устройство для получения дозированных смесей

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДОЗИРОВАННЫХ СМЕСЕЙ, содержащее центральную камеру активного потока, соединенную с напорным трубопроводом, центральную смесительную камеру, с которой с помощью кольцевого профилированного канала соединено не менее двух всасывающих трубопроводов, соединенных с соответствующими резервуарами, установленные на трубопроводах краны, отличающееся тем, что оно снабжено жиклерами, установленными в каждом всасывающем трубопроводе, газожидкостным смесителем, имеющим напорные газовый и жидкостной трубопроводы, размещенным на входе в центральную камеру активного потока, дополнительными камерами смешения, размещенными на выходе всасывающих трубопроводов, при этом устройство снабжено дополнительными соплами, соединяющими центральную камеру активного потока с дополнительными камерами смешения, краном-дросселем, размещенным на выходе из центральной смесительной камеры и выполненным в виде корпуса с боковым входом и торцевым выходом, с разделительной перегородкой, имеющей центральное конусное отверстие, расположенной перпендикулярно продольной оси крана-дросселя с образованием на выходе крана дополнительной кольцевой полости, кран-дроссель снабжен установленным с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса центральным телом, имеющим форму сопряженных конической и цилиндрической поверхностей, из которых последняя размещена в дополнительной кольцевой полости с образованием кольцевого зазора постоянного сечения при любом положении центрального тела.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к устройствам для смешивания в системах жидкость-жидкость, газ-жидкость, газ-газ и выдачи дозированного готового продукта в жидком, аэрозольном и газовом видах, и может быть использовано в пищевой, медицинской, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности, в частности для приготовления напитков, как аэрозольный генератор для получения порошков и смесей, используемых в борьбе с сельскохозяйственными вредителями, как устройство для равномерного охлаждения нагретых тел без коробления (поводок) с помощью тумана аэрозоли при аэрации воды, при очистке танков нефтеналивных судов, как форсунка для подачи газожидкостной смеси для сжигания, в гидропонике, в автоматических технологических линиях для производства смесей с автоматическим поддержанием соотношения смешиваемых компонентов жидкости или коррекции концентрации по заданной программе.

Известно устройство для приготовления и порционной выдачи газированной воды, содержащее насос-дозатор с дозирующей и перепускной полостями, разделенными поршнем, газожидкостным смесителем, выполненным в виде форсунки, сливной трубопровод с дросселем на выходе, систему трубопроводов с кранами [1]

Наиболее близким к предлагаемому является смеситель жидкостей, содержащий сопло, устройство для подвода компонентов со средством регулирования проходного сечения, камеру смешения и диффузор. Данное устройство имеет несколько всасывающих патрубков, подсасывание жидкости происходит только в том случае, если все они затоплены жидкостью. При оголении хотя бы одного патрубка подсасывание жидкости другими патрубками прекращается из-за подсоса воздуха. Во всасывающем канале установлен обратный клапан, который усложняет конструкцию. Известный смеситель имеет ограниченные функциональные возможности, так как предназначен только для приготовления смесей жидкостей.

Целью изобретения является обеспечение получения жидкостных, газожидкостных и газовых смесей из компонентов различной вязкости, упрощение конструкции устройства и повышение ее надежности.

На фиг. 1 изображено устройство для получения дозированных жидкостных, газожидкостных и газовых смесей; на фиг.2 узел I на фиг.1, продольный разрез.

Устройство для получения дозированных жидкостных, газожидкостных и газовых смесей содержит струйный насос 1, в корпусе 2 которого выполнена центральная камера 3 активного потока и смонтированы не менее двух всасывающих патрубков 4, каждый из которых через свою дополнительную камеру 5 смешения и всасывающий канал 6 соединен через кольцевой профилированный канал 7 с центральной смесительной камерой 8, при этом на выходе каждого всасывающего патрубка установлен жиклер 9, а вход соединен с днищами резервуаров 10, причем на входе в центральную камеру 3 активного потока установлен газожидкостной смеситель 11, выполненный в виде перфорированных труб, вход в который соединен с напорными газовым 12 и жидкостным 13 трубопроводами с кранами 14 и 15, а выходы через сопла 16 дополнительной камеры 5 смешения и центральное сопло 17 с центральной смесительной камерой 8, на выходе из которой установлен кран-дроссель 18, содержащий корпус 19 с кольцевой полостью 20 и с боковым входом 21. Перпендикулярно относительно продольной оси кольцевой полости 20 расположена дополнительная кольцевая полость 22, образованная в корпусе 19 с помощью разделительной перегородки 23 с центральным конусным отверстием 24, в котором подвижно установлено центральное тело 25 с конической 26 и цилиндрической 27 поверхностями, последняя из которых в корпусе дополнительной кольцевой полости 22 образует постоянное кольцевое сечение (щель 28).

Устройство для получения дозированных жидкостных, газожидкостных и газовых смесей работает следующим образом.

Смешиваемые компоненты жидкости заливают в изолированные друг от друга резервуары 10, одним из смешиваемых компонентов является и активный поток. Дозирование подсасываемых жидкостей для получения конечного продукта определенной концентрации осуществляется жиклером 9, а для активного тела проходными сечениями сопел 16 и 17.

В режиме смешивания жидкость жидкость устройство работает следующим образом.

Активная жидкость по напорному трубопроводу 13 через открытый кран 15 подается через газожидкостной смеситель 11 в камеру 3 активного потока и к дополнительным соплам 16 и центральному соплу 17, из которых она под напором выбрасывается в дополнительные камеры 5 смешения и центральную смесительную камеру 8, в которых создается разрежение, и под действием перепада давления в резервуарах 10 и в камерах 5, 8 смешения происходит всасывание жидкостных компонентов по всасывающим патрубкам 4. На своем пути подсасываемая жидкость дважды в дополнительной смесительной камере 5 и в центральной смесительной камере 8 подвергается турбулизации струей активного тела, что приводит к высокой интенсивности процесса смешивания жидкостей. Готовая смесь выдается из насоса 1 через кран-дроссель 18, с помощью которого регулируют скорость истечения жидкой смеси. В кольцевых полостях 20 и 22 крана-дросселя 18 смесь успокаивается, что достигается регулированием пропускного сечения конусного отверстия 24, в зависимости от вязкости смеси, в результате чего в потоке жидкости исчезают пульсации и вихреобразования и она в ламинарном режиме истекает через кольцевую щель 28, при этом площадь кольцевой щели 28 должна обеспечивать работоспособность насоса 1 при минимальном и оптимальном эксплуатационном давлении активной жидкости. Выдача готового продукта может осуществляться как в непрерывном режиме, так и порциями, объем порции определяет время открытия крана 15, площадью проходного сечения выхода из центральной смесительной камеры 8 и проходными сечениями жиклеров 9.

При выдаче потребителю газированной жидкости устройство работает следующим образом.

Одновременно через открытые краны 14 и 15 по напорным трубопроводам 12 и 13 подается газ и жидкость в газожидкостную смесительную камеру 11, в которой протекающая жидкость пронизывается струями газа, истекающими из перфорированных стенок труб, насыщается газом и окончательно равномерно распределяется в объеме жидкости в процессе перемешивания в камерах 5 и 8 смешения. При стечении газированной жидкости через кран-дроссель 18 и ламинарном режиме уменьшается дегазация готового продукта в окружающую среду, что позволяет экономить расход газа при газировании жидкости.

Для получения аэрозоли устройство работает следующим образом.

Одновременно через открытые краны 14 и 15 по напорным трубопроводам 12 и 13 подается газ в насос 1. Жидкость, подсасываемая патрубками 4, имеет низкое давление и скорость перемещения, что способствует ее дроблению на мелкие капли при встрече со струей газа из дополнительных сопел 16, которая увлекает газожидкостную смесь к центральной смесительной камере 8, где новая струя газа из центрального сопла 17 окончательно распыляет смесь, которая выходит из крана-дросселя 18 в виде мелкодисперсного однородного по концентрации факела-тумана, мелкодисперсность регулируется с помощью жиклеров 9, которые обеспечивают оптимальное количество подсасываемой жидкости.

Для получения смесей газ-газ устройство работает следующим образом.

Одновременно через открытые краны 14 и 15 по напорным трубопроводам 12 и 13 подается газ в насос 1. В резервуары 10 подается газ под давлением выше атмосферного, чтобы увеличить расход смешиваемых газов. При давлении в резервуарах 10, равном атмосферному, подсасываемый газ по всасывающим трубопроводам 4 имеет малый расход. Подсасываемый газ дозируется жиклерами 9, смешивается последовательно в дополнительной смесительной камере 5 и центральной смесительной камере 8 и через кран-дроссель 18 выдается потребителю.

При эксплуатации устройства предусмотрена быстрая смена смешиваемых компонентов жидкостей с предварительной промывкой резервуаров 10, при этом устройство работает следующим образом.

Кран-дроссель 18 закрыт, в резервуары 10 через напорный трубопровод 13 и открытый кран 15 подается моющая жидкость, при этом кран 14 закрыт.

После заполнения резервуаров 10 перекрывают поступление жидкости и через газовый трубопровод 12 и открытый кран 14 подается в резервуары 10 газ, который производит барботаж жидкости, омывая стенки резервуаров 10. Полученную промывочную смесь откачивают из резервуаров обычным способом, для чего открывают кран-дроссель 18 и в насос 1 подают активный поток в виде жидкости или газа. Такую операцию проделывают несколько раз до полной очистки резервуаров 10, после чего в резервуары заливают новые компоненты жидкости.

Стендовые испытания опытного образца предлагаемой конструкции установки по получению дозированных жидкостных, газожидкостных и газовых смесей показали следующее.

Было разработано устройство с пятью всасывающими патрубками, которое отсасывает жидкость или газ из пяти изолированных друг от друга резервуаров. Устройство позволяет дозировать и смешивать от одной до шести жидкостей или газов в любых сочетаниях и с любой концентрацией готового продукта, что позволяет с помощью устройства автоматически поддерживать соотношение смешиваемых компонентов или производить коррекцию концентрации по заданной программе, это достигается тем, что устройство работает как в режиме, когда все всасывающие патрубки затоплены в резервуарах жидкостью, так и в режиме, когда несколько из них или все оголены и подсасывают воздух, при этом как только в резервуар с оголенным патрубком подливается жидкость, мгновенно происходит ее отсос и смешивание с другими компонентами жидкости или газа.

Испытания показали, что начало смешивания жидкостей и выдача готового продукта происходит при давлении активного потока 30 КПа (0,3 кг/см²). При давлении 60 КПа (06, кг/см²) производительность устройства 1200 л/ч и соответственно при 100 КПа (1 кг/см²) 2200 л/ч при проходном сечении всасывающего патрубка d 12 мм, при этом активным потоком была жидкость. При указанных выше давлениях активного потока напор подачи равна 1,15 ата до 1,3 ата и выше. При проведении испытаний в вакуумных установках при давлении 0,2 ата струйный насос практически не меняет своих расходных характеристик.

Смешиваемые жидкость и газ могут подавать в установку нагретыми до высокой температуры.