Пристрій для змішування рідин

Винахід належить до пристроїв для змішування рідини, зокрема до пристроїв для приготування реакційних сумішей, які використовуються для проведення хіміко-технологічних процесів в різних галузях промисловості. Із рівня техніки відома група технічних засобів для приготування суміші з кількох рідин, в яких застосовано принцип змішування рідин шляхом надання потоку кожної з них турбулентного руху разом з повздовжнім та подальшою Їх взаємодією внаслідок фронтального зіштовхування. Конструкція пристрою для приготування суміші таким чином може бути різною. Відомо технічне рішення (патент США № 4.533.254), згідно з яким основна частина пристрою для приготування суміші рідин уявляє собою камеру, всередині якої розташовуються форсунки для подачі рідин, що підлягають змішуванню, під тиском у вигляді тонких турбулізованих плівок назустріч одна одній, засоби утворення зниженого тиску в зоні взаємодії цих плівок, засоби подання рідин у вказані форсунки та канал відводу готової суміші. Це технічне рішення передбачає наявність в пристрої значної кількості ретельно підігнаних деталей, що забезпечують створення потрібних каналів, отворів та зон, точний розрахунок розмірів та співвідношень яких дозволяє здійснити вказаний вище принцип змішування рідин. Крім того, що пристрій згідно цьому технічному рішенню конструктивно складний, у ньому як обов'язковий конструктивний елемент передбачено канал відводу приготованої суміші для подальшого його використання. Між тим існує ряд хіміко-технологічних процесів, що потребують використання нестабільних високореакційних рідинних сумішей, які зберігають відносно незмінними свої якісні характеристики на протязі дуже малого відрізку часу. Прикладом таких процесів можна назвати взаємодію лужних середовищ з вуглекислотою або введення рідкого каталізатору, коли вказаний відрізок часу становить 0.1 - 3 с. У таких випадках, розглянутий вище пристрій непридатний, оскільки обов'язковий відвід приготованої суміші передбачає також И підготовку та подачу для подальшого використання, що в умовах здійснення хіміко-технологічних процесів в промисловості займає досить значний час, достатній для зміни якісних характеристик приготованої [хімічно нестабільної реакційної суміші. Відомо технічне рішення (А.с. СРСР № 1607915), згідно з яким пристрій для змішування рідин містить розташовані напроти одна одної нагнітальні патрубки, форсунки яких введено в змішувальну камеру, куди крізь них надходять рідини, що підлягають змішуванню, у вигляді тонких турболізованих плівок. Технічне рішення передбачає проведення процесу змішування у камері, устаткованій горизонтальними ребрами з нахиленими прорізами і розташованими напроти них резонуючими сферичними впадинами, які призначені для накладення на зону взаємодії рідин, що змішують, акустично-резонансного поля для інтенсифікації процесу змішування. Конструктивні особливості такої змішувальної камери ускладнюють її виготовлення та експлуатацію, Крім того, так як і в розглянутому вище технічному рішенні, цей пристрій має канал відводу приготованої суміші із змішувальної камери для її подальшого використування, що, як зазначено вище, обмежує сферу використання такого пристрою. Відомо також технічне рішення (А.с. СРСР № 1330441), згідно з яким пристрій для змішування рідин містить два центробіжні розпилювачі з патрубками тангенційного підводу рідини, вихідні отвори яких направлені назустріч один одному. Ці два розпилювачі перетворюють потоки рідин, що змішуються, у дві турболізовані різнонаправлені тонкі плівки, які при зіткненні розпилюються і змішуються з утворенням високодисперсної суміші. Згідно цьому технічному рішенню пристрій не потребує додаткових механічних засобів для поліпшення приготування суміші, таких як спеціально устаткована камера змішування, що розширює галузь застосування пристрою, дозволяючи розташовувати його безпосередньо в реакторі наступного ступеню проведення хіміко-технологічного процесу. Однак цей пристрій передбачає або змішування кількох рідин, вже змішаних перед надходженням в пристрій, або тільки двох різних рідин. Інакше кажучи, пристрій дозволяє отримувати високореакційну суміш не більш як з двох хімічно активних рідин або попередніх сумішей рідин, що обмежує технологічні можливості пристрою. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити пристрій для змішування рідин і шляхом конструктивних змін розширити технологічні можливості пристрою. Суть винаходу полягає в тому, що кожен з ценробіжних розпилювачів пристрою, який містить два таких розпилювача з направленими назустріч один одному вихідними отворами, окрім патрубка тангенційного підводу рідини має також патрубок співосного підводу іншої рідини, а всередині самого розпилювача міститься перетинка з перфораційними отворами по колу, яку розташовано між місцем приєднання патрубка тангенційного підводу та вихідним отвором розпилювача. Також, згідно з винаходом, кожний з центробіжних розпилювачів пристрою має більше одного патрубка тангенційного підводу, що забезпечують підвід додатково? кількості рідин. На фігурі 1 наведено креслення центробіжного розпилювача як складового елементу пристрою згідно з винаходом. На фігурі 2 наведено робочу схему пристрою згідно з винаходом. На фігурі 3 наведено схему центробіжного розпилювача з кількома патрубками тангенційного підводу як елемента пристрою згідно s винаходом, вид згори. Як показано на фігурі 1 центробіжний розпилювач і як складовий елемент пристрою згідно з винаходом, має патрубок 2 тангенційного підводу рідини та патрубок 3 співвісного підводу рідини, а також містить всередині перетинку 4 з перфораційними отворами 5 по колу, яку розташовано між місцем приєднання до розпилювача і патрубка 2 тангенційного підводу рідини та вихідним отвором 6 розпилювача 1. Як показано на фігурі 2, пристрій згідно з винаходом містить два центробіжні розпилювачі 1 та 1’ із зазначеними вище відповідно фігурі 1 конструктивними особливостями, які встановлено таким чином, що Їх віхідні отвори 6 та 6' відкриваються назустріч один одному. Пристрій працює наступним чином. В центробіжний розпилювач 1 надходить рідина А крізь патрубок 2 тангенційного підводу та рідина В крізь патрубок 3 співвісного підводу. Перетинка 4 запобігає прямому виходу з розпилювача рідини В, яку завдяки цьому підхоплює тангенційно підведений потік рідини А, змішуючись з нею та передаючи їй обертальний рух. Попередня суміш рідин А та В під впливом обертального руху крізь перфораційні отвори 5 перетинки 4 прямують до вихідного отвору 6 розпилювача 1, зберігаючи тангенційну та осеву складову руху та виходять з отвору 6 у вигляді тонкої конусообразної турбулізованої плівки. У той же час в центробіжному розпилювачі і', куди крізь патрубок 2' тангенційного підводу та патрубок 3' співосного підводу надходять відповідно рідини С та D, перетинка 4' таким же чином сприяє утворенню попередньої суміші і дозволяє її проходження крізь перфораційні отвори 5' до вихідного отвору 6', з якого вона також у вигляді тонкої конусообразно! турболізованої плівки виходить назустріч таким же чином оформленому потоку суміші рідин А та В з розпилювача 1, Обидва ці потоки зіштовхуються з утворенням дрібнодисперсної однорідної суміші рідин А, В, С та D. Зрозуміло, що рідина С або D, або обидві ці рідини можуть бути замінені відповідно на рідину А або В і суміш, яку отримують за допомогою пристрою згідно з винаходом, може складатися з двох, трьох або чотирьох рідких агентів з високою хімічною активністю. Час утворення такої багатокомпонентної суміші з декількох рідин за допомогою пристрою згідно з винаходом в залежності від розмірів центробіжних розпилювачів та відстані між ними складає 0.5 - 2с з моменту надходження рідини в розпилювачі. Таким чином ліміт часу зберігання високореакційною сумішшю своїх якісних характеристик у випадку , наприклад, взаємодії лужних середовищ з вуглекислотою, не перевищується. Компактність та лаконічність пристрою дозволяє розташовувати його безпосередньо в апараті, призначеному для використовування отриманої високореакційної суміші, наприклад, в тепломасообмінному або очистному апараті. Вказані вище конструктивні особливості пристрою для змішування рідин згідно з винаходом забезпечують рішення поставленої задачі - дозволяє розширити технологічні можливості пристрою за рахунок розширення діапазону рідин, що використовуються для приготування суміші. Досягнутий технічний ефект може бути підсиленим шляхом збільшення кількості патрубків тангенційного підводу рідини у кожному з розпилювачів пристрою згідно з винаходом. Як наведено на фігурі 3, центробіжний розпилювач 1 устатковано чотирма патрубками 2 тангенційного підводу рідин А, А', А" та А'". Збільшення кількості патрубків 2 тангенційного підводу рідин до розпилювача. 1 дозволяє підводити для змішування додатково до трьох рідин у випадку, коли рідини А, А', А" та А'" різні рідини, або регулювати співвідношення об'ємів рідин у випадку, коли дві або більш рідин з числа А, А', А" та А'" однакові. Крім того, подачу рідин для змішування крізь кожний з цих патрубків 2 може бути припинено або змінено якісно у відповідності до технологічної необхідності. Таке конструктивне рішення центробіжного розпилювача як елемента пристрою згідно з винаходом додатково розширює технологічні можливості пристрою в цілому. Пристрій для змішування рідин згідно з винаходом дозволяє практично миттєво отримувати багатокомпонентні високореакційні суміші з низькою хімічною стабільністю для безпосереднього використання на наступнім етапі хімїко-технологічного процесу. Такий пристрій може бути застосовано при проведенні процесів, що не потребують тривалого часу, в хімічній та харчовій промисловості.