Аппарат для проведения физико-химических процессов

 

1. АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, содержащий камеру смешения из немагнитного материала, рабочий орган, статор. создающий вращающее электромагнитное поле, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и повышения надежности в работе, внутренняя поверхность статора выполнена конической. 2.Аппарат по п.1, отличающий с я тем, что угол конусное тй внутренней поверхности статора составляет 5-7. 3.Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что рабочий орган и статор расположены вертикаль но. 4.Аппарат по пп. 1 - 3, о т - л и ч а ю щ и и с я тем, что рабо- i чий орган выполнен в виде конического ротора с закругленными на нем перемешивающими элементами. 5.Аппарат по пп.1-4, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что ротор рабочего органа выполнен ступенчатым. IsD СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„,SU„„1101291 A

3Ш В 01 F l3/08 ( вй

1;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2l) 3534502/23-26 (22) 10.01.83 (46) 07 07 84. Бюл М 25 (7.2) Д,B.×åðíåíêî, Д.Д.Логвиненко, В.И.Гончаренко, Г.Б.Славуцкая и A.A.Ñèâåðñ (71) Научио-исследовательский и конструкторско-технологический институт эмалированного химического оборудования (53) 66 ° 063 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 443676, кл. В Ol F 13/08, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР

9 359041, кл. В 01 F 7/28, 1972.

З.Авторское свидетельство СССР

Р 835491, кл. В 02 С 19/18, l981 (54)(57) 1 ° АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ФИЗИКО-ХИИЙЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, содержащий камеру смешения из немагнитного материала, рабочий орган, статор, создающий вращающее электромагнитное поле, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и повьааения надежности в работе, внутренняя поверхность статора выполнена конической. .2. Аппарат по п.l, о т л и ч аю шийся тем, что угол конуснос ти внутренней поверхности статора составляет 5-7

3. Аппарат по пп. 1 н 2, о т л ич а ю шийся тем, что рабочий орган и статор расположены вертикально.

4. Аппарат по пп. 1 - 3, о т— л и ч а ю шийся тем, что рабочий орган выполнен в виде коническо- (й

Ф го ротора с закругленными иа нем перемешивающими элементами.

5. Аппарат по пн.1-4, о т л и ч а ю шийся тем, что ротор рабочего органа выполнен ступенчатым.

1101291

Изобретение относится к химическому и нефте-химическому машиностроению и может найти применение для проведения физико-химических процессов преимущественно для проведения процессов окисления, нейтрализации, 5 непрерывного и циклического смешения многокомпонентных систем, получения эмульсий и суспензий и других процессов, требующих интенсивного перемешивания и диспергирования компо- . (P нентов при долговременном воздействии магии ного поля.

Известно устройство для непрерывного смешения вязких веществ вклю-. чающее статор, создающий вращающее электромагнитное поле, камеру, свободно размещенный в ней рабочий орган, выполненный в виде полого тела, внутри которого размещен пакет элек тротехнического железа с клеткой короткозамкнутых проводников (1 1.

Недостатком устройства является малая производительность, так как с .увеличением скорости подачи компонентов в смесительную.камеру ра-. бочий орган будет прижиматься к патрубку отвода продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому. результату к предлагаемому является аппарат для обработки материалов, содержащий ка30 меру смешения из немагнитного матери. ала, рабочий орган, статор, создающий вращающее, электромагнитное по ле Г2)иГЭЗ.

Недостатками известного устройства являются ограниченная производительность, потери мощности на трение

"в упорных подшипниках, обусловленные тем, что в результате взаимодействия вращающихся поверхностей перемешиваю-40 щих элементов с потоком обрабатывае. мых компонентов возникают осевые силы, действующие на рабочий орган, что в свою очередь, влечет за собой

- необходимость применения упорных 4$ подшипников.

Цель изобретения - увеличение производительности аппарата и повышение надежности в работе.

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для проведения физико-химических процессов, содержащем камеру смешения из немагнитного материала, рабочий орган, статор, создающий вращающее электромагнитное поле, внутренняя поверхность статора выполнена конической.

При этом угол конусности внутренней поверхности статора составляет

5" 7 °

Кроме того, рабочий орган и статор могут быть расположены вертикаль но.

Рабочий орган выполнен в виде, конического ротора с закрепленными на нем перемешивающими элементами. 55

Ротор рабочего органа выполнен ступенчатым.

На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез; на фиг.2рабочий орган с коническим ротором; на фиг. 3 - то же, со ступенчатым ротором; на фиг. 4 - график зависимости изменения отношения сил, действующих со стороны магнитного поля от угла конусности статора.

Аппарат для проведения фнэнкохимических процессов состоит из камеры смешения 1, например тонкостенной трубы иэ немагнитного материала или пластмассы, в которой расположен рабочий орган, выполненный в виде конического ротора 2, на поверхности которого жестко закреплены перемешивающие элементы 3, и статора 4, внутренняя поверхность которого выполнена конической с углом конусности 5-7О". Вал 5 рабочего органа вращается в подаипниках б скольжения, которые установлены в опорах 7. К корпусу камеры прикреплены патрубки

8 и 9 для подачи и отвода компонентов.

Ротор рабочего органа может быть выполнен ступенчатым (фиг. 3), причем диаметры участков 10-12 подбираются таким образом, чтобы .получилась конусность 5-7, Аппарат работает следующим образом.

При включении магнитное поле статора 4 создает при взаимодействии с ротором 2 вращающий момент на валу 5, а также из-за конусности статора аксиальную силу магнитного натяжения Исходные компоненты, непрерывно поступая в камеру смешения 1 через входной патрубок 8 и проходя через отверстия в опорах 7,попадают в зону действия перемешивающих элементов 3. В этой зоне происходит их ин тенсивное перемешивание H обработка магнитным полем, изменяющимся во времени по величине и направлению.

Полученный продукт отводится с помощью выходного патрубка 9.

Под действием осевого давления, возникающего вследствие воздействия потока на рабочий орган, последний смещается в аксиальном направлении по ходу потока. Однако под действием ,аксиальной силы (F = кН gvadH), обусловленной неоднородностью магнитного поля по длине статора аппарата и направленной против действия гидродинамической силы потока, ротор удерживается в исходном положении, т.е. осевая гидродинамическая сила, действующая на рабочий орган, компенсируется аксиальной силой, действующей со стороны магнитного поля статора. Неоднородность магнитного поля достигается за счет конусности ста тора.

1101291

Осевая гидродинамическая сила .давления на рабочий орган зависит от производительности аппарата

4) 8.D

) к где С„ — коэффициент сопротивления рабочего органа, зависящий от формы его носовой, боковой и кормовой частей;

Плотность обрабатываемой среды; и — производительность аппарата;

D — наибольший диаметр рабочего органа;

О„ — диаметр камеры смешения.

Из формулы (1) следует, что увеличение производительности аппарата влечет за собой увеличение осевой гидродинамической силы, для компенсации которой требуется дополнитель. ная сила удерживания рабочего органа в смесительной камере. Такая сила создается в предлагаемом аппарате эа счет конусности статора, а также за счет конического либо ступенчатого выполнения ротора рабочего органа.

С некоторыми допущениями сила,действующая.на ротор со cTopoHbl магнит-. ного потока, равна

F„= 4%D, В Е .(,, (г.) где — длина ротора; — односторонний угол кону ности;

8 — индукция магнитного поля в воздушном зазоре между статором и ротором.

Условием полной компенсации осевой гидродинамической силы является равенство

l À м ягрг рэ в х - + = " p Ф

1 Tlãр4.Вгet отсюда = ° . (3)

Сх У р

При постоянных величинах Р„,Рр,0 и В производительность аппарата яв. ляется функцией от угла конусности, : т.е. H=f(eL), Интервал углов 5-7О, как наибо- . лее оптимальный, выбран на основании проведенных экспериментальных иссле-. дований. На фиг. 4 показана зависимость изменения отношения сил, действующих на ротор со стороны магнитного поля, при различных углах конусности статора по длине .камеры смешения.

При перемещении ротора на д воздушный зазор изменяется на величину

8 д".

< с = с „Girl+ т.е. при одинаковых смещениях ротора увеличение:воздушного зазора зависит от угла конусности о(. Намагничивающая сила статора с некоторыми допущениями равна вкпб (Р++as)

FH= и где d — воздушный зазор между статором и ротором;

Р-о — магнитная постоянная.

Увеличение намагничивающей силы статора приводит к увеличению тока статора что в свою очередь приводит к увеличению потерь (Р= Зг), и увели. чение более 7 становится экономи20 чески нецелесообразным.

Вертикальная компоновка аппарата позволяет использовать вес самого рабочего офгана для компенсации осевой гидродинамической силы дав25 ления на рабочий орган, т.е. в данном случае компенсирующая сила рав, на сумме двух сил, т .е. F,O,„F„,+г

Это позволяет увеличить осевую гидродинамическую силу давления на

30 рабочий орган на величину его веса, а значит, увеличить производитель-. ность аппарата.

Кроме того, вертикальное расположение аппарата позволяет облег-..

35 чить работу радиально-опорных подшипников, которые в этом случае .не воспринимают нагрузки от веса.рабочего органа, что также повышает на дежность работы.

Конический ротор выполняется для, создания равномерного воздушного зазора .между .ротором и статором, что .. обеспечивает .создание равномерного

45 магнитного поля .в .воздушном зазоре.

Ступенчатый ротор применен для.этой цели, он .более технологичен в изготовлении, так как можно применять роторы статорных двигателей.

Использование изобретения в сравнении с известными устройствами обеспечивает существенное увеличение производительности, например, применение его в процессе обезвреживания промывных кислотно-щелочных стоков позволит, увеличить производительность в 2-2,5 раза.

Кроме того, создание из-эа конус-. ности статора и ротора дополнитель60 ной осевоф.силы удерживания ротора в расточке статора позволяет разгру зить упорные подшипники, повысив тем самым надежность работы.

1101291

Составитель H.Ôåäîðîâà

Редактор А.Шандор Техред М.Кузьма

Корректор Ю.Макаренко

Заказ .4695/б.....,,Тираж.57б ..... ...........Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР .по .делам;иэобретений .и открытий

113035, Москва, .З-35, Раушская наб., д.4/5.Филиал .ППП .! .Патент .!, .r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4