Осевой смеситель



Осевой смеситель
Осевой смеситель
Осевой смеситель
Осевой смеситель
Осевой смеситель

 


Владельцы патента RU 2414286:

ГОУ ВПО "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к осевым смесителям для измельчения и перемешивания гетерогенных систем «жидкость-твердые частицы» и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Осевой смеситель содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями. Отверстия на дисках ротора и статора расположены по концентрическим окружностям, а размеры отверстий и их расположение подчиняются определенной системе уравнений. Технический результат состоит в повышении эффективности измельчения и перемешивания гетерогенных систем. 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для перемешивания и измельчения гетерогенных систем «жидкость-твердые частицы» и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для обработки высоковязких материалов, содержащее выполненный в виде полуцилиндров корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями и параллельные вращающиеся валы с поперечными дисками, установленные на расстоянии, меньшем диаметра дисков в радиальном направлении, валы снабжены продольными лопастями, укрепленными по периферии дисков вблизи внутренней поверхности корпуса, и в дисках выполнены радиальные прорези для прохода продольных лопастей смежного вала. На плоских поверхностях дисков выполнены выступы, а валы выполнены полыми для подвода теплоносителя. [А.с. СССР №458115, кл. B01F 7/10, Устройство для обработки высоковязких материалов / Исао Хайаси, Кенитиро Кондо; Заявлено 26.04.71. Опубликовано 25.01.75].

Недостатком данного устройства для обработки высоковязких материалов является повышенное потребление энергии на обработку сред, ввиду наличия двух валов, а также сложность изготовления дисков.

Известен диспергатор, содержащий цилиндрический корпус с входной камерой, имеющей нагнетатель и распределитель, и с выходной камерой, подвижные и неподвижные диски, поочередно закрепленные соответственно на валу и на внутренней поверхности корпуса, при этом подвижные диски выполнены с ножевыми выступами, а неподвижные - с сегментными отверстиями, подвижные диски выполнены с сегментными отверстиями, расположенными около оси корпуса, неподвижные диски - с сегментными отверстиями на их периферии, а ножевые выступы - с заостренной передней кромкой, при этом все диски установлены с одинаковыми зазорами между ними. [А.с. СССР № 1560287, кл. B01F 7/10, Диспергатор / Рассолов О.П., Батуров В.И., Бакшеев И.П., Браверманн П.Ф., Журавский В.Г., Фингер Г.Г.; Заявлено 19.03.87; Опубликовано 30.04.90].

Недостатком данного диспергатора является сложность конструкции и низкая производительность устройства вследствие малой зоны обработки среды.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототипом) является гомогенизатор, содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями, отверстия на дисках ротора и статора расположены по противоположно направленным спиралям или спиралям Архимеда с шагом 1,1-1,3 диаметра отверстий. [А.с. СССР № 1494956, кл. B01F 7/10, Гомогенизатор / Шкарупа В.Ю., Стороженко В.Я., Панин Ю.Г., Парамонов В.И., Лыков В.Н.; Заявлено 11.05.87; Опубликовано 23.07.89].

При работе данного гомогенизатора отсутствуют моменты полного перекрытия каналов движения обрабатываемой среды через аппарат, при которых возникают значительные величины градиентов скорости и давления, интенсифицирующих процессы перемешивания и измельчения. Кроме того, в гомогенизаторе диаметры отверстий на дисках одинаковы, что не позволяет эффективно обрабатывать среды с широким диапазоном размеров твердых частиц. В связи с этим недостатком данного гомогенизатора является относительно невысокая эффективность измельчения и перемешивания гетерогенных систем «жидкость-твердые частицы».

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности измельчения и перемешивания гетерогенных систем «жидкость-твердые частицы».

Указанная задача решается за счет того, что осевой смеситель содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями и согласно изобретению отверстия на дисках ротора и статора расположены по концентрическим окружностям, причем размеры отверстий и их расположение подчиняются системе уравнений:

где R1, R2, R3, R4 - радиусы концентрических окружностей, на которых расположены центры отверстий дисков, м (согласно фиг.2);

R01, R02, R03, R04 - радиусы отверстий дисков, м (согласно фиг.2);

φ - образующий угол сегмента диска с отверстиями, град (согласно фиг.2);

n - положительное целое число.

На фиг.1 показан осевой смеситель.

На фиг.2 показан фрагмент диска ротора и статора.

Осевой смеситель содержит корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора 4 с отверстиями 5, причем отверстия на дисках ротора и статора расположены по концентрическим окружностям, а размеры отверстий и их расположение подчиняются системе уравнений:

где R1, R2, R3, R4 - радиусы концентрических окружностей, на которых расположены центры отверстий дисков, м (согласно фиг.2);

R01, R02, R03, R04 - радиусы отверстий дисков, м (согласно фиг.2);

φ - образующий угол сегмента диска с отверстиями, град (согласно фиг.2);

n - положительное целое число.

Осевой смеситель работает следующим образом.

Под действием массовых сил или искусственно создаваемого избыточного давления обрабатываемая гетерогенная среда перемещается от загрузочного патрубка 2 к разгрузочному патрубку 3. При движении через отверстия дисков ротора и статора гетерогенная среда подвергается интенсивному механическому и гидродинамическому воздействию, при этом компоненты среды эффективно перемешиваются и измельчаются.

Отверстия в роторе и статоре, создавая осевой поток, непрерывно ориентируют элементы объема среды перпендикулярно направлению сдвигового воздействия, а также дробят потоки на малые объемы, способствуя значительному увеличению площади поверхности раздела и равномерному распределению элементов объема обрабатываемой смеси в аппарате.

Интенсивность механического и гидродинамического воздействия достигается относительно высокой частотой вращения ротора с возникновением турбулентного движения среды, а также за счет принудительного полного перекрытия каналов движения обрабатываемой среды через аппарат с появлением значительных величин градиентов скорости и давления.

Для того чтобы выполнялось условие, при котором существуют моменты полного перекрытия каналов движения обрабатываемой среды через аппарат, необходимо выполнение условий вышеприведенной системы уравнений.

Достигается это за счет того, что диски ротора и статора делятся на сектора с углом в вершине равным φ. Сектор с углом в вершине равным φ делится пополам и образуются два смежных сектора с углом в вершинах равным φ/2. В один из смежных секторов вписываются окружности, как показано на фиг.2, радиус которых R01, R02, R03, R04 определяется по теореме косинусов, исходя из расположения центров отверстий дисков по радиусам концентрических окружностей R1, R2, R3, R4 и углу φ/4 (первые четыре выражения системы уравнений). При таком расположении отверстий будет существовать момент полного закрытия, т.е. несовпадения отверстий на роторе и статоре. Этот момент возникнет при нахождении отверстий ротора в одном из смежных секторов с углом в вершине φ/2, а отверстия статора в другом.

Количество одинаковых секторов на роторе и статоре, определяемое углом φ, должно быть положительным целым числом, т.е.

При работе осевого смесителя под действием центробежных сил более крупные твердые включения среды стремятся к периферии дисков, поэтому диски, в свою очередь, выполнены с увеличением диаметров отверстий от центра к периферии. Это позволяет эффективно обрабатывать среды с широким диапазоном размеров твердых частиц. Отверстия, вписанные в угол φ/2, не должны иметь точку касания между собой, т.к. это способствует быстрому износу отверстий, что приводит к изменению их формы, т.е.

R1+R01<R2-R02; R2+R02<R3-R03; R3+R03<R4-R04

Основное преимущество предлагаемого осевого смесителя - повышение эффективности измельчения и перемешивания гетерогенных систем «жидкость-твердые частицы».

Осевой смеситель, содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями, отличающийся тем, что отверстия на дисках ротора и статора расположены по концентрическим окружностям, причем размеры отверстий и их расположение подчиняются системе уравнений:

где R1, R2, R3, R4 - радиусы концентрических окружностей, на которых расположены центры отверстий дисков, м (согласно фиг.2);
R01, R02; R03, R04 - радиусы отверстий дисков, м (согласно фиг.2);
φ - образующий угол сегмента диска с отверстиями, град (согласно фиг.2);
n - положительное целое число.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к перемешиванию гетерогенных и гомогенных систем «жидкость-жидкость», «жидкость-твердые частицы» и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания гетерогенных и гомогенных систем и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для создания колебаний в жидкой проточной среде и может быть использовано для проведения различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов в системах «жидкость-жидкость» и «твердое-жидкость».

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к аппаратам для перемешивания жидких неоднородных сред, может быть использовано в химической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к смесительному устройству для смешивания порошкообразного растворимого экстракта, в частности кофе, с горячей водой для приготовления напитка.

Изобретение относится к агрегатам для смешения сыпучих материалов и может быть использовано в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к углеродной промышленности и предназначено для приготовления углерод-углеродных композиций на основе твердого углеродного наполнителя и жидкого углеродного компонента.

Изобретение относится к химической технологии, а точнее к способу, устройству и установке проведения физико-химических процессов между подвижными средами в разных фазовых состояниях, а также получаемому с их помощью конечному продукту, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания гетерогенных систем «жидкость-жидкость», «жидкость-твердые частицы» и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности

Изобретение относится к измельчению материалов и может быть использовано в процессах диспергирования гетерогенных суспензий, в частности для придания кристаллическим веществам определенной, близкой к округлой, формы, которые в дальнейшем используются в композиционных составах

Изобретение относится к перемешивающим устройствам, используемым в химической промышленности

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов, содержащих конгломераты, и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности. Центробежный смеситель содержит вертикальный цилиндрический корпус с коническим основанием, сужающимся книзу, перфорированные направляющие, крышку, на которой имеется загрузочный патрубок и подшипниковый узел, в котором закреплен вал. На валу смесителя крепится ротор в виде конуса, на внутренней поверхности которого в хаотичном порядке установлены углообразные турбулизаторы, угол и длина которых разнообразна, а на внешней - установлен рассеивающий диск. Технический результат состоит в повышении эффективности процесса смешивания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности. Ускоритель содержит устройство загрузки материала, ускорительную насадку с приводом вращательного движения, состоящую из двух коаксиально расположенных полых, внешнего и внутреннего усеченных конусов, установленных большим основанием вниз, внутренний из которых связан с устройством загрузки материала. В нижней части насадки расположены радиальные соосно установленные сопловые трубки, внутренние из которых подсоединены к внутреннему полому усеченному конусу, а внешние - к внешнему. При этом над насадкой размещена кольцевая пневмокамера, к которой подсоединены вертикальные патрубки, расположенные в кольцевой полости между полыми усеченными конусами, причем на внутренней поверхности внешнего конуса установлены лопасти для направления воздуха во внешние радиальные сопловые трубки, внешние концы которых имеют коническую форму. Изобретение обеспечивает высокую эффективность разгона частиц при упрощении конструкции и снижение энергозатрат. 2 ил.

Изобретение относится к центробежному турбонасосу для нагнетания двух различных текучих сред и может использоваться для получения смеси двух различных сред, для отделения дисперсных частиц от газов после их смешивания с жидкостью с последующим отделением ее от последних и т.п. Турбонасос включает корпус (4) с рабочей камерой (9), вал (7) с внешним приводом, рабочее колесо, установленное соосно на валу (7) внутри камеры (9). Колесо включает первый и второй диски (1, 2), расположенные соосно с осевым зазором между ними и имеющие входные отверстия (6) в центральной области. Колесо имеет вход первой текучей среды (5) для осевой подачи в осевой зазор между первым и вторым дисками (1, 2) через входное отверстие первого диска (1), вход второй текучей среды для осевой подачи в осевой зазор между первым и вторым дисками (1, 2) через входное отверстие (6) второго диска (2), выход для отвода первой и второй сред из периферийной области рабочей камеры (9). Колесо дополнительно содержит промежуточный диск (3), выполненный сплошным и расположенный соосно дискам (1, 2) с осевым зазором между ним и дисками (1, 2). Внешний диаметр промежуточного диска (3) выполнен меньше внешнего диаметра дисков (1, 2) и больше диаметра внешней окружности входных отверстий (6) дисков (1, 2). Турбонасос имеет простую конструкцию, что позволяет снизить его стоимость, энергопотребление и эксплуатационные расходы, а также повысить надежность. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической, строительной и других отраслях промышленности. Центробежный смеситель содержит вертикальный цилиндрический корпус, эллиптические крышку и днище, ворошитель, выполненный в виде двух лопастей, вертикальный вал с размещенным на нем ротором. Основание ротора выполнено в виде диска, на котором концентрично установлен полый тонкостенный усеченный конус, соединенный с диском снизу меньшим основанием. С внешней стороны смесителя крепится гибкий шнек, выполненный в виде пружины. Технический результат состоит в повышении эффективности процесса смешивания за счет создания внешней рециркуляции потоков материала. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания маловязких суспензий и эмульсий в осесимметричных емкостях. Устройство для перемешивания жидкостей включает емкость, спаренные диски и соосное с ними кольцо, установленные на валу с зазором, между которыми образуются верхние и нижние щели и полости, соединенные с верхними и нижними каналами. Щели выполнены в виде автономных радиальных отверстий, причем верхние отверстия соединены через нижнюю полость с нижним входным каналом, а нижние отверстия через верхнюю полость соединены с верхним входным каналом, и на внутренней поверхности емкости напротив радиальных отверстий смонтирован отбойник треугольной формы в сечении, одна из вершин которого направлена в сторону оси вала. Техническим результатом изобретения является более эффективное перемешивание и диспергирование жидких материалов в осесимметричных емкостях. 1 ил.
Наверх