RU2033854C1

RU2033854C1 - Device for obtaining dosed compounds

Info

Publication number: RU2033854C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Головченко; Валентин Михайлович Дмитриев; Олег Иванович Лушкин; Анатолий Николаевич Рожков; Вячеслав Вячеславович Щагин; Владимир Алексеевич Ермолаев
Original assignee: Владимир Викторович Головченко; Валентин Михайлович Дмитриев; Олег Иванович Лушкин; Анатолий Николаевич Рожков; Вячеслав Вячеславович Щагин; Владимир Алексеевич Ермолаев
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: device has several branch pipes sucking components from several isolated from each other reservoirs and it can dose and mix from one to several kinds of liquid or gas in any combinations and with any concentration of the ready-made product. The device has a jet pump with several sucking branch pipes connected to the lower points of the reservoirs. A gas-liquid mixer is on the input to the jet pump. A cock-throttle is on its output. Pressure air and liquid pipelines with cocks are led up to the gas-liquid mixer. EFFECT: enhanced quality of material mixing. 2 dwg

Description

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. The invention relates to hydraulic engineering, and in particular to devices for mixing in liquid-liquid, gas-liquid, gas-gas systems and dispensing a dosed finished product in liquid, aerosol and gas forms, and can be used in food, medical, gas, petrochemical and other industries, in particular for the preparation of beverages, as an aerosol generator for the production of powders and mixtures used in the control of agricultural pests, as a device for uniform cooling of heated bodies without h warping (leash) with aerosol mist during aeration of water, when cleaning tanks of oil loading vessels, as a nozzle for supplying a gas-liquid mixture for combustion, in hydroponics, in automatic production lines for producing mixtures with automatic maintenance of the ratio of mixed liquid components or correction of concentration according to a given the program.

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.A device for the preparation and batch dispensing of sparkling water, comprising a metering pump with metering and bypass cavities separated by a piston, a gas-liquid mixer, made in the form of nozzles, a drain pipe with an orifice at the outlet, a piping system with valves [1]
Closest to the proposed is a liquid mixer containing a nozzle, a device for supplying components with means for regulating the flow area, a mixing chamber and a diffuser. This device has several suction nozzles, the liquid is sucked in only if they are all flooded with liquid. If at least one nozzle is exposed, the suction of the liquid by the other nozzles stops due to air leakage. A check valve is installed in the suction channel, which complicates the design. The known mixer has limited functionality, as it is intended only for the preparation of mixtures of liquids.

Целью изобретения является обеспечение получения жидкостных, газожидкостных и газовых смесей из компонентов различной вязкости, упрощение конструкции устройства и повышение ее надежности. The aim of the invention is the provision of liquid, gas-liquid and gas mixtures of components of various viscosities, simplifying the design of the device and increasing its reliability.

На фиг. 1 изображено устройство для получения дозированных жидкостных, газожидкостных и газовых смесей; на фиг.2 узел I на фиг.1, продольный разрез. In FIG. 1 shows a device for producing metered liquid, gas-liquid and gas mixtures; in Fig.2 node I in Fig.1, a longitudinal section.

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). A device for producing dosed liquid, gas-liquid and gas mixtures contains a jet pump 1, in the housing 2 of which a central active flow chamber 3 is made and at least two suction nozzles 4 are mounted, each of which is connected through an annular mixing chamber 5 and a suction channel 6 through an annular a profiled channel 7 with a central mixing chamber 8, while a nozzle 9 is installed at the outlet of each suction pipe, and the inlet is connected to the bottoms of the tanks 10, and at the entrance to the central measure 3 of the active flow, a gas-liquid mixer 11 is installed, made in the form of perforated pipes, the inlet of which is connected to the pressure gas 12 and liquid 13 pipelines with taps 14 and 15, and the exits through the nozzles 16 of the additional mixing chamber 5 and the central nozzle 17 with a central mixing chamber 8, at the outlet of which a throttle valve 18 is installed, comprising a housing 19 with an annular cavity 20 and with a side entrance 21. An additional annular cavity 22 is located perpendicular to the longitudinal axis of the annular cavity 20, the bathroom in the housing 19 by means of a dividing wall 23 with a central conical hole 24, in which the central body 25 with the conical 26 and the cylindrical 27 surfaces is movably mounted, the last of which in the housing of the additional annular cavity 22 forms a constant annular section (slot 28).

Устройство для получения дозированных жидкостных, газожидкостных и газовых смесей работает следующим образом. A device for producing metered liquid, gas-liquid and gas mixtures works as follows.

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. Mixed liquid components are poured into reservoirs 10 isolated from each other, and an active stream is one of the mixed components. Dosing of sucked-in liquids to obtain the final product of a certain concentration is carried out by nozzle 9, and for the active body, through sections of nozzles 16 and 17 are in passage.

В режиме смешивания жидкость жидкость устройство работает следующим образом. In the mixing mode liquid liquid device operates as follows.

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. The active liquid through the pressure pipe 13 through an open valve 15 is fed through a gas-liquid mixer 11 into the active flow chamber 3 and to the additional nozzles 16 and the central nozzle 17, from which it is discharged under pressure into the additional mixing chambers 5 and the central mixing chamber 8, in which rarefaction, and under the action of a differential pressure in the tanks 10 and in the chambers 5, 8 of the mixture, the liquid components are sucked in through the suction pipes 4. On its way, the sucked-in liquid is twice the mixing chamber 5 and in the central mixing chamber 8 is subjected to turbulization with a jet of the active body, which leads to a high intensity of the process of mixing liquids. The finished mixture is discharged from the pump 1 through the throttle valve 18, with which help regulate the flow rate of the liquid mixture. In the annular cavities 20 and 22 of the throttle valve 18, the mixture calms down, which is achieved by adjusting the flow cross section of the conical hole 24, depending on the viscosity of the mixture, as a result of which the pulsations and vortex formation disappear in the fluid flow and it flows through the annular gap 28 in laminar mode, at this area of the annular gap 28 should ensure the operability of the pump 1 at the minimum and optimal operating pressure of the active liquid. The delivery of the finished product can be carried out both in continuous mode and in batches, the batch volume determines the opening time of the crane 15, the area of the passage section of the outlet from the central mixing chamber 8 and the passage sections of the nozzles 9.

При выдаче потребителю газированной жидкости устройство работает следующим образом. When dispensing carbonated liquid to a consumer, the device operates as follows.

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. At the same time, through open taps 14 and 15, gas and liquid are supplied through pressure pipelines 12 and 13 to a gas-liquid mixing chamber 11, in which the flowing liquid is penetrated by gas jets flowing from the perforated walls of the pipes, saturated with gas, and finally uniformly distributed in the liquid volume during mixing in chambers 5 and 8 mixing. When the carbonated liquid flows through the valve 18 and in the laminar mode, the degassing of the finished product into the environment is reduced, which saves gas consumption during liquid aeration.

Для получения аэрозоли устройство работает следующим образом. To obtain aerosols, the device operates as follows.

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. At the same time, through open taps 14 and 15, gas is supplied to pump 1 through pressure pipelines 12 and 13. The liquid sucked in by nozzles 4 has a low pressure and speed of movement, which contributes to its crushing into small drops when it encounters a gas stream from additional nozzles 16, which carries the gas-liquid mixture to the central mixing chamber 8, where a new gas stream from the central nozzle 17 finally atomizes the mixture, which leaves the throttle valve 18 in the form of a finely dispersed uniform fog mist, finely divided NOSTA regulated via the nozzles 9, which provide the optimum amount of liquid resorbed.

Для получения смесей газ-газ устройство работает следующим образом. To obtain gas-gas mixtures, the device operates as follows.

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. At the same time, through open taps 14 and 15, pressure gas 12 and 13 is supplied with gas to pump 1. Gas is supplied to reservoirs 10 above atmospheric pressure in order to increase the consumption of mixed gases. When the pressure in the tanks 10 is equal to atmospheric, the sucked-in gas through the suction pipes 4 has a low flow rate. The gas to be sucked in is dosed by the nozzles 9, mixed sequentially in the additional mixing chamber 5 and the central mixing chamber 8, and is supplied to the consumer through a throttle valve 18.

При эксплуатации устройства предусмотрена быстрая смена смешиваемых компонентов жидкостей с предварительной промывкой резервуаров 10, при этом устройство работает следующим образом. During operation of the device provides for a quick change of the mixed components of the liquids with the preliminary washing of the tanks 10, while the device operates as follows.

Кран-дроссель 18 закрыт, в резервуары 10 через напорный трубопровод 13 и открытый кран 15 подается моющая жидкость, при этом кран 14 закрыт. The throttle valve 18 is closed, washing liquid is supplied to the tanks 10 through the pressure pipe 13 and the open valve 15, while the valve 14 is closed.

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. After filling the reservoirs 10, the liquid supply is blocked and through the gas pipeline 12 and the open valve 14 gas is supplied to the reservoirs 10, which sparges the liquid by washing the walls of the reservoirs 10. The resulting washing mixture is pumped out of the reservoirs in the usual way, for which the choke valve 18 is opened and pump 1 serves the active stream in the form of a liquid or gas. Such an operation is performed several times until the tanks 10 are completely cleaned, after which new liquid components are poured into the tanks.

Стендовые испытания опытного образца предлагаемой конструкции установки по получению дозированных жидкостных, газожидкостных и газовых смесей показали следующее. Bench tests of a prototype of the proposed design of the installation for the production of metered liquid, gas-liquid and gas mixtures showed the following.

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. A device with five suction pipes has been developed that draws liquid or gas from five separate tanks. The device allows you to dose and mix from one to six liquids or gases in any combination and with any concentration of the finished product, which allows using the device to automatically maintain the ratio of the components to be mixed or to adjust the concentration according to a given program, this is achieved by the fact that the device works as in when all the suction pipes are flooded in tanks with liquid, and in the mode when several of them or all are exposed and suck in air, moreover, as soon as in the tank with Olenev nozzle pours the fluid instantaneously occurs suction and mixing it with other components of the liquid or gas.

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.Tests have shown that the beginning of mixing liquids and the issuance of the finished product occurs at an active flow pressure of 30 KPa (0.3 kg / cm ² ). At a pressure of 60 KPa (06, kg / cm ² ), the productivity of the device is 1200 l / h and, accordingly, at 100 KPa (1 kg / cm ² ) 2200 l / h with an inlet section of the suction pipe d 12 mm, while the active stream was liquid. At the above active flow pressures, the supply pressure is 1.15 ata to 1.3 ata and above. When conducting tests in vacuum installations at a pressure of 0.2 ata, the jet pump practically does not change its flow characteristics.

Смешиваемые жидкость и газ могут подавать в установку нагретыми до высокой температуры. Mixed liquid and gas may be fed into the unit heated to a high temperature.

Claims

DEVICE FOR PRODUCING DOSED MIXTURES, containing a central chamber of the active flow connected to the pressure pipe, a central mixing chamber, with which at least two suction pipelines connected to the corresponding reservoirs are connected using an annular profiled channel, taps installed on the pipelines, characterized in that it equipped with nozzles installed in each suction pipe, a gas-liquid mixer having pressure gas and liquid pipelines, size at the inlet to the central chamber of the active stream, additional mixing chambers located at the outlet of the suction pipelines, the device is equipped with additional nozzles connecting the central chamber of the active stream with additional chambers of mixing, a throttle valve located at the outlet of the central mixing chamber and made in view of the housing with a side entrance and an end exit, with a dividing wall having a central conical hole located perpendicular to the longitudinal axis of the throttle valve with the formation of an additional annular cavity at the outlet of the crane, the throttle valve is equipped with a central body arranged to move along the longitudinal axis of the housing, having the form of conjugated conical and cylindrical surfaces, of which the latter is placed in the additional annular cavity with the formation of an annular gap of constant cross section at any position of the central body.