Роторный смеситель-диспергатор
Владельцы патента RU 2460578:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к роторным устройствам для перемешивания сыпучих и жидких сред, диспергирования и гомогенизации суспензий и может найти применение в производстве лакокрасочных материалов. Устройство содержит осесимметричные волнообразные роторы, установленные внутри осесимметричных конических корпусов в подшипниках качения, патрубки ввода и вывода суспензии. Корпусы установлены радиально на вертикальном полом валу. Патрубки ввода и вывода суспензии, вертикальный полый вал и корпусы соединены между собой открытыми с обеих сторон внутренними полостями подшипников качения. Осесимметричные волнообразные роторы имеют приводы вращательного движения вокруг собственной оси в виде зубчатых планетарных передач. Внутренняя поверхность корпусов выполнена конической по всей длине с уменьшением диаметра к периферии от оси вертикального полого вала. Технический результат состоит в интенсифицикации процессов перемешивания и диспергирования суспензий. 2 ил.
Изобретение относится к роторным устройствам для перемешивания сыпучих и жидких сред, диспергирования и гомогенизации суспензий и может найти применение в производстве лакокрасочных материалов.
Известно распылительное устройство [Авторское свидетельство СССР №680765, МПК B05B 3/12, 1979], содержащее роторы, установленные внутри осесимметричных корпусов в подшипниках качения, патрубки ввода и вывода материала, корпусы смонтированы радиально на вращающемся вертикальном полом валу, роторы имеют приводы вращательного движения вокруг собственной оси в виде зубчатых планетарных передач.
Основным недостатком распылительного устройства является то, что его трудно использовать в качестве эффективного смесителя и диспергатора, так как роторы выполнены в виде шнеков, а подшипники качения конструктивно установлены таким образом, что не могут использоваться в процессе смешения и диспергирования в качестве рабочих органов.
Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемому изобретению является роторный смеситель для жидких сред [Заявка РФ №2001120445/12, МПК B01F 7/00 (прототип)], содержащий осесимметричный волнообразный ротор, установленный внутри осесимметричного корпуса в подшипниках качения, патрубки ввода и вывода суспензии. К основным недостаткам роторного смесителя-диспергатора относятся: один метод воздействия на подлежащую перемешиванию и диспергированию смесь путем организации периодических вихревых структур, которые обусловлены конструктивным исполнением рабочих поверхностей ротора и корпуса, необходимость использования дополнительного напорного оборудования для осевой циркуляции смеси, необходимость преодоления радиальной сепарации и осаждения вниз тяжелых компонентов суспензии, достаточно узкий режим эффективного гидродинамического воздействия на смесь.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков, интенсификация процессов перемешивания и диспергирования, получение агрегативно-устойчивой суспензии.
Указанная цель достигается тем, что в роторном смесителе-диспергаторе корпусы установлены радиально на вертикальном полом валу, причем патрубки ввода и вывода суспензии, полый вал и корпусы соединены между собой открытыми с обеих сторон внутренними полостями подшипников качения, роторы имеют приводы вращательного движения вокруг собственной оси в виде зубчатых планетарных передач, а внутренняя поверхность корпусов выполнена конической по всей его длине с уменьшением диаметра к периферии от оси полого вала.
На фиг.1 изображен роторный смеситель-диспергатор в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Роторный смеситель-диспергатор содержит осесимметричные волнообразные роторы 1, установленные внутри осесимметричных конических корпусов 2 в подшипниках качения 3, 4, патрубки ввода и вывода суспензии 5, 6. Осесимметричные конические корпусы 2 установлены на вертикальном полом валу 7 перпендикулярно к его оси. Вертикальный полый вал 7 имеет привод вращательного движения 8 и установлен в подшипниковых узлах 9, 10. Осесимметричные волнообразные роторы 1 имеют приводы вращательного движения вокруг собственной оси в виде зубчатых планетарных передач, состоящих из неподвижной шестерни 11 и шестерен 12, закрепленных на осесимметричных волнообразных роторах 1. Подшипниковый узел 9 вертикального полого вала 7, привод вращательного движения 8, неподвижная шестерня 11 смонтированы на крышке 13 цилиндрической камеры 14. На днище 15 цилиндрической камеры 14 установлен подшипниковый узел 10 и кольцевой бункер 16 для суспензии. Патрубки ввода и вывода суспензии 5, 6, осесимметричный полый вал 7, рабочий объем, образованный между осесимметричными волнообразными роторами 1 и осесимметричными коническими корпусами 2, соединены между собой открытыми с обеих торцевых сторон внутренними свободными от тел качения полостями подшипников качения 3, 4. На рабочих поверхностях осесимметричных конических корпусов 2 и осесимметричных волнообразных роторах 1 установлены шпильки 17 и контршпильки 18. Патрубки 6 конструктивно исполнены таким образом, чтобы при движении внутри кольцевого бункера 16 не увеличивать газосодержания суспензии.
Роторный смеситель-диспергатор работает следующим образом. Подлежащая диспергированию и усреднению предварительно приготовленная суспензия загружается в вертикальный полый вал 7 через загрузочный патрубок 5, который приводится в движение с помощью привода вращательного движения 8. Под действием сил тяжести и центробежных сил инерции суспензия попадает в подшипники качения 3 и подвергается диспергированию с помощью колец и тел качения подшипников, механизм диспергирования в которых сходен с механизмом диспергирования в валковых устройствах. Из подшипников качения 3 суспензия подается в зазор между осесимметричными волнообразными роторами 1 и коническими корпусами 2, где подвергается диспергированию за счет значительных касательных напряжений. Далее суспензия подвергается диспергированию в подшипниках качения 4 и через патрубки вывода суспензии 6 поступает в кольцевой бункер 16, откуда периодически выводится из роторного смесителя-диспергатора.
Предлагаемая конструкция роторного смесителя-диспергатора позволяет интенсифицировать процессы перемешивания и диспергирования суспензий за счет применения в одном устройстве различных методов разрушения агломератов твердой фазы и их распределение в жидкой фазе за счет сдвиговых усилий между телами качения в подшипниковых диспергаторах и турбулентных вихревых движений жидкости в зазоре между осесимметричными волнообразными роторами и коническими поверхностями корпусов, оснащенных шпильками и контршпильками.
Интенсификации процессов перемешивания и диспергирования в значительной мере способствует то, что они осуществляются в поле центробежных сил инерции, а рабочие органы участвуют в сложном движении: корпуса во вращательном движении, роторы в сферическом движении. Выполнение внутренней поверхности корпусов конической формы обеспечивает безразрывное течение суспензии от патрубков ввода до патрубков вывода суспензии. Это чрезвычайно важно для производства лакокрасочных материалов, так как не приводит к потере растворителей и пенообразованию.
Роторный смеситель-диспергатор, содержащий осесимметричные волнообразные роторы, установленные внутри осесимметричных корпусов в подшипниках качения, патрубки ввода и вывода суспензии, отличающийся тем, что корпусы установлены радиально на вертикальном полом валу, причем патрубки ввода и вывода суспензии, полый вал и корпусы соединены между собой открытыми с обеих сторон внутренними полостями подшипников качения, роторы имеют приводы вращательного движения вокруг собственной оси в виде зубчатых планетарных передач, а внутренняя поверхность корпусов выполнена конической по всей их длине с уменьшением диаметра к периферии от оси полого вала.
