RU2081689C1 - Mixer - Google Patents
Mixer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081689C1 RU2081689C1 RU94018286A RU94018286A RU2081689C1 RU 2081689 C1 RU2081689 C1 RU 2081689C1 RU 94018286 A RU94018286 A RU 94018286A RU 94018286 A RU94018286 A RU 94018286A RU 2081689 C1 RU2081689 C1 RU 2081689C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tubes
- cavitators
- mixer according
- rotation
- mixer
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в легкой, химической и других отраслях промышленности для перемешивания, эмульгирования и гомогенизации жидких и газообразных многокомпонентных систем, а также для диспергирования твердых частиц в жидкости. The invention relates to the field of instrumentation and can be used in light, chemical and other industries for mixing, emulsifying and homogenizing liquid and gaseous multicomponent systems, as well as for dispersing solid particles in a liquid.
Известен встраиваемый статический смеситель, образованный цилиндрическим корпусом, в полости которого размещены плоские пластины, лопасти и лопатки сложной формы (см. патент США N 4 461 579, кл. BO1F 5/00, 1984). Known built-in static mixer formed by a cylindrical body, in the cavity of which are placed flat plates, blades and blades of complex shape (see US patent N 4 461 579, CL BO1F 5/00, 1984).
Однако, данный смеситель достаточно сложен, а, кроме того, не обеспечивает высокой степени гомогенизации, поскольку смешиваемые компоненты поступают в него одновременно. При этом для эффективного смешивания требуется либо подготовительная стадия перемешивания, либо многократная рециркуляция. However, this mixer is quite complicated, and, in addition, does not provide a high degree of homogenization, since the mixed components enter it simultaneously. Moreover, for efficient mixing, either a preparatory mixing step or multiple recirculation is required.
С целью устранения перечисленных недостатков были разработаны смесители, в которых один из компонентов подавался в зону кавитации или, во всяком случае, в зону турбулентного течения второго компонента (см. например, патент Великобритании N 2 022 430, кл. BO1F 5/00, 1979). Данный смеситель содержит корпус с продольным патрубком ввода первого компонента и наклонными патрубками ввода второго компонента. In order to eliminate the above drawbacks, mixers were developed in which one of the components was fed into the cavitation zone or, in any case, into the turbulent flow zone of the second component (see, for example, UK patent N 2 022 430, class BO1F 5/00, 1979 ) This mixer contains a housing with a longitudinal nozzle of the input of the first component and inclined nozzles of the input of the second component.
Наиболее близким к предложенному является смеситель, содержащий цилиндрический корпус с осевым каналом ввода первого компонента и боковыми каналами ввода второго компонента смеси, расположенными под определенным острым углом к оси корпуса (см. патент N США 4 474 477, кл. B O1 F 5/00, 1984). Closest to the proposed is a mixer containing a cylindrical body with an axial channel for input of the first component and side channels for the input of the second component of the mixture, located at a certain acute angle to the axis of the body (see US patent 4,474,477, class B O1 F 5/00 , 1984).
К недостаткам смесителей подобного типа следует отнести низкую эффективность смешивания, обусловленную как отсутствием завихрителей и расположением патрубков, так и существенной зависимостью эффективности смешивания от состава смеси, так что смеситель, настроенный на определенный расход компонентов, оказывается непригодным для работы при изменившемся расходе, что ограничивает область его применения, поскольку для большинства применений состав смеси непостоянен. The disadvantages of mixers of this type include low mixing efficiency, due to both the absence of swirls and the location of the nozzles, and a significant dependence of mixing efficiency on the composition of the mixture, so that a mixer configured for a certain flow rate of components is unsuitable for operation with a changed flow rate, which limits the range its use, since for most applications the composition of the mixture is variable.
Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение эффективности смешивания в широком диапазоне возможных составов смеси. Thus, the technical result expected from the use of the invention is to increase the mixing efficiency in a wide range of possible mixture compositions.
Указанный результат достигается тем, что известный смеситель, содержащий цилиндрический корпус с осевым каналом ввода первого компонента и боковыми каналами ввода второго компонента смеси, снабжен завихрителями, каналы ввода второго компонента выполнены в виде трубок и изогнутым концом, расположенных в боковых отверстиях корпуса, при этом завихрители размещены в полости корпуса соосно с ним, а изогнутые концы трубок расположены за соответствующими завихрителями в кавитационной зоне. This result is achieved by the fact that the known mixer containing a cylindrical body with an axial channel for input of the first component and side channels for input of the second component of the mixture is equipped with swirls, input channels of the second component are made in the form of tubes and a curved end located in the side openings of the body, while swirls placed in the cavity of the housing coaxially with it, and the curved ends of the tubes are located behind the corresponding swirlers in the cavitation zone.
Кроме того, трубки могут быть установлены в боковых отверстиях корпуса с возможностью возвратно-поступательного и/или вращательного фиксированного перемещения. In addition, the tubes can be installed in the side openings of the housing with the possibility of reciprocating and / or rotational fixed movement.
Целесообразно также, чтобы трубки были соединены общим патрубком ввода второго компонента с направлением потока, обратным направлению потока в смесителе. It is also advisable that the tubes are connected by a common input pipe of the second component with the flow direction opposite to the flow direction in the mixer.
Рекомендуется, чтобы угол между осью трубки и ее изогнутым концом составлял 26-34 градуса. It is recommended that the angle between the axis of the tube and its curved end be 26-34 degrees.
Кроме того, угол поворота трубки может лежать в диапазоне 15-25 градусов. In addition, the angle of rotation of the tube may lie in the range of 15-25 degrees.
При этом относительное смещение конца трубки может составлять 20-70%
Кроме того, завихрители могут быть выполнены со сквозными отверстиями, а площадь сечения предшествующего завихрителя превышать площадь наибольшего сечения последующего.In this case, the relative displacement of the end of the tube can be 20-70%
In addition, the swirlers can be made with through holes, and the cross-sectional area of the previous swirl exceeds the largest cross-sectional area of the subsequent.
Целесообразно также, чтобы относительное смещение и угол поворота трубки, расположенной за предшествующим завихрителем, были соответственно больше и меньше, чем соответствующие величины для трубки, расположенной за последующим завихрителем. It is also advisable that the relative displacement and angle of rotation of the tube located behind the previous swirler are respectively larger and smaller than the corresponding values for the tube located after the subsequent swirler.
При этом знаки относительных смещений и углов поворота трубок, расположенных за смежными завихирителями, могут быть различны. In this case, the signs of the relative displacements and rotation angles of the tubes located behind adjacent swirlers may be different.
Кроме того, часть завихрителей может быть выполнена со сквозными отверстиями, при этом завихрители с отверстиями и без них могут быть размещены чередуясь. In addition, part of the swirls can be made with through holes, while swirls with holes and without them can be placed alternately.
При этом относительное смещение и угол поворота трубок, расположенных за завихрителями с отверстиями соответственно меньше и больше, чем те же величины для трубок, размещенных за завихрителями без отверстий. In this case, the relative displacement and rotation angle of the tubes located behind the swirlers with holes are correspondingly smaller and larger than the same values for tubes placed behind the swirls without holes.
И, наконец, относительное смещение и угол поворота трубок могут определяться из соотношений
L=(r+KA)/Gv, a V/CA,
где: L, a относительное смещение и угол поворота трубки соответственно;
A содержание наиболее вязкого компонента в смеси;
V расход наименее вязкого компонента смеси;
r, K, G, C константы.And finally, the relative displacement and the angle of rotation of the tubes can be determined from the relations
L = (r + KA) / Gv, a V / CA,
where: L, a relative displacement and angle of rotation of the tube, respectively;
A content of the most viscous component in the mixture;
V consumption of the least viscous component of the mixture;
r, K, G, C constants.
На чертеже представлен продольный разрез смесителя. The drawing shows a longitudinal section of a mixer.
Смеситель содержит цилиндрический корпус 1 с входным каналом (штуцером) 2 и выходным каналом 3. В полости корпуса 1 установлены завихрители 4, за которыми размещены трубки 5 с изогнутым концом. Завихрители 4 могут быть выполнены со сквозными отверстиями 6. Трубки 5 установлены в отверстиях 7 корпуса. The mixer comprises a cylindrical body 1 with an inlet channel (fitting) 2 and an outlet channel 3. In the cavity of the body 1, swirlers 4 are installed, behind which tubes 5 with a curved end are placed. The swirlers 4 can be made with through holes 6. The tubes 5 are installed in the holes 7 of the housing.
Каналы 2, 3 могут быть выполнены коническими, соответственно сужаясь и расширяясь по ходу потока. В полости корпуса 1 также могут быть конические участки (диффузоры и конфузоры), обеспечивающие, вместе с завихрителями 4, возникновение кавитационных зон, т.е. зон, в которых в процессе использования смесителя развивается кавитационная каверна, расположенных за соответствующим завихрителем. В простейшем случае такой зоной можно считать объем, полученный в результате симметричного преобразования завихрителя относительно плоскости его основания. Channels 2, 3 can be made conical, respectively tapering and expanding along the flow. In the cavity of the housing 1 there can also be conical sections (diffusers and confusers), which, together with the swirlers 4, provide the appearance of cavitation zones, i.e. zones in which during the use of the mixer a cavitation cavity develops, located behind the corresponding swirler. In the simplest case, the volume obtained as a result of the symmetric transformation of the swirler with respect to the plane of its base can be considered such a zone.
В предлагаемом смесителе могут быть использованы как конические завихрители, так и завихрители в виде призмы, пирамиды, полусферы и т.п. In the proposed mixer, both conical swirlers and swirls in the form of a prism, pyramid, hemisphere, etc. can be used.
Для установки трубок 5 с возможностью фиксированного перемещения, т.е. перемещения в процессе настройки смесителя и фиксации в процессе его работы, можно воспользоваться скользящей посадкой трубок 5 в отверстиях 7 или резьбой, предпочтительно с большим шагом. Могут быть использованы и автоматические механизмы, осуществляющие осевое перемещение и поворот трубок 5 в зависимости от скорости потока и вязкости среды. С этой целью в состав смесителя могут быть введены датчики расхода наиболее и наименее вязкого компонентов смеси, выходы которых подключены к входам блока обработки, выходы которого соединены с соответствующими узлами регулировки положения трубок 5. Алгоритм работы блока обработки задается вышеприведенными соотношениями, а входящие в них константы определяются экспериментально для каждой трубки 5 по минимуму числа рециркуляций, необходимых для достижения определенной степени гомогенизации смеси на выходе канала 3. Величины смещения трубок 5 и углы их поворота могут устанавливаться и одинаковыми для всех трубок. To install the tubes 5 with the possibility of a fixed movement, i.e. moving in the process of setting up the mixer and fixing in the process of its operation, you can use the sliding fit of the tubes 5 in the holes 7 or thread, preferably with a large pitch. Can be used and automatic mechanisms for axial movement and rotation of the tubes 5 depending on the flow rate and viscosity of the medium. For this purpose, the flow sensors of the most and least viscous components of the mixture can be introduced into the mixer, the outputs of which are connected to the inputs of the processing unit, the outputs of which are connected to the corresponding nodes for adjusting the position of the tubes 5. The algorithm of the processing unit is set by the above ratios, and the constants included in them are determined experimentally for each tube 5 by minimizing the number of recirculations necessary to achieve a certain degree of homogenization of the mixture at the outlet of channel 3. The displacement cutting 5 and the angles of rotation can be set and the same for all tubes.
Исходным положением трубки 5 считают такое, когда срез ее изогнутого конца касается центра основания завихрителя 4, т.е. конец трубки находится на оси корпуса и лежит в плоскости фиг. 1. Величина относительного смещения определяется как отношение смещения трубки 5 к внутреннему радиусу корпуса 1. Знак смещения определяется произвольно, например, подъем и поворот против часовой стрелки могут иметь знак плюс. The initial position of the tube 5 is considered to be when the slice of its curved end touches the center of the base of the swirl 4, i.e. the end of the tube is on the axis of the housing and lies in the plane of FIG. 1. The value of the relative displacement is defined as the ratio of the displacement of the tube 5 to the inner radius of the housing 1. The sign of displacement is determined arbitrarily, for example, lifting and turning counterclockwise can have a plus sign.
Трубки 5 могут быть соединены общим патрубком ввода второго компонента (на чертеже не показано), т.е. являться последовательными отводами данного патрубка. При этом трубка 5, расположенная за последним завихрителем 4, является первой по ходу потока второго компонента. The tubes 5 can be connected by a common input pipe of the second component (not shown in the drawing), i.e. are consecutive branches of this branch pipe. In this case, the tube 5, located behind the last swirler 4, is the first along the flow of the second component.
Смеситель работает следующим образом. Основной поток обрабатываемой среды (первый компонент смеси, в качестве которого может выступать и предварительно подготовленная смесь веществ) подается в полость корпуса 1 через канал 2. При прохождении потоком завихрителей 4, особенно при наличии в полости корпуса диффузоров и конфузоров, за ними образуются кавитационные каверны, в которых происходит интенсивное дробление и перемешивание компонентов смеси. Второй компонент (чистое вещество или некоторая смесь компонентов) подается по трубкам 5 непосредственно в зону кавитации, что способствует более интенсивному перемешиванию. Дальнейшему увеличению степени гомогенизации способствует выбор оптимальных положений трубок 5 при обработке конкретной смеси. The mixer operates as follows. The main flow of the medium to be treated (the first component of the mixture, which can also be a pre-prepared mixture of substances) is fed into the cavity of the housing 1 through the channel 2. When the swirler 4 passes through the flow, especially if there are diffusers and confusers in the housing cavity, cavitation cavities are formed behind them in which intensive crushing and mixing of the components of the mixture occurs. The second component (a pure substance or some mixture of components) is supplied through tubes 5 directly to the cavitation zone, which contributes to more intensive mixing. A further increase in the degree of homogenization is facilitated by the selection of the optimal positions of the tubes 5 when processing a particular mixture.
Необходимо отметить также, что соблюдение вышеприведенных условий и ограничений, накладываемых на расположение трубок 5 может сочетаться с их установкой с возможностью фиксированного регулировочного смещения и поворота. Например, настройка смесителя может производиться в указанных пределах, конструктивно выраженных в виде ограничителей осевого смещения и поворота трубок 5. И, наоборот, в процессе настройки могут соблюдаться приведенные выше условия и ограничения. It should also be noted that compliance with the above conditions and restrictions imposed on the location of the tubes 5 can be combined with their installation with the possibility of a fixed adjustment bias and rotation. For example, the mixer can be set within the specified limits, which are structurally expressed as axial displacement and tube rotation limiters 5. And, conversely, the above conditions and restrictions can be observed during the setup process.
Например, проводились испытания трехступенчатого смесителя с завихрителями в виде усеченного конуса. Вода подводилась через канал 2, а эмульсол в количестве 4 масс. по трубкам 5. В результате было установлено, что минимальная степень рециркуляции, равная единице, достигается при использовании трубки, изогнутой под углом 30 градусов, повернутой на 20 градусов и смещенной на 3-40 Подобный эксперимент позволяет определить константы. For example, a three-stage mixer with swirls in the form of a truncated cone was tested. Water was supplied through channel 2, and emulsol in the amount of 4 mass. by tubes 5. As a result, it was found that the minimum degree of recirculation equal to unity is achieved by using a tube bent at an angle of 30 degrees, rotated by 20 degrees and shifted by 3-40. Such an experiment allows us to determine the constants.
Дальнейшие исследования показали, что вне указанных выше диапазонов эффективность смешивания заметно падает (в 2-2,5) раза. Это означает, что введение одного из компонентов непосредственно в зону кавитации и оптимальный выбор точки введения в пределах этой зоны (за счет соблюдения вышеприведенных условий и соотношений или за счет индивидуальной настройки смесителя) позволяет существенно повысить эффективность работы смесителя и использовать его для обработки смесей в широком диапазоне составов. Further studies showed that outside the above ranges, the mixing efficiency noticeably decreases (2-2.5) times. This means that the introduction of one of the components directly into the cavitation zone and the optimal choice of the injection point within this zone (due to the above conditions and ratios or due to the individual settings of the mixer) can significantly increase the efficiency of the mixer and use it for processing mixtures in a wide range of compositions.
Claims (9)
L (r + kA)GV;
a V/CA,
где L и a относительное смещение и угол поворота трубки соответственно;
A содержание наиболее вязкого компонента;
V расход наименее вязкого компонента;
r, k, G, C константы.7. The mixer according to claims 1 to 6, characterized in that the relative displacement and the angle of rotation of the tubes are determined from the expressions
L (r + kA) GV;
a V / CA,
where L and a are the relative displacement and angle of rotation of the tube, respectively;
A content of the most viscous component;
V consumption of the least viscous component;
r, k, G, C constants.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94018286A RU2081689C1 (en) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | Mixer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94018286A RU2081689C1 (en) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | Mixer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94018286A RU94018286A (en) | 1996-02-27 |
| RU2081689C1 true RU2081689C1 (en) | 1997-06-20 |
Family
ID=20156101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94018286A RU2081689C1 (en) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | Mixer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2081689C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2134611C1 (en) * | 1997-08-27 | 1999-08-20 | Казаков Владимир Михайлович | Cavitation mixer |
| RU2158627C1 (en) * | 1999-03-23 | 2000-11-10 | Южно-Уральский государственный университет | Cavitation-type mixer |
| EP2700784A1 (en) | 2012-08-22 | 2014-02-26 | Petr. P. Reshetnikov | Hydro cavitation generator |
| RU191313U1 (en) * | 2019-02-19 | 2019-08-01 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | In-line mixer |
-
1994
- 1994-05-18 RU RU94018286A patent/RU2081689C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент США N 4474477, кл. B 01 F 5/00, 1984. Авторское свидетельство СССР N 1494952, кл. B 01 F 5/00, 1989. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2134611C1 (en) * | 1997-08-27 | 1999-08-20 | Казаков Владимир Михайлович | Cavitation mixer |
| RU2158627C1 (en) * | 1999-03-23 | 2000-11-10 | Южно-Уральский государственный университет | Cavitation-type mixer |
| EP2700784A1 (en) | 2012-08-22 | 2014-02-26 | Petr. P. Reshetnikov | Hydro cavitation generator |
| WO2014030050A1 (en) | 2012-08-22 | 2014-02-27 | Reshetnikov Petr P | Hydraulic cavitation generator |
| RU191313U1 (en) * | 2019-02-19 | 2019-08-01 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | In-line mixer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3861652A (en) | Mixing device | |
| US4441823A (en) | Static line mixer | |
| US5338113A (en) | Method and device for pressure jumps in two-phase mixtures | |
| US4753535A (en) | Motionless mixer | |
| US5597236A (en) | High/low viscosity static mixer and method | |
| US6027241A (en) | Multi viscosity mixing apparatus | |
| US5437784A (en) | Injector for a flotation device | |
| EP0226879B1 (en) | Static mixer for fluids containing or composed of solid particles | |
| US3195865A (en) | Interfacial surface generator | |
| EP0738373B1 (en) | Stationary material mixing apparatus | |
| JP3202798B2 (en) | Fixed mixing member having a deflector and mixing device | |
| EP0526392A1 (en) | Mixing-in device for small amounts of fluid | |
| US3207484A (en) | Fluid mixing device | |
| EP0927573A2 (en) | Static mixer reactor | |
| RU2081689C1 (en) | Mixer | |
| DE19654009A1 (en) | Pre-mix burner for liquid or gaseous fuel | |
| EP1924346B1 (en) | Mixing element for the inversion and mixture of flowing materials in a flow channel, as well as kit and mixer comprising such mixing elements | |
| US20020020076A1 (en) | Mixer for mixing gases and other newton liquids | |
| US4099268A (en) | Mixing device | |
| RU2079350C1 (en) | Static mixer | |
| DE4412315A1 (en) | Method of operating gas turbine combustion chamber | |
| WO1994003733A1 (en) | Multistage ejector pump | |
| KR100500843B1 (en) | Multiple static mixer | |
| CA1198413A (en) | Dual viscosity mixer | |
| RU2091144C1 (en) | Vortex-type hydrodynamic emulsifier |