Смесительное устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 01 Г 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4918867/26 (22) 22. 01. 91 (46) 07. 05. 93. Вюл. 17 (71) Ленинградское научно-производственное объединение химического машиностроения (72) В.Л.Медведев, М.П.Уманский, В.Л.Садовский, В.Н.Поляков и:Н.Г.Ци рина (56) 1. Касаткин А,Г. Основные процессы и аппараты химической техноло-. гии, Химия, М.: 1971, с. 784, 2. Стренк Ф. Перемешивание и аппа= раты с мешалкой. М.: Химия, 1975, с. 383.

3. Заявка Японии Р 60-64621, кл. В 01 F 7/00, 1985.

4. Авторское свидетельство СССР

Н 1311770, кл. В 01 F 5/16, 1987.

5.. Авторское свидетельство СССР

N 1042786, кл. B 01 F 7/16, 1983.

6. Авторское свидетельство СССР . Н 1308372, кл, B 01 F 7/16, 1987.

Изобретение относится к химическому машиностроению и предназначено для применения в реакционных аппаратах для проведения различных химикотехнологических процессов, протекающих в гомогенной или гетерогенной средах, в которых требуется создание однородного поля концентраций и температур во всем объеме аппарата.

Известны турбинные мешалки (1, 2) с прямыми лопатками, расположенными радиально. Лопатки либо приварены к диску, либо прикреплены к нему с по,, Ы„о 1813537А!

2 (54) СМЕСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Использование: проведение раз- личных химико-технологических про" цессов, протекающих s гомогенной и . . гетерогенных. средах, в которых гребу" ется создание одйородного поля кон-",:

; центраций и температур во всем объе" ме аппарата. Сущность изобретения:

,смесительное устройство снабжено прй- мыкающими друг к другу трубами 3, расположенными в радиальной плоскости

:над и под горизонтальным диском 1 с изменяющейся длиной в любых сочетани- ях с концами,,изогнутыми в горизонь тальной плоскости на 90 в противоположные стороны. При этом выходной конец каждой трубы, находящейся ближе к ступице вала, отогнут .в вертикальной плоскости от плоскости диска на

15-20 . 4 ил.

° ай

Сд

1 мощью болтов с использованием уголь- ника, через который лопатки привинчи-

;ваются к диску. Мешалки с прямыми ло- ,:патками создают поток жидкости, имеющий радиальную и тангенциальную coc-

jàâëÿþùèå. При этом горизонтальная составляющая радиуса перемешивания в два с половиной. раза больше вертикальной составляющей.

На стенках аппарата поток жидкости притормаживается, меняет свое направление на осевое, поднимается вверх до свободной поверхности жид1813537 парата. Повышение интенсивности перемешивания в аппаратах с такими устройствами можно достигнуть за счет повышения частоты вращения мешалки, но эта мера приведет к увеличению потребляемой,мощности, которая пропорциональна частоте вращения в третьей степени, т.е. при увеличении частоты

Наиболее близок к предлагаемому смесительное устройство (6), состоящее из вала .е-закрепленной на ней ступицей и разделительным диском, на к тором жестко закреплены .радиальные лопасти. На верхней и нижней кромках лопастей над их передней частью в плоскости мешалки установлены экранирующие элементы, которые препятствуют перетоку жидкости через верхние и нижние кромки лопастей, что увеличивает насосный эффект. Недостатком такого технического решения является то, что вся рабочая поверхность -пере мешивающего устройства со стороны вращения вала открыта. Поэтому сток обрабатываемой жидкости с лопастей при вращении - устройства носит хаотический, неорганизованный характер, направлен в разные стороны и полученный жидкостью энергетический импульс размывается и довольно быстро затухает, оставляя только общий характер циркуляции среды.

Цель изобретения - повышение эф- . фективности процесса перемешивания за счет увеличения горизонтальной и вертикальной составляющей радиусов перемешивания путем образования бо-, лее двух рециркуляционных контуров по высоте сосуда, в котором оно установлено.

Поставленная цель достигается тем, что смесительное устройство снабжено трубами разной длины над и под диском, при этом концы труб изогнуты в горизонтальной плоскости на 90 в противоположные стороны, выходной конец каждой трубы изогнут в вертикаль- ной плоскости, относительно горизоно тального диска íà 1 -20

На фиг.1 представлено смесительное устройство; на фиг,2 приведен вид: сверху; на фиг.3 и 4 приведены вид по

А-А на фиг.1 и вид по стрелке Б на фиг.2. i.

Смесительное устройство содержит горизонтальный диск 1 со ступицей 2. кости и отсюда вновь поворачивает в направлении мешалки. Таким образом, создаются замкнутые петли с центрами, в которых радиальная и осевая состав- 5 ляющие скорости равны нулю, т,е. weется область или точнее поверхность, где интенсивность перемешивания меньше, чем в остальной части аппарата.

Это приводит к снижению интенсивнос- 10 вращения в два раза, потребляемая ти перемешивания и увеличению времени мощность увеличится в восемь раз. гомогенизации.

Известна мешалка $3) представляющая собой четырехлопастную мешалку с лопастями трапециедальной формы с отверстиями в каждой для уменьшения кавитации. Недостатком этой мешалки является перемешивание только тех слоев жидкости, которые находятся в непосредственной близости от лопастей мешалки и как следствие .этого, слабое развитие турбулентности в объеме перемешиваемой жидкости и слабая циркуляция жидкости, l

Известно также смесительное устройство (4), содержащее вертикальный вращающийся вал с диском, по периферии которбго размещены радиальные лопатки. Лопатки выполнены с пластинчатыми элементами на свободном конце, 30 размещенными по высоте лопатки, при этом смежные элементы отогнуты в плоскости вращения диска в противоположные стороны относительно плоскости лопатки. При работе устройства отог- З5 нутре пластинчатые элементы. диспергируют газ в жидкость и, так как суммарная высота элементов равна высоте лопатки, то к сожалению и вертикаль ная составляющая радиуса перемешива- 40 ния сохраняется такой же,как в турбинных мешалках (1, 21.

Известно перемешивающее устройство (5), в котором применены перетечные полые трубы, одна из которых выполне- 45 на в виде буквы С, другая изогнута по окружности и прикреплена снизу к Собразной трубе. Другие перемешивающие элементы отсутствуют. В связи с тем, что С-образные трубы своими вертикальными участками соединены с валом имеют форму для плавного обтека.ния жидкостью и практически не участвуют в процессе перемешивания, турбулизация среды производится только . нижними частями С-образных труб и изогнутыми нижними трубами и поэтому интенсивное перемешивание среды имеи ет место только в нижних частях ап5 18

Над и под диском 2 расположены трубы

3 разной длины с изогнутыми конусами

4 и 5 в горизонтальной плоскости на

90 в противоположные стороны. Кроме того, выходной конец- 6 каждой трубы еще изогнут в вертикальной плоСкости относительно горизонтального диска на 15-20

Смесительное устройство работает следующим образом. При вращении диска с установленными над и под ним ,изогнутые трубы 3 разной длины, взаимодействуя со средой, перемещают ее в радиальном направлении. Насосный эффект, образуемый с ка>ндой из труб разной длины изогнутыми концами 4 и .5 в горизонтальной плоскости на 90 в противоположные стороны позволяет создать большое число рециркуляцион ных контуров, которые наряду с известными двумя зонами течения среды в верхней и нижней частях аппарата да. ют возможность за счет увеличения горизонтальной составляющей радиуса перемешивания интенсифицировать процесс перемешивания изогнутостью выходного конца б каждой трубы в вертикальной о плоскости на 15-20 относительно горизонтального диска способствует уве-. личению вертикальной составляющей радиуса перемешивания за счет образования рециркУляционных контуров в вертикальной плоскости, что дополнительно турбулизует среду во всем объеме аппарата. Объединяясь,. эти рецирку-!

Результаты испытания смеси

Параметр

Испытанные смесительные устройства

По данному техническому решению перемешивающее. устройство по авт. св.

Н 1042786 турбинная мешалка трубы разной длины, изогнуты в гориз. плоскости в против, стороны на

90 то же, выходной конец каждой трубы изогнут в верт., плоскости на 10 то же, выходной конец каждой трубы изогнут в верт. плосо кости на 30 то >не, выходной конец каждой трубы изогнут в верт.. плоскости на 20

16,3

17,0 "7 0

Время перемешива29 2 30,6

13537 6 ляционные контуры помогают увеличить энергетический импульс в среду, Та ким образом, предложенное смеситель5 ное устройство повышает эффективность, процесса перемешивания.

Достижение поставленной цели подтверждается результатами испытаний смесительного устройства в аппарате вместимостью 0,063 мз на водной дис персии с минеральным маслом, приве денными в таблице. .Формула изобретения

Смесительное устройство, содержащее вертикальный вращающийся вал, на котором закреплен горизонтальный диск со ступицей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффектив;>О ности процесса перемешивания за счет увеличения горизонтальной и вертикальной составляющих радиусов перемешивания путем образования более двух рециркуляционных контуров Ао высоте

25 сосуда, оно снабжено трубами, расположенными в радиальной плоскости наД и под горизонтальным диском, примыкающими одна к другой и имеющими изменяюцуюся по высоте длину, при этом

Зо трубы выполнены с изогнутыми в горизонтальной плоскости концами на 90 в противоположные стороны, и выходной конец каждой трубы, располо>ненный ближе к ступице, отогнут в вертикальной плоскости от плоскости диска на 15-20 ! тельных устройств

1813537

1813537

А - A

Фиг. 3

Соста ви тел ь В. Медведе в

Редактор Т.федотов Техред М.Моргентал Корректор Н.Гунько Заказ 1800 Тираж,, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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