисков, герметично соединенных друг. с другом, один из которых сплошной, а другие выполнены с симметрично расположенными канавками и отверстиями, образующими соответственно распределительные каналы и камеры завихрения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью. повышения эффективности процесса за счет улучшения качества смеси и расширения диапазона регулирования расхода компонентов, смеситель дополнительно снабжен диском с соплами, рамещенны-. ми по оси каждой камеры завихрения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ю 3702536, кл. 601972.

2. Патент СССР и 487475, кл. В 01 F 5/00, 1972.

971ч50

Вис7Е

3f Фиг.4

Ре

79 / 7 Тираж 622

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иоскаа Ж-35, Раувская наб, д, 4!;

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект, Составитель В. Базаров дотов Техред К.Мыцьо Корректор 6. Макаренко