Мешалка

 

O Il И С А Н И Е (и)889076

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 20. 12. 79 (21) 2856403/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (53)M. Кй.

В 01 f 5/16

Гооударстминый комитет

СССР (533;ЭЯК66;063 (038 8) No делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 15. 12. 81. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 17. 12.81

В. Н. Баринов, В. И. Коссовский, Ю. M. Пр селков, P. В. Сидоров и Д. С. Скворцов

Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (541 МЕШАЛКА

Изобретение относится к перемешивающим устройствам для приготовления смесей типа жидкость — жидкость, жидкость — порошкообраэный материал, в частности суспензий и эмульсий и может быть использовано в различных областях химической, микробиологической, пищевой промышленности1 в частности, в нефтяной промышленности и газовой для приготовления буровых растворов при бурении скважин.

Известна турбинная мешалка, содержап,ая ступицу, элемент для крепления лопастей, выполненный в виде разделительного диска, лопасти, расположенные по периферии диска, конические покровные диски, закрепленные на этих лопастях, и дополнительные лопасти, установленные наклонно по обе стороны разделительного диска tlj .

Недостатком этой мешалки является то, что перемешивание жидкости иэ зоны над диском в зону под диском и обратно происходит случайным образом, и поэтому требуется длительное время для получения раствора (смеси) с заданной степенью однородности, это и обусловливает низкую интенсивность и эффективность работы мешалки. .Цель изобретения — увеличение интенсивности и эффективности работы мешалки за счет более совершенной организации потоков жидкости в емкости с мешалкой.

Эта цель достигается тем, что элемент для крепления лопастей выполнен в виде кольца, отношение внутреннего диаметра к наружному диаметру мешалки составляет 0,3-0,9, дополнительные лопасти установлены внутри кольца и прикреплены одним концом к ступице, а другим к кольцу, причем угол наклона дополнительных лопастей к торцовой плоскости кольца составляет 15-45 ..

На фиг. i схематично изображена предлагаемая мешалка, вид сверху; на фиг. 2 — то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — упрощенная схема потоков

При вращении мешалки лопасти 3 от. брасывают жидкость в радиальном на нравлении к стенкам емкости (фиг.3) . 20

У стенок часть жидкости поднимается выше уровня кольца 2, другая опуска— ется ниже уровня кольца и поступает к ступице мешалки, замыкая контур циркуляции. Лопасти 4 засасывают раствор 5 из объема, расположенного под плоскостью кольца и выбрасывают его в осевом найравлении в область выше плоскости кольца, где он встречается с нисходящим потоком контура, циркуля- 30 ции. В результате в зоне выше кольца происходит интенсивное перемешивание жидкости. Далее поток вдоль стенок, сосуда опускается на дно емкости. Проходя плоскость кольца этот поток пересе 35 .кается с потоком, создаваемым лопастями 3, интенсивно перемешивается с ним и поступает к ступице мешалки, увеличивая скорость нисходящего потока, где и замыкается контур циркуляции.

В результате при работе мешалки происходит быстрое и качественное перемешивание всего объема раствора в емкости, ликвидируются застойные зоны, улучшаются условия для подъема осев- 45 шего материала со дна емкости, и,.как следствие, сокращается время, затрачиваемое на приготовление растворов, улучшается их качество и поэтому повьшиется интенсивность и эффектив50 ность работы мешалки.

Как показали исследования мешалки, при отношении внутреннего диаметра

06 к окружному диаметру Он кольца меньше 0,3 в емкости превалируют потоки жидкости, создаваемые лопастямк 3, и влияние потока от лопастей 4 становится несущественным, при отно55

3 88907 жидкости при работе мешалки в емкости; на фиг. 4 и 5 — графики зависимости удельных затрат энергии от соотношения 0 = — - и от <. - угла на13н клона дополнительных лопастей.

Мешалка содержит ступицу 1,элемент для крепления лопастей 2, выполненный в виде кольца, лопасти 3, закрепленные на кольце, дополнительные радиальные лопасти 4, установленные внутри кольца и закрепленные одним концом на ступице, а другим на кольце под углом 4 = 15-45О к торцовой плоскости кольца.

Устройство работает следующим образом.

6 4 шении 06 к Он больше 0,9 превалируют потоки, создаваемые лопастями 4, а влияние потока от лопастей 3 становится несущественным, при углах наклона дополнительных лопастей 4 меньше 15О и больше 45 влияние создаваемого ими потока становится несущественным. Все это приводит к одному результату — перемешивание раствора (смеси) происходит не во всем объеме емкости, появляются застойные зоны, жидкости перемешиваются не интенсивно, и, как следствие, снижается эффективность работы мешалки.

Для обеспечения высокой интенсивности и эффективности работы мешалки в конкретных условиях выбираются определенные соотношения диаметров

Эби О!1и угол !- из указанного диапазона их значений. Эти значения выбираются в зависимости от свойств компонентов перемешиваемой смеси (вязкости, плотности, физического состояния),размеров емкости и места ввода компонентов. !

Получить подобные потоки жидкости в емкости и подобную высокую интенсивность и эффективность работы известных мешалок путем установки двух или нескольких мешалок на одном ва-лу невозможно иэ-за сплошного разделительного диска, присущего всем известным турбинным мешалкам.

Сравнение эффективности работы мешалки производится по удельным затратам энергии на перемешивание бурового раствора до заданной степени однородности. В интервале 0,3 +b +<0,9

Эн и диапазоне углов установки дойолнительных лопастей 15-45 экспериментально обнаружено наличие экстремума на кривой зависимости удельных за- . трат энергии на перемешивание единицы объема бурового раствора.

О6

При отношении Ь = — (0,3 и b

0н

= — ) 0,9; с (!5 и (45 удельОв а о

Он ные затраты энергии выше, чем у турбинной мешалки равного диаметра с предлагаемой при работе в одной и той же емкости в подобных гидродинамических режимах, Ок

При отношении b =

0н о Hp

= 30 — = 1 у предлагаемой мешалки

В удельные затраты энергии в два раза ниже, чем у турбинной мешалки равного

5 8890 диаметра, работающей в подобном гидродинамическом режиме.

На фиr. 4 и 5 показана зависимость удельных затрат энергии от отношения

Ь= — нот °

Ds 5

I

Сплошные линии приведены для отнон шений - = 1 (Нр — высоты раствора

В в емкости,  — ширина емкости), штри- ©

Н ховые — для - = 1,5, штрих пунктирные для — = 0 5.

Нр

В

Данная мешалка увеличивает интен- 1% сивность и эффективность процесса .перемешивания растворов (смесей) за счет более совершенной организации потоков жидкости .в емкости, т.е. создания во всем объеме аппарата прямотой- 2О ных, противоточных и перекрестно-точных потоков жидкости, что ликвидирует застойные зоны, улучшает условия для поднятия осевшего материала со дна емкости, сокращает затраты времени И

76 и энергии на приготовление растворов (смесей) и улучшает их качество.

Формула изобретения

Мешалка, содержащая ступицу, элемент для крепления лопастей, лопасти, закрепленные на этом элементе, дополнительные лопасти, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения эффективности работы мешалки путем создания прямоточных, противоточных и перекрестно-точных потоков во всем объеме перемешиваемой в емкости жидкости, элемент для крепления лопастей выполнен в виде кольца, отношение внутреннего диаметра которого к наружному диаметру мешалки составляет 0,3-0,9, ее дополнительные лопасти установлены внутри кольца и прикреплены одним концом к ступице, а

0 другим — к кольцу под углом 15-45 к плоскости кольца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 648249, кл. В 01 Г 5/16, 30.08.74.

88907 6

Составитель Т. Дуганова

Редактор Н. Горват Техред О.йегеза Ко ректор А. Дзятко Заказ 108!О/13 Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПНП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4