Аппарат для смешивания
АППАРАТ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ твердого материала с жидкостью, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и открытым верхним торцом, тороидальную цилиндрическую обечайку с кольцевым днищем и крьшкой, коаксиально установленную снаружи корпуса и охватывающую его верхний открытый торец, бункер для твердого материала , соосно размещенный над корпусом, цилиндрический загрузочный патрубок, проходящий через крьшку и соединяющий бункер с внутренней полостью корпуса, затвор, помещенный в загрузочный патрубок под бункером, и трубопроводы ввода и вывода жидкости и суспензии, тангенциально соединенные с нижними частями корпуса и обечайки соответственно , отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса путем дополнительной закрутки смешиваемых компонентов, он снабжен цилиндроконическим отражателем, установленным на днище «Л внутри корпуса по его оси, криволинейным пластинами, закрепленными с в виде многозаходной спирали на наружной поверхности отражателя, и наююнными лопатками, установленными под углом 60-70 на внутренней поверхности корпуса и обечайки. XI - :о эо X
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН ((9) (II)
SU
Зов В 01 F 3/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ g
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.7
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЗФ (21) 3572778/23-26 (22) 06.04.83 (46) 30.06.84. Бюл. Н 24 (72) В.Н. Сорокин, Ж.N. Баушева, Г.Д. Лысенко и И.Г. Немцева (71) Институт ядерной энергетики
АН БССР (53) 678.023 (088.8) (56) 1. Патент Франции У 2432336, кл. В 01 F 3/12, 1980.
2. Заявка Великобритании
119 2026881, кл. В 1 С, 1980.
3. Заявка ФРГ У 3039342, кл. В 04 С 7/00, 1982. (54)(57) АППАРАТ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ твердого материапа с жидкостью, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и открытым верхним торцом, тороидальную цИлиндрическую обечайку с кольцевым днищем и крышкой, коаксиально установленную снаружи корпуса и охватывающую его верхний открытый торец, бункер для твердого материала, соосно размещенный над корпусом, цилиндрический загрузочный патрубок, проходящий через крышку и соединяющий бункер с внутренней полостью корпуса, затвор, помещенный в загрузочный патрубок под бункером, и трубопроводы ввода и вывода жидкости и суспензии, тангенциально соединенные с нижними частями корпуса и обечайки соответ" ственно, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса путем дополнительной закрутки смешиваемых компонентов, он снабжен цилиндроконическим отражателем, установленным на днище внутри корпуса по его оси, криволинейными пластинами, закрепленными в виде многозаходной спирали на наружной поверхности отражателя, и наклонными лопатками, установленными под углом 60-70 на внутренней поо верхности корпуса и обечайки.
1099988
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к аппаратам для смешивания.
Известен аппарат для смешивания порошкообразных или зернистых материалов, включающий бункер, ь(илин-дрическую камеру смешения, устройства ввода и вывода перемешиваемогс материала, распределительное устрой1Î ство и сопла для подачи жидкой сре-ды j1j .
Недостатками данного аппарата являются большие габариты и значительные гидравлические потери при обеспечении высокого качества смешения.
Известен аппарат для смешивания твердых частиц, вк;почаюший бункер для засыпки сь(пучег вещества, нс . ронку для напоЛнения компонентами камеру перемешивания,, в котс.пой ус тановлены валы с пс ?лтка i?I и ое.?е вуар — приемник гс;-".Огепнси см "си (2) .
В указанном аппарате смепп(в(по(пес устройство имеет врашающиеся в про-тивоположных направлениях валы, на которых расположены лопатки под различными углами ОтнОсительпс ва, (oH I; параллельно им. Применение вращающихся валов с лопатками обеспечив, ет значительное умень(пен!(е габаритoH аппарата.
Недостатки данного a(znapaта значительный износ лопаток H высо?(не энергетические затраты нл. перемешивание.
Наиболее близким к предлагаемому является аппарат для с(?е(1!Йвани?! под воздействием центробежных с?(?? „?3к?(!очающий корпус., кольцевые внутреннюю и наружную камеры смешения патрубки ввода и вывода среды, устрсйстпо подачи твердых частиц "3) .
В дапном аппарате патрубск ввода жидкой среды тангенцилльно связан с внутренней камерой смешения, в результате чего поступающая жидкость приобретает тангенциальное движение.
Недостатками известного аппарата являются большие знергозатраты и наличие вторичного контура перемен?ивания.
Цель изобретения — и?(тенс(?(рика ция процесса путем дополнительной закрутки смешиваемых компонентов.
Поставленная цель достигается тем, что аппарат для смешивания твердого материлла с жидкостью, со-держа(пий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и открытым верхним торцом, тсрсидальную цилиндрическую обечайку с кольцевым днищем и крьппкой, .коаксиально установленную с:!аружи корпуса и охватывающую его верхний открытый торец, бункер
??ля твердого материала, соосно размещенньпй (ац корпусом, цилиндрический загрузочный патрубок, проходящий через крышку и соединяющий бункер с внутренней полостью корпуса, затвор, помещенный в загрузочный патрубок под бункером, и трубопроводы ввода и вывода жидкости и суспензии., тангенциально соединенные с
:.1:1(!н.-..м-п 3;, с-:. «и(:- r,; .>çTI3Pò! "ванно. снабжен пилиндрско:и:. схим отражателем, установленным Н,-, I.i((??1;?Å H 1„",тРИ КОРПУСа п0 Его с- . кри=с.-.к!Ие?=1(ьг?к! пластинами, 3:.!.рег?лен??ь1;.Iii в виде мнсгсзахсднс:-1 с:!Нрали на наружной поверх!. Ости стра? ателя. и наклонными лоnaT Êa >?tI << .I Га?-!СБПЕННЬ?МИ ПОД УГЛОМ iC -70 «Ia внугренней поверхности кс?опусл н обечайки. Па (-;.Иг. изображен прецлагаемый аппарат, прсдаль (ый разрез, на ttHi(", ":. — сечение А-А HP фиг . 1 Апг?арлт для мешивания твердого ?атер??;. ?а с 3???дкссть!о содержит вер-?к. 3ль??Ьй ц!?линдрический корпус 1 ,(=:"..?(à:.! 2 и открытым верхним тор.. но"., Тсрсидальн ло цилиндрическую сбсчайку . 3 с кольцевым днищем 4 ;;; пипкой, колксиально установлен -.у??1 с??ар ужи! корпуса 1 и охватываюпьую его герх?п-й открытый торец, бункер Ь для твердого материала сооснс размещенный над корпусом 1, ци— линдрическнй =.àãðóçî÷íûé патрy бок 7, проходящий - ерез крышку 5 и соединяющий бункер 6 с внутренней полостью корпуса,, затвор 8, помещенный в за.:.рузо.-!ный патрубок 7 год б; нкерим 6, трубопроводы 9 и !0 ввода и вывода жидкосги и суспензии, та!?ге??ц??ап?;Ио соединенные с нижними частями корпуса i и обечайки 3 соответственно, цк(линдри.-?еский отража- тель 11 установленный на днище 4 вну-;ри корпус" 1 по его оси, криволинейные пластинь.. 12, закрепленные в виде многсзахсдной спирали на нару.;:.;ной г(сверх((ости Отражателя 11, и акл сннь!е лопатки 1 3 уста нов ленные под углом 60-70- нл внутрен1099988 ней поверхности корпуса 1 и обечайки 3. Аппарат работает следующим об— разом. Поток жидкости под давлением через тангенциально установленный трубопровод 9 поступает во внутреннюю полость корпуса 1, приобретает тангенциальное ускорение и закручивается.,Из бункера 6 в корпус 1 через 10 патрубок 7 подаются твердые частицы. Плавно стекая по магистральным каналам, образованным криволинейными пластинами 12, установленными на наружной поверхности цилиндроконичес- . 15 кого отражателя 11, они подхватываются потоком жидкости и закручиваются вместе с ним. Количество подаваемых частиц регулируется затвором 8. Внутри обечайки 3 перемеши- 20 вание осуществляется также за счет турбулизации потока, создаваемой лопатками 13, установленными под углом 60-70. Закрученный поток жидкости твердых частиц по мере 25 поступления жидкой среды через трубопровод 9 ввода поднимается в верхнюю часть корпуса 1 и поступает в наружную обечайку 3, где осуществляется дальнейшее более полное перемешивание за счет дополнительной турбулизации, создаваемой лопатками 13. Полученная гомогенная смесь выводится через трубопровод 10 вывода, тангенциально связанный с на- 35 ружной обечайкой 3 для гашения тангенциального импульса твердых частиц. В прототипе требуемое качество перемешивания достигается за счет 40 многократной циркуляции перемешиваемых материалов по вторичному контуру перемешивания и больших окружных скоростей жидкости. Большие массогабаритные характеристики аппарата для смешивания и значительные энер-. гетические затраты на смешение резко сужают область использования установки Высокие скорости вращения жид- 50 кости необходимы для вовлечения максимального количества сыпучего материала, подаваемого в приосевую зону, в процесс перемешивания.Однако какими бы высокими не были скорости жид- 55 кости на периферии,на оси аппарата скорость всегда равна нулю, поэтому часть материала всегда исключена из процесса перемешивания. Этим и обь- ; ясняется создание вторичнот о контура перемешивания. С целью обеспечения равномерного перемешивания всей массы частиц, вводимых вдоль оси, в центральной зоне устанавливается цилиндроконический отражатель. При его установке (и без него, как в прототипе) количество движения, приобретенное при вертикальном движении материала под действием силы тяжести, компенсируется при ударе частиц о дно аппарата, что приводит к его быстрой эрозии. С целью устранения ударов частиц о дно и обеспечения предварительной закрутки частиц в направлении движения жидкости на поверхности цилиндроконического тела вращения закрепляются изогнутые пластины, которые образуют многозаходную спираль. При движении частиц по каналам, образованным изогнутыми пластинами, обеспечивается переход потенциальной энергии, которой обладают материалы в бункере, в кинематическую энергию вращения. Это позволяет снизить скорость вращения жидкости на входе в камеру смешения. Для формирования потенциального вихря необходимо часть тела вращения у основания выполнить цилиндрическим. Высота цилиндрической части должна быть не меньше 1,2 высоты направляющего аппарата. Дальнейшее снижение скорости вращения жидкости при сохранении качества перемешивания достигается за счет установки на внутренних поверхностях камер смешения наклонных пластин. При обтекании таких пластин за каждой из них образуется вихрь, который перемещается в окружном направлении, вовлекая смешиваемые материалы в дополнительное вихревое движение. Поскольку образовавшиеся вихри затухают достаточно быстро на длине участка окружности порядка 12-14, оптимальное число пластин составляет величину в пределах 8-12. Как показали экспериментальные исследования, проведенные на аппарат диаметром 600 мм, высотой 600 мм с центральным цилиндроконическим те лом вращения с диаметром у основания 260 мм, оптимальный угол наклона 109 йластин к радиусу окружности, проведенному из основания пластины в о центр, лежит в пределах 60-70 . При углах наклона свыше 70 отклонение потока от окружности и размер вихрей за пластинами оказываются столь. малыми, что практически не влияют на качество перемешивания. При углах менее 60 происходит отрыв потока от пластины с .образованием кавитационной 1О полости, т.е. происходит как бы снижение объема для перемешивания. Таким образом, только при углах между пластиной и радиусом в пределах 609988 6 70 перемешивание становится на порядок выше чем без пластин. Высокое качество смешения достигается при отсутствии вторичного контура перемешивания и при снижении окружной скорости жидкости на входе с 12 до 6 м/с. Снижение скорости в два раза обеспечивает уменьшение гидравлических потерь на закрутку потока в 4 раза, соответственно эксплуатационные расходы на смешение снижаются на 15-20Å. Устранение вторичного контура снижает капитальные расходы на 307. 1099988 Составитель А. Тарасов Техред Л.Микеш КорректорЛ.Шеньо Редактор В. Ковтун Тираж 576 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Закаэ 4458/7 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4
