Пристрій для змішування рідини з повітрям

Реферат: Пристрій для змішування рідини з повітрям містить насос з приводом та патрубками вихідним і всмоктуючим, який виконано у вигляді двох циліндричних труб, з'єднаних конфузором з кутом конусності . При цьому труба більшого діаметра розташована з боку бака з рідиною та всередині неї коаксіально розміщено патрубок для підводу повітря, який утримується у всмоктуючому патрубку пілонами і на кінці якого, з боку насоса, встановлений ковпачок з отворами, а інший кінець через клапан з'єднаний з атмосферою. Ковпачок з отворами для підводу повітря встановлено в точці найбільшого розрідження всмоктуючого патрубка, площа кільцевої щілини, утвореної циліндричною трубою всмоктуючого патрубка більшого діаметра і патрубком для підводу повітря, дорівнює або більша площі труби малого діаметра цього ж патрубка. Діаметри отворів ковпачка патрубка для підводу повітря знаходяться в межах 0,2…0,7 мм, а сума їх площ дорівнює або більша площі цього патрубка, і кут конусності  конфузора знаходиться в межах 30…50°. UA 116234 U (12) UA 116234 U UA 116234 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до повітряно-рідинних змішувачів і може використовуватися для приготування тонкодисперсних газорідинних сумішей в усіх промислових та технологічних системах, де відбувається додаткове пряме введення потоку повітря/газу в основний потік рідини. Відомий пристрій для змішування рідини з повітрям [Патент 2193915 Росія, МПК B01F 3/04. 20.03.2008. Бюл. № 8], що містить патрубок, по якому подається рідина від насоса, патрубок, по якому подається повітря від компресора, оснащено перфорованою ділянкою, де відбувається змішування рідини та повітря і яка розташована в точці, де абсолютні значення тиску рідини та повітря є рівними. Недоліком цього пристрою для змішування рідини з повітрям є те, що в ньому використовуються два джерела енергії, що збільшує енергоспоживання, можливість потрапляння рідини в патрубок підводу повітря при раптовому відключенню або виходу з ладу компресора, він не забезпечує регулювання відсотковим співвідношенням рідини і повітря у широкому діапазоні зміни витрати повітряно-рідинної суміші. Відомий також пристрій для змішування рідини з повітрям [Патент 2503488 Росія, МПК B01F 3/04. 10.01.2014. Бюл. № 1], що містить вихідну трубу, у якій відбувається змішування повітря та рідини, куди по патрубку подається повітря, а по патрубку, який коксіально розташований у вихідній трубі і на виході якого розміщено конус, спрямований вершиною в бік вищезгаданої труби, рідина, яка на виході з щілини, утвореної цим патрубком і конусом розширюється, причому прохідний переріз вихідної труби від цієї ділянки зменшується вниз за потоком, внаслідок чого прискорюється потік повітряно-рідинної суміші. Недоліком цього пристрою для змішування рідини з повітрям є значний його гідравлічний опір, що збільшує енергоспоживання, можливість потрапляння рідини в патрубок підводу повітря при раптовому відключенню або виходу з ладу компресора, геометрія його проточної частини не забезпечує отримання гомогенних повітряно-рідинних сумішей, крім того він не забезпечує регулювання відсотковим співвідношенням рідини і повітря у широкому діапазоні зміни витрати повітряно-рідинної суміші. Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі, що пропонується, є пристрій для змішування рідини з повітрям, що містить насос з приводом, патрубками вихідним і всмоктуючим, який виконано у вигляді двох циліндричних труб, з'єднаних конфузором з кутом конусності , причому труба більшого діаметра розташована з боку бака з рідиною та всередині неї коаксіально розміщено патрубок для підводу повітря, який утримується у всмоктуючому патрубку пілонами і на кінці якого, з боку насоса, встановлений ковпачок з отворами, а інший кінець через клапан з'єднаний з атмосферою [Патент 2206377 Росія, МПК B01F 3/04. 20.06.2003. Бюл. № 18]. Особливістю даного пристрою для змішування рідини з повітрям є те, що ковпачок патрубка для підводу повітря виконано у вигляді зрізаного конуса з отворами по твірній, спрямованого вершиною до входу насоса та оснащеного кришкою, з'єднаною з перемішуючим пристроєм, який виконано у вигляді конічної обичайки з довгими замкнутими по кінцях прорізями, розміщеними під кутом до її твірних, яка закінчується конічним обтічником, оснащеним на кінці перед входом до насоса турбінними лопатями, що забезпечують обертання кришки з перемішуючого пристрою в напрямку обертання ротора насоса. Недоліком даного пристрою для змішування рідини з повітрям є складне конструктивне виконання, підвищене енергоспоживання, мала надійність, нездатність забезпечити регулювання відсоткових співвідношень рідини і повітря у широкому діапазоні зміни витрати повітряно-рідинної суміші. Це обумовлено тим, що обертання кришки з перемішуючим пристроєм забезпечується всмоктуючим потоком, патрубок для підводу повітря має рухомі частини, які крім перемішування рідини і повітря змінюють прохідні перерізи отворів подачі повітря, що збільшує опір проточної частини цього патрубка, а частота обертання рухомих частин залежить від витрати повітряно-рідинної суміші. В основу корисної моделі поставлена задача на створення пристрою для змішування рідини з повітрям, у якому завдяки новому конструктивному виконанню проточної частини утвореною всмоктуючим патрубком, який виконано у вигляді двох циліндричних труб з'єднаних конфузором з кутом конусності , рівним 30…50°, коаксіально розміщеним в трубі більшого діаметра розташованого з боку бака з рідиною, в патрубку підводу повітря, на кінці якого з боку насоса в точці найбільшого розрідження, встановлений ковпачок з отворами, діаметри яких знаходяться в межах 0,2…0,7 мм, а сума площ яких дорівнює або більша площі цього патрубка, а інший кінець через клапан з електрокеруванням з'єднаний з атмосферою, причому площа кільцевої щілини, утвореної циліндричною трубою всмоктуючого патрубка більшого діаметра і патрубком для підводу повітря, дорівнює або більша площі труби малого діаметра цього ж патрубка, 1 UA 116234 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 додатково в патрубках підводу повітря та вихідному встановлені ротаметри, оснащені датчиками витрати, сигнали від яких надходять до ПК, який керує відкриттям/закриттям вищезгаданого клапана. Це дозволяє отримати тонкодисперсні газорідинні суміші без застосування додаткових елементів змішування, зменшити гідравлічний опір, спростити конструкцію і обслуговування та забезпечити точне відсоткове співвідношення рідини і повітря. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для змішування рідини з повітрям, що містить насос з приводом та патрубками вихідним і всмоктуючим, який виконано у вигляді двох циліндричних труб, з'єднаних конфузором з кутом конусності , причому труба більшого діаметра розташована з боку бака з рідиною та всередині неї коаксіально розміщено патрубок підводу повітря, на кінці якого, з боку насоса, встановлений ковпачок з отворами, а інший кінець через клапан з'єднаний з атмосферою, згідно з корисною моделлю, ковпачок з отворами для підводу повітря встановлено в точці найбільшого розрідження всмоктуючого патрубка, причому площа кільцевої щілини, утвореної циліндричною трубою всмоктуючого патрубка більшого діаметра і патрубком підводу повітря, дорівнює або більша площі труби малого діаметра цього ж патрубка, причому діаметри отворів ковпачка патрубка підводу повітря знаходяться в межах 0,2…0,7 мм, а сума їх площ дорівнює або більша площі цього патрубка, і кут конусності  конфузора знаходиться в межах 30…50°, і клапан, встановлений на патрубку підводу повітря, виконаний з електрокеруванням, та в патрубках підводу повітря та вихідному встановлені ротаметри з датчиками витрати, сигнали від яких надходять до ПК, який керує відкриттям/закриттям вищезгаданого клапана. Така конструкція пристрою для змішування рідини з повітрям, на відміну від найближчого аналога, за рахунок встановлення ковпачка з отворами патрубка для підводу повітря в точці найбільшого розрідження всмоктуючого патрубка та вибору раціональних значень площ проточної частини і конусності конфузора , дозволяє відмовитися від використання складного механічного пристрою для змішування рідини і повітря, зменшити гідравлічний опір проточної частини та підвищити ефективність змішування, а встановлення на патрубку підводу повітря клапана з електрокеруванням, та в патрубках підводу повітря та вихідному ротаметрів, оснащених датчиками витрати, сигнали від яких надходять до ПК, який керує відкриттям/закриттям вищезгаданого клапана, забезпечити точне відсоткове співвідношення рідини і повітря. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображені: Фіг. 1 - Схема пристрою для змішування рідини з повітрям; Фіг. 2 - Схема пристрою для змішування рідини з повітрям, оснащеного ротаметрами з датчиками витрати і ПК. Пристрій для змішування рідини з повітрям містить насос 2 (тип насоса може бути різним: об'ємним, вихровим, лопатевим - відцентровим або осьовим) з приводом 1 та патрубками вихідним 14 і всмоктуючим 6, який виконано у вигляді двох циліндричних труб - 3, 5 з'єднаних конфузором 4 з кутом конусності , що знаходиться в межах 30…50°, труба більшого діаметра 5 розташована з боку бака з рідиною 7, всередині неї коаксіально розміщено патрубок підводу повітря 11, який утримується у всмоктуючому патрубку 6 пілонами 12, та на кінці якого, з боку насоса, в точці найбільшого розрідження всмоктуючого патрубка 6 встановлений ковпачок з отворами 13, діаметри яких знаходяться в межах 0,2…0,7 мм і сума площ яких дорівнює або більша площі патрубка 11, інший кінець патрубка для підводу повітря 11 через клапан з електрокеруванням 10 з'єднаний з атмосферою, причому площа кільцевої щілини, утвореної циліндричною трубою 5 всмоктуючого патрубка 6 і патрубком для підводу повітря 11, дорівнює або більша площі труби 3 цього ж патрубка, і в патрубках підводу повітря 11 та вихідному 14 встановлені ротаметри 9, 15 які оснащено датчиками витрати, сигнали від яких надходять до ПК 8, який керує відкриттям/закриттям клапана 10. Пристрій для змішування рідини з повітрям працює наступним чином. Потік рідини засмоктується насосом 2 з бака 7 через патрубок 6, в циліндричній трубі 5 якого з боку бака 7 коаксіально розміщено патрубок підводу повітря 11, який кріпиться у ньому пілонами 12. При проходженні рідини у всмоктуючому патрубку 6 крізь кільцевий канал, утворений циліндричною трубою 5 та патрубком підводу повітря 11, конфузора 4, циліндричної труби 3, у ньому утворюється вихровий рух і розрідження дорівнює або трохи менше за кавітаційний запас насоса 2. Вибір площі кільцевої щілини, утвореної циліндричною трубою 5 всмоктуючого патрубка 6 і патрубком підводу повітря 11, рівною або більшою площі труби 3 цього ж патрубка та кута конусності конфузора  в межах 30…50°, забезпечує мінімальний гідравлічний опір всмоктуючого патрубка 6. Ковпачок з отворами 13 патрубка підводу повітря 11 розміщено в точці найбільшого розрідження всмоктуючого патрубка 6. Внаслідок перепаду тиску (атмосферного та розрідження всмоктуючого патрубка 6) повітря через ротаметр 9, клапан з 2 UA 116234 U 5 10 15 20 25 30 електрокеруванням 10 по патрубку підводу повітря, отвори ковпачка 13 всмоктується та у вигляді малих бульбашок потрапляє в рідину, в якій внаслідок утворення вихрового руху останньої змішується з нею, утворюючи гомогенну повітряно-рідинну суміш. Виконання отворів ковпачка 13 з діаметрами в межах 0,2…0,7 мм, з сумою площ, що дорівнює або більша площі патрубка 11, забезпечує отримання гомогенної повітряно-рідинної суміші та мінімальний опір патрубка підводу повітря 11. Далі повітряно-рідинна суміш по трубі 3 надходить до насоса 2, де додатково відбувається її перемішування та часткове розчинення повітря в рідині внаслідок підвищення тиску. З насоса 2 повітряно-рідина суміш по вихідному патрубку 14, через ротаметр 15 надходить на вихід пристрою. Сигнали з ротаметрів 9 та 15, які оснащено датчиками витрати, надходять до ПК 8, який керує відкриттям/закриттям клапана з електрокеруванням 10, встановленим на вході патрубка для підводу повітря 11, регулюючи процентне співвідношення рідини і повітря. Таким чином, отримання тонкодисперсної газорідинної суміші досягається за рахунок встановлення ковпачка 13 з отворами для підводу повітря в точці найбільшого розрідження всмоктуючого патрубка 6, в якій створюється інтенсивне вихроутворення та всмоктування повітря крізь отвори ковпачка 13, діаметри яких знаходяться в межах 0,2…0,7 мм, які забезпечують рівномірне надходження повітря до рідини без застосування механічних змішувачів, що дозволяє значно спростити конструкцію пристрою, завдяки чому спрощується його обслуговування та підвищується надійність. Виконання площі кільцевої щілини, утвореної циліндричною трубою 5 всмоктуючого патрубка 6 і патрубком підводу повітря 11, рівною або більшою площі труби 3 цього ж патрубка та кута конусності конфузора  в межах 30…50° та отворів ковпачка 13 діаметром 0,2…0,7 мм, сума площ яких дорівнює або більша площі патрубка 11, дозволяє отримати мінімальний гідравлічний опір проточної частини пристрою, завдяки чому зменшується його енергоспоживання. Встановлення на вхідному патрубку підводу повітря 11 клапана з електрокеруванням 10 і ротаметра 9, оснащеного датчикам витрати та вихідному патрубку 14, ротаметра 15, оснащеного датчикам витрати, сигнали з яких надходять до ПК 8, який керує відкриттям/закриттям клапана з електрокеруванням 10, дозволяє забезпечити точне відсоткове співвідношення рідини і повітря. Таке виконання пристрою дозволяє спростити його конструкцію, зменшити енергоспоживання та завдяки встановленню на патрубках підводу повітря та відводу рідинної суміші ротаметрів, оснащених датчиками витрат, сигнали від яких надходять до ПК, який керує відкриттям/закриттям клапана з електрокеруванням 10, встановленим на патрубку підводу повітря, забезпечити регулювання відсотковим співвідношенням рідини і повітря у широкому діапазоні зміни витрати повітряно-рідинної суміші на виході з пристрою. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 1. Пристрій для змішування рідини з повітрям, що містить насос з приводом та патрубками вихідним і всмоктуючим, який виконано у вигляді двох циліндричних труб, з'єднаних конфузором з кутом конусності , причому труба більшого діаметра розташована з боку бака з рідиною та всередині неї коаксіально розміщено патрубок для підводу повітря, який утримується у всмоктуючому патрубку пілонами і на кінці якого, з боку насоса, встановлений ковпачок з отворами, а інший кінець через клапан з'єднаний з атмосферою, який відрізняється тим, що ковпачок з отворами для підводу повітря встановлено в точці найбільшого розрідження всмоктуючого патрубка, площа кільцевої щілини, утвореної циліндричною трубою всмоктуючого патрубка більшого діаметра і патрубком для підводу повітря, дорівнює або більша площі труби малого діаметра цього ж патрубка, діаметри отворів ковпачка патрубка для підводу повітря знаходяться в межах 0,2…0,7 мм, а сума їх площ дорівнює або більша площі цього патрубка, і кут конусності  конфузора знаходиться в межах 30…50°. 2. Пристрій для змішування рідини з повітрям за п. 1, який відрізняється тим, що клапан, встановлений на патрубку підводу повітря, виконаний з електрокеруванням, а в патрубках для підводу повітря та вихідному встановлені ротаметри з датчиками витрати, сигнали від яких надходять до ПК, який керує відкриттям/закриттям вищезгаданого клапана. 3 UA 116234 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4