Устройство для смешения
Изобретение относится к смесителям и позволяет повысить эффективность работы устройства. Устройство содержит корпус с центральной циркуляционной трубой, внутри которой размещен вал с ротором, а в верхней части - цилиндрическая камера. Камера имеет расположенные на дне по периферии отверстия со струеформирующими патрубками сужающегося поперечного сечения. Над камерой расположен закрепленный на валу направляющий элемент в виде диска с вогнутой поверхностью, обращенной к полости камеры. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„Я0„„1542598 д1 (51)5. В 01 F 5/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4350602/31-26 (22) 28.12.87 (46) 15.02.90. Бюл. № 6 (71) Белорусский политехнический институт (72) Д. А. Козлов, И. В. Поворотный, Ю. Е. Зверховский и А. В. Тиме (53) 66.063 (088.8) (56) Патент Германии № 372795, кл. 23С2, 1923.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для смешения неоднородных жидких сред в различных отраслях народного хозяйства, например, в химической промышленности.
Цель изобретения — повышение эффективности работы.
На фиг. 1 представлено устройство для смешения сред, продольный разрез; на фиг. 2 — диск, продольный разрез; на фиг. 3 — вид А на фиг. 2; на фиг. 4 — схема движения потока при взаимодействии с зубцом-рассекателем.
Устройство содержит двигатель 1, вращающий вал 2. с расположенным на нем ротором в виде винта 3. В корпусе 4 устройства установлена неподвижная центральная циркуляционная труба 5. К верхней части трубы прикреплена цилиндрическая камера 6 с загнутыми краями 7. В дне камеры выполнены сливные струеформирующие патрубки 8. Над камерой 6, на валу 2 закреплен имеющий вогнутую поверхность диск 9 при помощи фиксаторов 10. В боковой поверхности корпуса размещен штуцер 11 (54) УСТРОЙ СТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ (57) Изобретение относится к смесителям и позволяет повысить эффективность работы устройства. Устройство содержит корпус с центральной циркуляционной трубой, внутри которой размещен вал с ротором, а в верхней части — цилиндрическая камера.
Камера имеет расположенные на дне по периферии отверстия со струеформирующими патрубками сужающегося. поперечного сечения. Над камерой расположен закрепленный на валу направляющий элемент в виде диска с вогнутой поверхностью, обращенной к полости камеры. 5 з. п. ф-лы, 4 ил. для ввода сред, нуждающихся в перемешивании, а в дне корпуса — сливной штуцер 12 для слива приготовленной смеси.
Устройство для смешения сред различной плотности работает следующим образом.
Через штуцер 11 в корпус 4 устройства вводят отдозированные порции сред, перемешивание которых необходимо произвести. Осуществляют запуск двигателя 1, который приводит во вращение вал 2 с закрепленным на нем винтом 3. За счет вращения лопастей винта 3 жидкость со дна корпуса поднимается по центральной циркуляционной трубе 5, откуда она попадает в цилиндрическую камеру 6. Происходят соударение потока жидкости с вращающимся диском 9 и разворот ее на 180 . Причем диском жидкость отбрасывается к периферийной части камеры 6 и там попадает в отверстия струеформирующих сливных патрубков 8. Из этих патрубков жидкость вновь попадает в объем корпуса устройства, перемешивая верхние слои, и циклически процесс повторяется до момента, свидетельст
15)4,э. )<18 л/c, С=т ri ; (2) 35
45 (4) ИЛИ <. )« 3 ; .мухэп(егп о приг<)т<)влении «меси с требу(мым«к<и« <иь<ми и(<р««<«трлми. Выт«кать жилкосгь «.< K IM«ры 6 может JIHl
Кроме того, иаличие.на валу ротора, помимо винта, жестко злкреил«н«ого ири помощи фиксаторов 10 диска 9, приводит к тому, что жидкость в центральной циркуляциониой трубе 5 движется с большей скоростьк), нежели в случае наличия одного только винта 3. Объяснением этому эффекту является возникновение областей пониженного лавления в камере 6, куда жидкость стремится перетечь из циркуляционной трубы 5. Добившись увеличения скорости лвижения жилкости и, тем самым получают увеличение количества самой перетекаю<пей жилкости 1,! при неизменной площади поиереч ного сечения трубы ( Поскольку процесс перемещивания может быть охарактеризован несколькими основными параметрами, такой универсальной характеристикой перемешивания является произвеление времени перемешивания т на частоту враи(ения ротора — и, т. е. При неизменном числе 11 олним из определяющих факторов является время перемеи<ивання т, которое к тому же входит в уравнение по определению кратности циркуляции О.W Т .- — — — — -" - — ° (5) 1? UT Из ур.<ии«иич (5) очевидно, что ч«м б()лыи« . ко!<ость ли«женин жидко(..ти в цирку IH««<»<« H3 lit !и М< И<ИВЗНИ«, 4 Эффективность работы предлагаемого устройствл может быть повыи<енл, если сливные стру«формирующие илтрубки 8, расположенные в лнс цилинлрической камеры 6, выполнять со спиральными канавками 13 нз их внутр«иней поверхности. В этом случае перемешивземая рабочая жилкость истекает в виде не просто струйных потоков, а в виде закрученных затоил«иных струй 14 при условии, что уровень жилкости, находя !0 ц(ейся в корпусе, закрывает выходные отверстия патрубков. П рек мущество предлагаемого устройства состоит в том, что закрученная турбулент ная затопленная струя имеет более интен. сияное расширение, а слеловательно, взаимодействует с большим количеством окружающей жилкостн, вызывая ее перемешива. ние с объемом истекающей струи. Кроме того, сама закрутка при помощи спиральных канавок !3 способствует более тщатель20 ному и интенсивному переме<пиванию рабочей жидкости, что .влияет на повышение качества приготавливаемой смеси. Эффективность работы устройства мо- жет повыситься также <три реализации следующих конструктивных особенностей. Интенсивность перемешнвания сред в верхней части корпуса возрастает, если на внутренней вогнутой поверхности диска 9 устано- вить криволинейные в плане лопатки 15, расположенные по периферийной части диска. В этом случае, жидкость, поднимаясь rio трубе 5, подпадает в цилиндрическую камеру 6, где, соударяясь с.в!эащающимся. Ъиском 9, отбрасывается им к перифериЬ; ной части, попадает на криволинейные лопатки 15, с помощью которых среды до полнительно перемешиваются и направляются ся в отверстия струеформирующих патрубков 8. Выполнение лопаток 15 криволинейнымн способствует предварительной закрутке потоков жилкости, предшествующей последую. щей интенсивной закрутке их по спираль. ным канавкам 13 в слнвных патрубках 8. Конструктивное исполнение криволинейных лопаток требует выполнения их переменнымн по высоте, увеличивающимися от края диска к центральной части, поскольку располагаются они на внутренней вогнутой поверхности диска. Нижняя кромка лопаток вы-, полняется горизонтальной, а высота их со- ответственно постепенно изменяется в соответствии с изменением радиуса кривизны 50 верхней кромки лопаток. Еще одним путем повышения эффектив. ности процесса смешения и качества при готавливаемой смеси является установка пс всей поверхности диска зубцов-рассекателей 16, выполненных в виле треугольных призм, ориентированных острым ребром навстречу набегающему потоку и рлсиоло. )кенных в шахматном порядке по концем 1542598 6 тем самым, повысить эффективность работы устройства. Формула изобретения 5 рическим окружностям. Расположение и кон струкция предлагаемых лопаток и зуб цов-рассекателей представлены на фиг. 2 и 3. Применение зубцов-рассекателей 16, расположенных на внутренней поверхности диска, позволяет во время перемеш ива ни я сред производить не только интенсивное перемешивание их за счет изменения траекторий движения набегающих потоков и удлинения пути перемешивания, но и дополнительное измельчение отдельных крупных фракций и включений за счет ударного воздействия острой гранью 17 призмы на поток жидкости путем рассеивания его и завихрения за торцовой гранью 18. Кроме того, при значительных числах оборотов вращающегося диска набегающий поток движется с такой скоростью, что за торцовой гранью 18 возникают зоны пониженного давления, приводящие к образованию микрокаверн, при кавитационном схлопывании которых происходит дополнительное диспергирование сред, существенно повышающих качество приготавливаемой смеси. Таким образом, перемешиваемые жидкие среды, проходя через центральную циркуляционную трубу, перетекая по поверхности винтовой мешалки, соударяясь с вращающимся диском, разбиваясь и перемешиваясь зубцами-рассекателями, отклоняясь, отбрасываясь и закручиваясь при помощи криволинейных лопаток, растекаясь по объему цилиндрической камеры, закручиваясь в сливных патрубках и раскручиваясь, взаимодействуя с основным объемом жидкости в корпусе, подвергаются многократному воздействию, обеспечивающему интенсивное перемешивание, диспергирование, что позволяет получить качественную смесь исходных компонентов при снижении времени перемешивания и удельных энергозатрат и, 1. Устройство для смешения, содержащее корпус с центральной циркуляционной трубой, внутри которой размещен вал с ротором, а в верхней части — цилиндрическая камера с отверстиями на периферии 10 и направляющим элементом, закрепленным на одном валу с ротором, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы, направляющий элемент выполнен в виде диска с вогнутой поверхностью, обращенной к полости камеры, диаметр которой равен диаметру диска, при этом отверстия расположены в дне камеры и снабжены струеформирующими патрубками. 20 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что струеформирующие патрубки выполнены с сужающимся поперечным сечением, а на внутренней поверхности их выполнены спиральные канавки, 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что диск снабжен криволинейными лопатками, расположенными на периферийной части его вогнутой поверхности. 4. Устройство по пп. 1 и 3, отличающееся тем, что криволинейные лопатки выполнены 30 переменными по высоте, увеличивающимися от края диска к центральной части. 5. Устройство по пп. 1 — 4, отличающееся тем, что диск снабжен установленными по всей вогнутой поверхности зубцами-рассекателями, расположенными в шахматном порядке по концентрическим окружностям. 6. Устройство по пп. 1 и 5, отличающееся тем, что зубцы-рассекатели выполнены в виде треугольных призм, ориентированных острым ребром в направлении вращения диска. 1542598 Фиг. 2 l542598 16 17 Фиа. Ч Составитель Н. Федорова Редактор И. Каса рда Техред И. Верес Корректор Н. Король Заказ 361 Тираж 513 Подписное ВНИ111111 Госуда1ктвенного комитета о иэобретениям и открытиям прн ГКНТ Г(:(;Р 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 П1п п волстиенпо-издательский комбинат <Г!атентз, г. Ужгород. ул, Гai арина. 101
