Роторный смеситель-диспергатор

 

Изобретение предназначено для смешивания, гомогенизации, диспергирования, эмульгирования веществ в жидких фазах, может быть использовано в гибких технологических линиях различных объектов народного хозяйства. В роторном смесителе-диспергаторе, содержащем рабочий орган, состоящий из концентрично установленных ротора и статора, при этом вертикальный вал ротора кинематически связан с приводом вращения, а также загрузочный и выгрузочный патрубки, согласно изобретению на станине размещены емкость и привод вращения, а рабочий орган установлен в корпусе, состоящем из верхней, средней и нижней частей, при этом средняя часть корпуса выполнена в виде улитки с выгрузочным патрубком, соединенным с трубопроводом, верхний конец которого расположен над емкостью с выходным отверстием, которое соединено через отвод, имеющий перепускной кран, с загрузочным патрубком верхней части корпуса, а в рабочем органе статор жестко установлен в пазах верхней и средней частей корпуса, причем ротор выполнен сборным и содержит кольцо и фланец, жестко соединенный с вертикальным валом, при этом кольцо и фланец жестко соединены совочкообразными лопатками, равноотстоящими друг от друга и расположенными по наружному диаметру ротора, а статор выполнен в виде второго кольца с прорезями, размещенными на равном расстоянии друг от друга по всей его окружности, при этом перемычки между прорезями служат отбойными лопатками и имеют криволинейную форму боковых поверхностей, а верхняя и нижняя поверхности второго кольца выполнены с выступами трапецеидальной формы. Смеситель обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к средствам, предназначенным для интенсификации процессов растворения, гомогенизации, смешивания, диспергирования и эмульгирования веществ в системе жидкость - твердое тело, с дальнейшим применением в гибких технологических линиях различных объектов перерабатывающих комплексов, функциональная специфика которых направлена на обеспечение необходимых физико-химических качеств обрабатываемых материалов, и может быть использовано в пищевой, строительной, горной, химической, нефтяной, машиностроительной, геологической, угольной, биологической и других отраслях народного хозяйства.

Известен роторный аппарат, содержащий корпус с входными и выходными патрубками. В корпусе концентрично установлены цилиндрические ротор и статор с отверстиями в боковых стенках. Ротор снабжен шипами в виде игл, равномерно расположенных на его внутренней торцовой поверхности (а.с. N 1653816, МПК B 01 F 7/28).

Недостатком устройства является невысокая эффективность измельчения.

Прототип - роторный смеситель-диспергатор, содержащий корпус и входные загрузочные патрубки среды. В корпусе размещен рабочий орган, состоящий из концентрично установленных ротора с отверстиями и статора с отверстиями. Подпружиненные пластины, располагаемые в рабочей камере аппарата, вплотную закрывают каждое отверстие статора. Подпружиненные пластины закреплены на внутренней поверхности корпуса с помощью пружин. В нижней части корпуса установлен выгрузочный патрубок среды. Рабочий вал ротора, установленный вертикально, получает вращение от привода. (а.с. N 1554956, МПК В 01 F 7/28).

Недостатком устройства являются большие энергозатраты и невысокая эффективность измельчения.

Задачей создания заявляемого изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет смешивания трудносмешиваемых в обычных условиях композиций материалов и жидкостей и достижения тончайшего размола.

Технический результат достигается путем создания условий для гидроудара материала об отбойные лопатки статора и стенки корпуса; кавитации; высокочастотного резонанса; механического размола (измельчения); дробления при вращении ротора (между ротором и статором); размягчения материала в жидкости; температурного воздействия на материал.

Механический размол (измельчение) происходит - за счет трения материала при попадании его в зазор между соприкасающимися поверхностями ротора и статора, при вращении ротора; - при попадании исходного материала на режущие кромки отбойных лопаток статора, при движении жидкости с материалом с ротора.

Размягчение материала в жидкости (эмульгирование) происходит за счет множественного прохождения жидкости с исходным материалом по замкнутому кругу.

Поставленная цель достигается тем, что в роторном смесителе-диспергаторе, содержащем рабочий орган, состоящий из концентрично установленных ротора и статора, при этом вертикальный вал ротора кинематически связан с приводом вращения, а также загрузочный и выгрузочный патрубки, согласно изобретению на станине размещены емкость и привод вращения, а рабочий орган установлен в корпусе, состоящим из верхней, средней и нижней частей, при этом средняя часть корпуса выполнена в виде улитки с выгрузочным патрубком, соединенным с трубопроводом, верхний конец которого расположен над емкостью с выходным отверстием, которое соединено через отвод, имеющий перепускной кран, с загрузочным патрубком верхней части корпуса, а в рабочем органе статор жестко установлен в пазах верхней и средней частей корпуса, причем ротор выполнен сборным и содержит кольцо и фланец, жестко соединенный с вертикальным валом, при этом кольцо и фланец жестко соединены совочкообразными лопатками, равноотстоящими друг от друга и расположенными по наружному диаметру ротора, а статор выполнен в виде второго кольца с прорезями, размещенными на равном расстоянии друг от друга по всей его окружности, при этом перемычки между прорезями служат отбойными лопатками и имеют криволинейную форму боковых поверхностей, а верхняя и нижняя поверхности второго кольца выполнены с выступами трапецеидальной формы.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - рабочий орган в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - вид Г; на фиг. 4 - сечение Б-Б; на фиг. 5 - сечение А-А; на фиг. 6 - сечение C-C.

Измельчитель содержит станину 1, на которой размещен привод вращения в виде электродвигателя 2, кинематически связанного клиноременной передачей 3 с рабочим органом 4, установленным в корпусе, состоящем из трех частей: верхней 5, средней 6, нижней 7. На станине 1 в верхней ее части размещена емкость 8, выходное отверстие которой соединено отводом 9, имеющим перепускной кран 10 с верхней 5 частью корпуса, содержащей загрузочный патрубок 11. Средняя 6 часть корпуса выполнена в виде улитки с выгрузочным патрубком 12, соединенным с трубопроводом 13, верхний конец которого размещен над емкостью 8. На трубопроводе 13 установлен сливной кран 14. Над емкостью 8 размещен транспортер 15, служащий для подачи исходного продукта, и трубопровод для подачи жидкости 16. Верхняя 5 и нижняя 7 части корпуса соединены со средней 6 при помощи крепежных элементов 17 и 18. Рабочий орган 4 состоит из ротора 19, установленного концентрично внутри статора 20, жестко размещенного в пазах верхней 5 и средней 6 частей корпуса. Ротор 19 выполнен сборным и включает кольцо 21 и фланец 22, жестко соединенный с вертикальным валом 23, связанным нижним концом с клиноременной передачей 3. Кольца 21 и фланец 22 жестко соединены совочкообразными лопатками 24, равноотстоящими друг от друга и размещенными по наружному диаметру ротора. Статор 20 выполнен в виде второго кольца 25 с прорезями 26, расположенными на равном расстоянии друг от друга по всей его окружности. Перемычки между прорезями служат отбойными лопатками 27 и имеют криволинейную форму боковых поверхностей. Верхняя и нижняя поверхности второго кольца 25 выполнены с выступами трапецеидальной формы 28.

Измельчитель работает следующим образом. Предварительно в емкость 8 из трубопровода для подачи жидкости 16 набирается жидкость. При этом перепускной кран 10 закрыт. Далее включается электродвигатель 2, который через клиноременную передачу 3 приводит во вращение ротор 19. После набора ротором 19 необходимых оборотов открывается перепускной кран 10, и жидкость начинает циркулировать по замкнутому кругу: емкость 8, отвод 9, рабочий орган 4, трубопровод 13. Далее транспортером 15 подается необходимое количество материала для измельчения в емкость 8, который затем вместе с жидкостью попадает через загрузочный патрубок 11 во внутреннюю полость вращающегося ротора 19. Здесь он захватывается под влиянием центробежных сил совочкообразными лопатками 24 ротора 19 и с измененной траекторией завихрения ударяется об отбойные лопатки 27 статора 20. Благодаря создавшемуся таким образом гидроудару возникают кавитационные силы, вызывающие высокочастотный резонанс, который разрушает исходный материал на межмолекулярном и межклеточном уровне. При этом привод вращения вращается со скоростью от 3 тыс. об/мин до 11 тыс. об/мин. При разрушении межклеточных или межмолекулярных связей, а также от резонанса высвобождается тепловая энергия, что способствует разогреву жидкости с исходным материалом. А это, в свою очередь, ускоряет процесс измельчения и смешивания (диспергации) исходного материала в жидкости. Для выпуска готового продукта открывается сливной кран 14.

Изобретение найдет свое применение в качестве устройства, дающего возможность получать продукты или материалы с новыми качествами и свойствами.

Формула изобретения

1. Роторный смеситель-диспергатор, содержащий рабочий орган, состоящий из концентрично установленных ротора и статора, при этом вертикальный вал ротора кинематически связан с приводом вращения, а также загрузочный и выгрузочный патрубки, отличающийся тем, что на станине размещены емкость и привод вращения, а рабочий орган установлен в корпусе, состоящем из верхней, средней и нижней частей, при этом средняя часть корпуса выполнена в виде улитки с выгрузочным патрубком, соединенным с трубопроводом, верхний конец которого расположен над емкостью с выходным отверстием, которое соединено через отвод, имеющий перепускной кран, с загрузочным патрубком верхней части корпуса, а в рабочем органе статор жестко установлен в пазах верхней и средней частей корпуса, причем ротор выполнен сборным и содержит кольцо и фланец, жестко соединенный с вертикальным валом, при этом кольцо и фланец жестко соединены совочкообразными лопатками, равноотстоящими друг от друга, и расположенными по наружному диаметру ротора, а статор выполнен в виде второго кольца с прорезями, размещенными на равном расстоянии друг от друга по всей его окружности, при этом перемычки между прорезями служат отбойными лопатками и имеют криволинейную форму боковых поверхностей, а верхняя и нижняя поверхности второго кольца выполнены с выступами трапецеидальной формы.

2. Роторный смеситель-диспергатор по п.1, отличающийся тем, что над емкостью установлен транспортер.

3. Роторный смеситель-диспергатор по п.1, отличающийся тем, что над емкостью размещен трубопровод для подачи жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6