Перемішуючий пристрій (варіанти)

Изобретение относится к области технологии перемешивания, в том числе эмульгирования или растворения веществ, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является эмульгатор, содержащий рабочую камеру с обрабатываемой эмульсией, дополнительную герметичную разрядную камеру с электродами и рабочей жидкостью, упругую мембрану между камерами (Юткин Л А Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л., Машиностроение, 1986, с. 206). Благодаря разделению мембраной камер исключено попадание продуктов эрозии материала электродов в обрабатываемую эмульсию и расширяется возможность применения наиболее эффективных электродных систем и соответствующих им рабочих жидкостей. Однако недостатком этого устройства, как и аналогов, является наличие больших энергетических потерь. Энергия, выделяемая в межэлектродном разрядном промежутке, расходуется в основном на работу, совершаемую каналом разряда при расширении и на нагрев вещества в канале разряда. Работа канала разряда преобразуется в энергию акустического излучения и в энергию пульсаций парогазовой полости. Таким образом, как прямой нагрев, так и работа по перемещению жидкости а результате образуют тепловые потери не менее 80% всей энергии, поступившей в разрядный промежуток. Поэтому при длительной работе устройства необходимо либо охлаждать жидкость в разрядной камере, либо менять ее на холодную. В монографии Юткина Л.А. показано, что разрядная камера имеет патрубки подвода и отвода рабочей жидкости. Задачей изобретения является снижение энергетических потерь перемешиващих устройств с использованием электрического разряда в жидкости. В результате решения поставленной задачи возможно достижение технического результата, заключающегося в повышении КПД перемешивающего устройства. Поставленная задача решается тем, что в перемешивающем устройстве, содержащем рабочую камеру с обрабатываемой жидкостью, дополнительную герметичную разрядную камеру с электродами и рабочей жидкостью, упругую мембрану между камерами, согласно первому варианту изобретения, по периметру мембраны установлены магниты, к которым со стороны рабочей камеры посредством гибких связей прикреплены поршни, выполненные из ферромагнетика, температура Кюри которого находится в интервале температуры нагрева рабочей жидкости. Согласно второму варианту изобретения в корпусе рабочей камеры установлены магниты, к которым с внутренней стороны рабочей камеры посредством гибких связей прикреплены поршни, выполненные из ферромагнетика, температура Кюри которого находится в интервале температуры нагрева рабочей жидкости, при этом из разрядной камеры выведены трубопроводы, примыкающие с внешней стороны рабочей камеры к магнитам. Такое выполнение перемешивающего устройства позволяет снизить энергетические затраты, преобразовав тепловые потери в полезную работу по дополнительному перемешиванию обрабатываемой жидкости при помощи поршней, что наглядно показывает наличие причинно-следственной связи существенных признаков с техническим результатом. Преимущество второго варианта изобретения над первым состоит в том, что в случае значительного тепловыделения в разрядной камере можно максимально использовать поверхность рабочей камеры для установки большего количества поршней, работа которых позволит максимально поднять КПД перемешивающего устройства в целом. На фиг. 1-3 представлены схематические чертежи первого варианта перемешивающего устройства, на фиг.4-5 - второго варианта перемешивающего устройства. На фиг.1 - схематичное изображение конструкции перемешивающего устройства, фиг.2 - вид А сверху на мембрану и поршни на фиг. 1 с увеличением масштаба в 2 раза. На фиг.3 - выносной элемент Б узла в фиг.1 с увеличением масштаба в 4 раза, при этом на фиг. 1 этот узел показан упрощенно. Фиг.5 - выносной элемент В узла на фиг.4 с увеличением масштаба в 4 раза, при этом на фиг.4 этот узел показан упрощенно. Перемешивающее устройство содержит рабочую камеру 1 с обрабатываемой жидкостью 2, дополнительную герметичную разрядную камеру 3 с электродами 4 и рабочей жидкостью 5, упругую мембрану 6 между камерами 1 и 3. В первом варианте изобретения (фиг.1-3) по периметру мембраны 6 установлены магниты 7, к которым со стороны рабочей камеры 1 посредством гибких связей 8 (например, пружин) прикреплены поршни 9, выполненные из ферромагнетика, температура Кюри которого находится в интервале температуры нагрева рабочей жидкости 5. Таким ферромагнетиком может быть, например, гадолиний. Значения температуры Кюри для гадолиния разные, в интервале (16-20)°С, что зависит, очевидно, как от чистоты его состава, так и погрешности измерений. Большинство авторов из просмотренных первоисточников сходятся на числе 20°С (см. БСЭ.т. 14,1973, с. 435 или Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные свойства вещества. Пер. с японского. М., Мир, 1983, с. 304. Мембрана 6 выполнена из упругого теплоизоляционного материала (например, резины) или может быть из гофрированного металла с теплоизоляционным покрытием. На фиг.3 видно, что поршень 9 покрыт тепловым изолятором, который внизу поршня 9 в поджатом состоянии пружины 8 стыкуется с изолятором установочного кольца 10, в котором установлен магнит 7. Во втором варианте изобретения (фиг.4-5) магниты 7 установлены в корпусе рабочей камеры 1, с внутренней стороны рабочей камеры 1 с помощью пружин 8 прикреплены поршни 9, выполненные из ферромагнетика. Из разрядной камеры 3 выведены трубопроводы 11, примыкающие с внешней стороны разрядной камеры 1 к магнитам 7. Трубопроводы 11 заполнены рабочей жидкостью 5. Форма трубопроводов 11 не имеет значения, важно, чтобы магниты 7 соприкасались с рабочей жидкостью 5. На фиг.5 видно, что поршень 9 покрыт тепловым изолятором, который внизу поршня 9 в поджатом состоянии пружин 8 стыкуется с изолятором корпуса рабочей камеры, в котором установлен магнит 7. Рассмотренные выше чертежи показывают положение устройств в исходном нерабочем положении при температурах рабочей 5 и обрабатываемой 2 жидкостей ниже температуры Кюри ферромагнетика, из которого выполнены поршни 9. Перемешивающее устройство работает следующим образом. При подаче от генератора импульсных токов электрического напряжения между электродами 4 происходит пробой жидкости 5 и выделяется запасенная в конденсаторах генератора импульсных токов энергия. В результате быстрого выделения энергии формируется ударная волна и образуются пульсирующие парогазовые полости. Таким образом, часть энергии, подаваемой от генератора импульсных токов, преобразуется в полезную работу импульсного перемещения мембраны 6, а также передача через нее импульсных ударных нагрузок на обрабатываемую жидкость 2. В результате происходит интенсивное перемешивание обрабатываемой жидкости 2 (например, с эмульгированием смешиваемых жидких составляющих или интенсивным растворением твердых веществ в жидкости). Однако большая часть выделяемой энергии идет на нагрев рабочей жидкости 5 в разрядной камере 3. До достижения температуры рабочей жидкости 5 в разрядной камере 3 значения Кюри (например, 20°С для гадолиния) поршни 9 подтянуты к магнитам 7, при этом пружины 8 поджаты и охлаждение максимально перекрыто (ограничено), так как поршни 9 с наружной стороны теплоизолированы. Температура обрабатываемой жидкости при этом должна быть ниже температуры Кюри ферромагнетика. При достижении рабочей жидкостью 5 в разрядной камере 3 температуры Кюри материал ферромагнетика, благодаря которому поршни 9 обладают магнитной восприимчивостью и подтянуты к магнитам 7, теряет магнитные свойства, происходит его фазовый переход из ферромагнитного состояния. Таким образом, поршни 9 отжимаются, открывая доступ более теплой обрабатываемой жидкости 2 для своего охлаждения. При охлаждении до точки Кюри и ниже материал ферромагнетика, из которого в основном выполнены поршни 9, снова обретает магнитные свойства. Процесс автоматически повторяется. В зависимости от упругости пружин 8 поршни 9 совершают колебания, перемешивая дополнительно обрабатываемую жидкость 2, что в целом снижает энергетические потери и увеличивает КПД перемешивающего устройства. Величина тепловыделения в разрядной камере 3 зависит от разового количества вводимой энергии, частоты разрядов и продолжительности работы электродов 4 и всего разрядного контура. При значительном тепловыделении второй вариант изобретения имеет преимущество перед первым, так как есть возможность максимально использовать корпус рабочей камеры 1 для установки поршней 9 вплоть до соединения нескольких трубопроводов 11 в один, охватывающий концентрично корпус рабочей камеры. Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом (авт. св. СССР №128000) позволяет снизить энергетические потери при работе перемешивающего устройства с использованием электрического разряда, преобразовав тепловые потери в полезную работу дополнительного перемешивания рабочей жидкости. Предлагаемое устройство определенное время может работать и в аварийной ситуации выхода из строя элементов разрядного контура, за счет перепада температур в разрядной и рабочей камерах, а при введении в разрядную камеру независимого источника тепла - до полной ликвидации аварии.