Смеситель

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.2 В 01 Р 7/04 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Государственный комитет СССР но делам изобретений н отирытий(71) Заявитель 154) СМЕСИТЕЛЬ Изобретение относится к технике перемешивания жидких сред, например, нефтепродуктов, в которых при хранении и в процессе применения происходит расслоение по компонентам с различной плотностью или по фракциям. Преимущественно изобретение может быть использовано для перемешивания жидких сред в заглубленных или полуэаглубленных емкостях.В научно-технической литературе. описаны устройства для перемешивания жидких срвц, включающие теплообмен- ники, насосы для осуществления циркуляции промежуточных теплоносителей, 15 терморегуляторы, трубопроводы и ар- матуру, при использовании которых выравнивание концентраций компонентов достигается путем возбуждения гравитационной конвекции в емкости за счет 2 О подогрева жидкой среды в нижней час ти емкости или охлаждения - в верх ней ее части (11.Известны также смесители, осущест- вляющие механическое перемешивание жидкой среды посредством лопастных устройств, расположенных внутри емкости, Приводом такого устройства обычно служит электродвигатель, управ 30 ление работой которого осуществляется по командам от расположенного внутри емкости терморегулятора 2) .В качестве терморегулятора может быть использован, напримергерметичный узел, состоящий из термочувствительного элемента и камеры, отделенной от атмосферы упругим телом, выполняющим роль мембраны, Термочувствительный элемент может быть выполнен в виде погруженного в жидкую среду герметичного баллона, содержащего легко испаряющуюоя жидкость, Мембрана является исполнительньм элементом и приводит в действие электрический переключатель сотскакивающими контактами (31,Указанные устройства требуют существенных затрат энергии на перемешивание жидкой среды и усложнения конструкции емкости для обеспечения пожарной безопасности;Известен смеситель, называемый прибором Бернарди, содержащий полые повоторные лопасти, шарнирно закрепленные одним концом на горизонтальной оси, и камеры, содержащие легко испаряющуюся жидкость, например; серный эфир, закрепленные на противоположных концах лопастей и сообщающиеся между собой. Серный эфир в,нижних, погруженных в жидкую среду, камерах испаряется, Пары по каналам в лопастях переходят в верхние камеры, ох-. лаждаемые снаружи холодным газом, например воздухом, .и в них конденсируются, Под влиянием веса сконденсировавшегося серного эфира лопасти поворачиваются вокруг горизонтальной оси и занимают новое положение, при . котором в жидкой среде оказываются погруженными камеры с конденсаторами 141.Для перемешив ания жидк ой среды в емкости этого смесителя необходимы посторонний источник холодного газа и система охлаждения камер в прост ранстве нац зеркалом жидкости. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности конструкции смесителя за счет устранения посторонних источников энергии, необходимых для перемешивания жидкой среды,Это достигается тем, что всмесителе для перемешивания жидкой средыпри температурном расслоении, содержащем корпус, горизонтальную ось, на которой шарнирно закреплены поворотные лопасти с расположенными на концах камерами с легко испаряющейся жидкостью, лопасти снабжены теплообменными пластинами и противовесом, закрепленным на шарнире, а камера с легко испаряющейся жидкостью снабжена подпружиненным поршнем и кинематически соединенным с ним сильфоном, один конец которого герметично закреплен на внутренней стенке камеры, а с целью предотвращения колебаний лопастей, погруженных в жидкую среду, последние снабжены магнитной защелкой, причем усилие магнитной защелки выбирается меньше силы тяжести, действующей на поршень, но больше силы трения лопастей при их движении в жидкой среде.На фиг, 1 изображи схематичнопредложенный смеситель, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1.Смеситель содержит емкость 1, погруженнйе в жидкую среду, заполняющую емкость 1, поворотные лопасти 2, шарнирно закрепленные одним концом на установленной в емкости 1 гори-: зонтальной оси 3 и сбалансированные противовесом 4, На поворотных лопастях 2 закреплены имеющие по ходу дви" жения обтекаемую форму теплообменные пластины 5 и герметичные камеры 6 с легко испаряющейся жидкостью, причем при фиксированном положении поворотных лопастей 2 хотя бы одна пара из теплообменной пластины 5 и камеры б погружена в верхний слой жидкой среды, другая пара - в нижний слой, Для фиксации лопастей 2 служит магнитная защелка 7, неподвижно закрепленная в нижней части емкости 1, ответные части 8 которой установлены насвободных концах поворотных лопастей1 2,Теплообменная масса пластин 5 является одновременно теплоносителем,поз тому плас ти ны должны быть из готовлены из материала с высокими значениями удельной теплоемкости и отношения коэффициента теплопроводностик плотности (например, из алюминия,бериллия; магния),камера б выполнена герметичной исодержит подпружиненный поршень 9,выполненный, например, из вольфрама исвязанный через передаточное звено10 с торцом сильфона 11, Сильфон 11закреплен на внутренних стенках камеры 6 таким образом, что совместно сО ними образует замкнутую полость 12для легко испаряющейся жидкости,Заданная длительность теплообменапластин 5 с жидкой средой обеспечивается, например, путем нанесения25 на наружную поверхность камеры 6 слоятеплоизоляции из пеноматериала.Для перемешивания жидкой среды вемкость, полузаглубленную в грунтовоймассив, как зто показано на фиг. 1,помещают смеситель, содержащий, например, две поворотные лопасти 2. Втеплый период года, когда температура воздуха в приземном слое атмосферы выше температуры грунта, емкостьпрогревается сверху и конвективныепотоки в жидкой среде не образуются,что приводит к застою и расслоениюжидкой среды. Смеситель в этом случаеобеспечивает перемешивание жидкойсреды следующим образом,Нагреваясь, легко испаряющаясяжидкость в полости 12 верхней камерыб газифицируется; вследствие чегосильфон 11 сжимается и своим торцомвоздействует на передаточное звено .10,тем самым перемещая в крайнее положение подпружиненный поршень 9, Вследствие перемещения поршня 9 крутящиймбмент, создаваемый поршнем 9 относительно горизонтальной.оси 3, увели 50 чивается и преодолевает величину крутящего момента, создаваемого магнитнойзащелкой 7, поэтому лопасти 2 поворачиваются относительно оси 3 и занима-ют новое положение, в котором и фик 55 сируются, так как ответная часть 8вновь входит во взаимодействие с магнитной защелкой 7. Бывшая ранее верхней теплообменнаи пластина 5, уже аккумулировавшаи тепло в верхний слойщ жидкой среды, занимает нижнее положение и вступает в теплообмен с болеехолодными нижними слоями, возбуждаягравитационную конвекцию в емкости 1.Одновременно бывшая ранее нижней относительно холодная теплообменная плас691173 Фиг ИПИ Заказ 6090/ ж 877 Подписноеал ППП Патентф,жгород, ул,Проектная Тина 5, попадая в более теплые верхние слои жидкой среды, охлаждает ихи также возбуждает гравитационнуюконвекцию за счет теплообмена с жидкой средой. Со временем легко испаряющаяся жидкость в нижней камере бконденсируется и поршень 9 возвращается в исходное положение,По истечении определенного проме"жутка времени вновь происходт газификация легко испаряющейся жидкости в верхней камере б, что приводитк смене положения поворотных лопастей2 и теплообменных пластин 5, так чтоперемешивание Жидкой среды эа счетгравитационной конвекции в емкостипродолжается. Процесс смены положенийповоротных лопастей 2 продолжается дотого момента, пока не произойдет выравнивание температурного поля жидкой среды во всем объеме емкости, ипротекает до начала холодного периода года,В течение всего теплого сезонатемпература воздуха в приэемном слоеатмосферы выше температуры грунта наглубине днища емкости) смеситель теплоемкой массой теплообменных пластин5 переносит тепло из верхних слоевжидкой среды в нижние, обеспечивая перемешивание жидкой среды и предотвра"щая ее расслоение и деление на Фрак- ЗОции. В холодный сезон температурагрунта вьме температуры воздуха вприземном слое атмосферы, и переме"шивание происходит за счет естественной конвекции жидкой среды в емкости. З 5Таким образом, работа смесителяосуществляется под действием толькогравитационных сил, разбалансирующихповоротные лопасти 2 относительногоризонтальной оси 3 при перемещенииподпружиненного поршня 9 в крайнееположение в момент газификации легкоиспаряющейся жидкости в камере б эа4 Я 2 счет аккумуляции тепла из верхнего слоя жидкой среды.Применение предложенного устройства существенно упрощает конструкцию смесителя, так как не требует затрат дополнительной энергии на перемешивание жидкой среды.Формула изобретения1Смеситель для перемешивания жидкой среды при температурном расслоении, содержащий корпус, горизонталь" ную ось, на которой шарнирно закреплены поворотные лопасти с расположен" ными на концах камерами с легко испаряющейся жидкостью, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрсщения и повышения надежности конструк" ции эа счет устранения посторонних мсточников энергии, лопасти снабжены теплообменнцми пластинами и противовесом, закрепленным на шарниое,а ка-. мера с легко испаряющейся жидкостьюснабжена подпружиненным поршнем и кинематически соединенным с ним силь- Фоном, один конец которого герметично закреплен на внутренней стенке камеры,2. Смеситель по п.1, о т л й ч аю щ и й с я тем, что с целью пре-. дотвращения колебаний лопастей, последние снабжены магнитной защелкой.Источники информацйи, принятые во внимание при экспертизе1, Яовые направления в Криогенной технике. Под ред, М . П . Малкова, иэдво, Мир, М 1966, с, 348-349.2, Кафаров В . В. ОснОвы массопередачи, Высшая школа, М 1972, с. 454,3. Патент Японии 9 50"12789, кл. 59 Н 424, 1975.4, Рипс С. М . Основы термодинамики и теплотехники. Высшая школа, М., 1968, с. 135, 64 4