Аппарат с перемешивающим устройством

 

Изобретение относится к химическому аппаратостроению и предназначено для интенсивной обработки - отмывки суспензий, содержащих твердые волокнистые частицы с постоянным отводом жидкой промывной среды. Предпочтительное применение оно найдет для проведения технологических процессов водной отмывки волокнистых частиц хлопковой целлюлозы от посторонних включений, которая используется как фильтрационный материал при производстве желатина и других продуктов. Цель изобретения - снижение металлоемкости и повышение эффективности работы. Аппарат содержит корпус 1 с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, перемешивающее устройство - активатор 2 с ребрами на внешней стороне и с приводом для его вращения, фильтрующие элементы 5, установленные за активаторами 2 на стенках корпуса 1, например, перфорированный лист, а в самом активаторе на различных радиусах вращения выполнены сквозные каналы, входные отверстия которых расположены на внешней стороне на радиусах RBx, а выходные отверстия на внутренней стороне активатора направлены в сторону фильтрующего элемен га и расположены на радиусах НВых с соблюдением условия Нвых RBX, причем входные отверстия упомянутых каналов расположены на кормовой стороне ребер активатора по направлению его вращения в месте пересечения плоскостей ребра и активатора. 4 ил. сл С vj о S Qv GJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 F 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797492/26 (22) 29.01.90 (46) 15,10,92. Бюл. ¹ 38 (71) Союзное проектно-монтажное бюро машиностроения "Малахит" и Ленинградский научно-исследовательский институт химического машиностроения (72) В, Д. Медведев, В. Л. Садовский, В,Н,Поляков, В, С. Живилов, Ю. Н. Яковлев, Е. M. Михеев и Г. Н. Жиганов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1070240, кл. D 06 F 17/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1222729, кл. D 06 F 17/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1430426, кл. D 06 F 17/06, 1985, (54) АППАРАТ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ (57) Изобретение относится к химическому аппаратостроению и предназначено для интенсивной обработки — отмывки суспензий, содержащих твердые волокнистые частицы с постоянным отводом жидкой промывной среды, Предпочтительное применение оно найдет для проведения технологических процессов водной отмывки волокнистых ча. Ж,» 1768263 А1 стиц хлопковой целлюлозы от посторонних включений, которая используется как фильтрационный материал при производстве желатина и других продуктов. Цель изобретения — снижение металлоемкости и повышение эффективности работы, Аппарат содержит корпус 1 с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, перемешивающее устройство— активатор 2 с ребрами на внешней стороне и с приводом для его вращения, фильтрующие элементы 5, установленные за активаторами 2 на стенках корпуса 1, например, перфорированный лист, а в самом активаторе на различных радиусах вращения выполнены сквозные каналы, входные отверстия которых расположены на внешней стороне на радиусах RBX, а выходные отверстия на внутренней стороне активатора направлены в сторону фильтрующего элемен га и расположены на радиусах В ых с соблюдением условия живых > Rex, причем входные отвер стия упомянутых каналов расположены на кормовой стороне ребер активатора по направлению его вращения в месте пересечения плоскостей ребра и активатора, 4 ил, 1768263

Изобретение относится к химическому аппаратостроению и предназначенодля интенсивной обработки — отмывки суспензий, содержащих твердые волокнистые частицы, с постоянным отводом жидкой промывной среды, Предпочтительное применение оно найдет для проведения технологических процессов водной отмывки волокнистых частиц хлопковой целлюлозы от посторонних включений, которая используется как фильтровальный материал при производстве желатина и других продуктов, Это техническое решение может быть также использовано в отрасли синтетических волокон, полимерных материалов (промывка частиц полиэтилена и полистирола от стабилизаторов и катализаторов) и в микробиологической промышленности при проведении процессов биосинтеза, где имеет место обработка суспензий с твердой фазой в виде волоконных частиц.

Известно техническое решение, в котором для повышения эффективности стирки на вращающемся активаторе на его верхней (внешней) поверхности установлены лопасти-ребра, в которых выполнены открытые сверху пазы, при этом каждый паз имеет ширину. уменьшающуюся от центра к периферии, а в центральной части активатора пазы лопастей сообщаются между собой.

Однако, основным недостатком извест.ного решения является то, что активатор выполнен таким образом, что интенсифицирует процесс стирки только со своей внешней-наружной поверхности, т, к. пазы у него выполнены только с этой наружной стороны, а поверхность активатора с внутренней стороны (полость между этой поверхностью и корпусом) не усовершенствована и не пригодна для обработки волокнистых суспензий в силу того, что эта полость является застойной и частицы твердого продукта будут налипать на поверхности.

Известно техническое решение для перемешивания моющего раствора в стиральной машине, в котором используются два встроенных друг в друга активатора на параллельных валах, причем один активатор расположен по отношению к другому с эксцентриситетом, Такое выполнение позволяет эффективно обрабатывать моющий раствор как с внешней стороны активаторов, так и с внутренней. Однако, большим отрицательным моментом у этого решения является то, что оно конструктивно сложно.

Наличие внутренних подшипников, элементов контактного уплотнения, соединение эксцентрично расположенных валов планетарно зубчатой передачей, специальное электрическое устройство для реверсирова5

55 ния направления вращения активаторов и др. делает данное техническое решение сложным, дорогостоящим, ненадежным в эксплуатации особенно при обработке жидких сред, содержащих твердые волокнистые включения.

В качестве прототипа принято техническое решение стиральной машины, в донной части которой установлен активатор. В этом техническом решении установлено, что в полости расположенной между внутренней поверхностью активатора и стенкой корпуса при вращении активатора возникает вакуум, который отрицательно сказывается на работоспособности машины (увеличивает осевую нагрузку на активатор, а, следовательно, и на подшипники, создает вибрацию машины и др,). Для ликвидации этого нежелательного эффекта вакуумная полость путем установки специального обратного подпружиненного клапана на стенке днигца сообщается с атмосферным давлением окружающей среды, и атмосферный возд (х всасывается в эту полость и ликвидирует вакуум. Наряду с положительным эффектом, данное техническое решение имеет следующие недостатки: — подача (засасывание) воздуха в нижнюю часть корпуса в котором содержится стиральный раствор, вызовет барботаж этого воздуха через раствор, его энергичное вспенивание и выброс частиц моющих средств в окружа.ощую атмосферу; — воздух является все же сжимающимся веществом, поэтому полностью исключить осевую нагрузку на подшипники акгиватора невозможно; — подпружиненный обратный клапан, да к тому же расположенный на днище может надежно работать только на чистых моющих растворах, что практически недостижимо, т, к, даже небольшие содержания твердых частиц в растворе, которые в момен-. остановов активатора будут оседать на днище неминуемо попадут под седло клапана и вызовут протечки стирального раствора наружу, Целью изобретения является снижение металлоемкости и повышение эффективности работы аппарата.

Указанная цель достигается тем, что в аппарате за активатором на стенке корпуса установлен фильтрующий элемент, например перфорированный лист, а в самом активаторе выполнены сквозные каналы, входные отверстия которых расположены на внешней стороне на радиусах R x., а выходные отверстия на внутренней стороне направлены в сторону фильтрующего элемента и pGcngflo>KBHbl HB радиусах живых с

1768263 соблюдением условия Retax > Rex., причем входные отверстия упомянутых каналов расположены на кормовой стороне ребер активатора по направлению его вращения в месте пересечения плоскостей ребра и активатора, На фиг. 1 изображены продольный разрез аппарата; на фиг, 2 — в укрепленном масштабе узел активатора-фильтрующий элемент; на фиг. 3 — вид на внешнюю сторону активатора; на фиг. 4 — разрез по ребру активатора, Аппарат состоит из корпуса 1, при необходимости он может быть снабжен теплообменной рубашкой (не показана). На боковых стенках корпуса противоположно друг другу установлены перемешивающие устройства в виде дисковых оребренных с внешней стороны, активаторов 2, укрепленных на валах 3, Эти валы вращаются в подшипниковых станциях 4 от электродвигателей (не показаны). 3а активаторами, на боковых стенках корпуса, концентрично осям активаторов, установлены круговые фильтрующие элементы 5 в виде перфорированных листов с мелкими отверстиями. С наружной стороны стенок корпуса, в местах установки фильтрующих элементов 5 приварены прикрывающие листы 6, образующие кольцевые плоскости "Б" для сбора и отвода загрязненной промывной жидкости через штуцер 7.

На внешней стороне 8 активатора выполнены ребра 9, высота которых на периферии — максимальна, а центру плавно сходит до минимума, Активатор пронизан наклонными каналами 10, входные отверстия которых расположены на внешней стороне в местах пересечения плоскости i ребра с плоскостью ll активатора, т. е, "в углу" на кормовой стороне ребер, если смотреть по направлению вращения активатора.

Это сделано, исходя из опыта работы с суспензиями, содержащими волокнистые твердые частицы — расположение входных каналов 10 на любой стороне активаторов от набегающего потока суспензии быстро забивает каналы и жидкая фаза через них не проходит, а их расположение на кормовой стороне ребер 9 исключает забивку каналов

10, т, к, ребра отбрасывают волокнистые твердые частиц, т, е. выполняют роль защитных козырьков.

Непременным условием успешной работы каналов 10 является выполнение их таким образом, чтобы радиусы вращения выходных отверстий каналов — Remix. всегда были большими радиусов вращения входных отверстий тех же каналов — Rex., т. е. чтобы соблюдалось условие Re> x > Rex. Это

55 ты — загрязненная в фильтрах хлопковая целлюлоза, вода, моющие добавки. Включаются приводы, которые приводят во вращательное движение валы 3 с насаженными на них активаторами 2, Количество активаторов выбирается в зависимости от габаритов аппарата и может быть установлено от 1 до

3 — 4 шт. На последних, с наружной стороны, выполнены ребра 9 со скругленными краями для предотвращения измельчения волокон хлопковой целлюлозы. Ребра активаторов создают энергичное переменеобходимо для создания насосного эффекта жидкой фазы обрабатываемой среды, При этом выходные отверстия каналов, расположенные на большем радиусе враще5 ния, чем входные отверстия, имеет также и большую окружную скорость. По известному уравнению критерия Эйлера Eu = hP/

/y .со сила давления ЛР (гидродинамиче2 ский напор) прямо пропорциональна квад10 г рату скорости в (окружная скорость вытекающей струи жидкости), т, е, ЛР = Е,х г хм у, где у — плотность жидкой среды.

Таким образом, через каналы 10 будет про15 исходит интенсивная циркуляция жидкой среды, которая засасывается через входные отверстия и нагнетается (выбрасывается) в виде наклонных струй, направленных на фильтрующий элемент 5, расположенный за

20 активатором.

Количество и диаметры сквозных каналов 10 определяется расчетом и экспериментальным путем в зависимости от габаритов аппарата, активаторов, их скоро25 сти вращения, массового содержания волокнистых твердых частиц, их размеров и др. Наиболее оптимальным вариантом расположения входных и выходных отверстий наклонных каналов 10 является расположе30 ние на различных радиусах их вращения, Тогда каждый канал 10 будет омывать и смывать прилипшую твердую фазу на конкретном своем участке площади фильтрующего элемента 5.

35 Каналы 10, кроме выполнения функций приведенных выше, также ликвидирует вакуум, который создается в полости между внутренней поверхностью активатора и стенкой корпуса, Это способствует тому, что

40 устраняется осевая нагрузка на вал и на подшипниковую станцию, а также значительно улучшается фильтрация жидкой фазы через элементы 5, т. к. вакуум вызывал обратное течение фильтрата из полости "Б"

45 в реакционную зону аппарата.

Работа аппарата происходит следующим образом. Через патрубок 11 отверстия ввода среды загружаются исходные продук1768263 шивание водной фазы с хлопковой массой в аппарате и происходит процесс ее отмывки и непрерывного удаления загрязненной воды через фильтрующий элемент 5, представляющий собою перфорированную перегородку, В связи с высокими скоростями вращения активаторов 2 порядка 500 — 800 об/мин в щелевой полости между их внутренней поверхностью и корпусом 1 аппарата возни- 10 кает вакуум, из-за которого резко возрастает осевая нагрузка на вал 3 и подшипники станции 4. Так при среднем диаметре активатора 600 мм осевая нагрузка составляет

2820 кг., что заставляет увеличивать диаметр вала 3, усложняет конструкцию подшипниковой станции 4. Поэтому выполнение в активаторах 2 наклонных каналов 10, ликвидирует вакуум, а расположение входных отверстий каналов 10 на пересечении плоскостей I u li устраняет их забивку волокнистыми частицами и обеспечивает надежность работы аппарата.

Наклонное расположение каналов 10, когда выходное отверстие располагается на большем радиусе, чем входное обеспечивает косое (под углом) наиболее оптимальное натекание струй жидкости на фильтрующий перфорированный элемент 5 (как показано стрелками на фиг. 2), энергичный смыв во- 30 локнистых частиц с фильтровальных отвер-. стий перфорированного листа обеспечивающий непрерывный отвод (слив) загрязненной водой фазы в полость "Б" и далее через штуцер 7 на ее очистку.

Расположение выходных отверстий каналов 10 на различных радиусах вращения

В1вых.; Й2еых. Взвых. и так далее также способствует высокой производительности фильтрующего элемента 5, т. к. струи выте- 40 кающей жидкости находятся на различных радиусах.

После проведения процесса суспензия с чистыми частицами хлопковой целлюлозы выгружается через вентиль 12 отверстия вывода среды на дальнейшую обработку.

Экономическая целесообразность предлагаемого решения заключается в снижении металлоемкости элементов привода активаторов ввиду устранения осевой нагрузки и снижении отходов обрабатываемого продукта, так как установка фильтрующих перфорирован н ых элементов непосредственно за активаторами, организация непрерывного и энергичного смыва частиц волоконного продукта струями вытекающей из наклонных каналов позволила, при сохранении производительности, выполнить отверстия фильтра диаметром до 0,2 — 0,4 мм. В результате проскок частиц продукта через отверстия практически отсутствует и нет необходимости устанавливать дополнительные фильтры для улавливания частиц продукта, Формула изобретения

Аппарат с перемешивающим устройством преимущественно для обработки волокнистых суспензий, содержащий корпус с отверстиями для ввода и вывода среды, перемешивающее устройство — активатор с ребрами на внешней стороне и с приводом для его вращения,отл ича ю щи йся тем, что, с целью снижения металлоемкости и повышения эффективности в работе, корпус снабжен установленным на его стенке за активатором фильтрующим элементом, например перфорированным листом, а в активаторе на различных радиусах вращения выполнены сквозные каналы, входные отверстия которых расположены на вчешней стороне на радиусах R<><., а выходные отверстия на внутренней стороне активатора направлены в сторону фильтрующего элемента и расположены на радиусах Râûx. при условии Rssix > Rex. причем входные отверстия каналов расположены на кормовой стороне ребер активатора по направлению его вращения в месте пересечения плоскостей ребра и активатора, 1768263

Юи8А — НапуаЬение оращения

6 ора

1768263

Пло

Составитель В, Медведев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н. Бучок

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3603 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5