Перемешивающее устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнн

Соцналнстнческнн

Республик » 939049 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 28.05.80 (2! ) 2937965/23-26 с присоединением заявки 1те— (23) Вриоритет (51)М. Кл.

B 01 F 5/16

Риударстмнныб квинтет

СССР но делан изебретеннй и открытий (53) УДК 667 661 (088. 8)Опубликовано 30 . 06. 82 Бюллетень М 24

Дата опубликования описания 30 . 06 .82

А. В, Губанов, Б. Ф. Федюшкин, А. С.Одерберг, В.А.Живописцев, Г.Г.Копылов, И.N.ÃîéçìàH и Ю.И.Козубенко (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ПЕРЕИЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к устройствам для скоростного смещения и может быть применено в производстве агрохимических продуктов и кормов, промышленных химикалиев, строительных материалов> где требуется получение абразивных смесей и исходные компоненты являются суспензиями или пульпами, содержащими твердую дисперсную фазу.

Известен смеситель, состоящий из цилиндрического неподвижного корпуса, соосно которому установлен полый вращающийся ротор, полость ротора разделена перегородной, а по его периметру жестко установлены лопатки, в теле которых выполнены радиальные кана- 11)

Недостатком данного смесителя в

zo случае получения абразивных смесей и гомогенизации исходных компонентов, содержащих твердую дисперсную фазу, является то, что при этом лопатки устройства будут подвержены быстрому эрозионному износу, каналы забьются твердой дисперсной фазой и ротор смесителя, что называется "захлебнется".

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является перемешивающее устройство, содержащее неподвижный цилиндрический корпус, полый ротор, коаксиально установленный в корпусе, горизонтальную перегородку, делящую ротор на камеры, и радиальные каналы, выполненные в роторе и соединенные с камерами.

При использовании известного уст" ройства для подачи исходных компонентов на внутреннюю поверхность неподвижного корпуса первый компонент подается в верхнюю часть полости ротора, расположенную на разделяющей перегородкой, и под действием центробежных сил истекает через радиальные каналы. Второй компонент подается

939049

3 в нижнюю част ь полости ротора и под действием центробежных сил истекает через радиальные каналы. Образовавшийся совместный поток исходных компонентов стекает по внутренней поверхности неподвижного цилиндрического корпуса (2).

Недостатком известного устройства является то, что все каналы в роторе как расположенные над разделяющей полость ротора перегородкой, так и под ней, выполнены радиально. В результате скорости истечения из каналов обоих исходных компонентов близки по величине, а следовательно, близки по величине и относительные скорости движения исходных компонентов в их совместном потоке на внутренней поверхности корпуса. Разность же относительных скоростей движения компонентов будет практически близка нулю.

Другим существенным недостатком известного устройства является то, что оно неработоспособно в условиях подачи компонентов, содержащих твердую дисперсную фазу. Ротор устройства действует как центрифуга и в этих условиях твердые частицы стали бы сепарироваться к внутренней стенке ротора, а жидкая фаза располагается ближе к оси вращения ротора. В результате твердые частицы забьют каналы ротора, доступ жидкой фазы из.полости ротора прекратиться, будет происходить накопление жидкой фазы в полости ротора и он, что называется, "захлебнется".

Цель изобретения — получение абразивных смесей и устранение забивало ния каналов частицами твердых материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в перемешивающем устройстве, содержащем неподвижный цилиндрический корпус, полый ротор, коаксиально установленный в корпусе, горизонтальную перегородку, делящую ротор на камеры, радиальные каналы, выполненные в роторе и соединенные с камарами, каналы, расположенные над горизонтальной перегородкой, выполнены под острым углом к касательной образующей ротора.

Дополнительно устройство может SS быть снабжено патрубками, размещенными своими концами внутри каналов и ротора, 4

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Перемешивающее устройство состоит из неподвижного цилиндрического корпуса 1, соосно которому установлен полый ротор 2 с разделяющей его горизонтальной перегородкой 3. В роторе 2 выполнены каналы 4 и 5, оснащенные патрубками 6 и соединенные с камерами 7 и 8.

Перемешивающее устройство в условиях получения абразивных смесей работает следующим образом.

Первый компонент подается в верхнюю камеру 8 ротора 2, расположенную над разделяющей перегородкой 3, под действием центробежных сил поступает в каналы 4 и через них истекает на внутреннюю поверхность корпуса 1, Одновременно второй компонент подается s нижнюю камеру 7 ротора 2, расположенную под разделяющей перегородкой 3, под действием центробежных сил поступает в каналы 5 и через них истекает на внутреннюю поверхность корпуса 1.

Двигаясь в совместном потоке по внутренней поверхности неподвижного цилиндрического корпуса 1, исходные компоненты смешиваются, Смешение достигается тем, что каналы 4 выполнены так, что угол с между осью канала 4 и касательной к окружности, образующей поверхность ротора 2, меньше 90

При этом, так как скорость первого компонента через каналы 4, выполненные так, что угол между осью канала 4 и касательной к окружности, образующей поверхность ротора 2, меньше 90, будет по величине больше, чем скорость истечения второго компонента через каналы 5, выполненные радиально, в совместном потоке на внутренней поверхности корпуса 1 исходные компоненты будут двигаться с разными относительными скоростями, Разность относительных скоростей движения исходных компонентов в их совместном потоке, достигаемая тем, что угол между осью канала 4 и касательной к окружности, образующей поверхность ротора 2, меньше 90", является той движущей силой, которая обес. печивает смешение.

Качество же смешения зависит от режима движения совместного потока

5 93904 исходных компонентов и будет наилучшей при турбулентном режиме, т.е. при Rp> 10

Следовательно, оптимальным значением угла g(между осью канала 4 и касательной к окружности, образующей поверхность ротора 2, будет такое, благодаря которому разность относительных скоростей исходных компонентов обеспечивает турбулентный режим движения их совместного потока.

Оптимальные значения угла сК, определены для перемешивающего устройства, ротор которого вращается с частотой 10(1/с). Геометрические параметры перемешивающего устройства, 1в м: радиус ротора 0,18; внутренний диаметр корпуса 0,25. Коэффициент истечения иэ каналов принят равным 0,6.

Т а б л и ц а 1

Плотность получаемой смеси, кг/м

Оптимальное значение угла о,град

Разность относительных скоростей, м/с

Динамическая вязкость получаемой смеси, Н c/ì2

0,75 10

1150

87 10

68 30 о

0,05

7>5 10

-Ь

9,0 10

1670

0>32

1220

50 10

0 53

13,0 IG

15,5 10

29 20 о

0,69

1340

0,76

1450.

13 10

Иэ табл. 1 видно, что чем больше динамическая вязкость получаемой смеси, тем меньше оптимальный уголь между ос ью канала 4 и касател ь ной к окружности, образующей поверхност ь ротора 2, что соответствует большим величинам разности скоростей исходных

Ю компонентов, обеспечивающим турбулентный режим движения (Re = 10 ) совмест" ного потока и качественное смешение.

Угол сСмежду осью канала 4 и каса45 тельной к окружности, образующей поверхность ротора 2, не может быть равен 90 . При этом каналы 4 как и каналы 5 будут одинаково радиально направлены и скорости истечения обоих компонентов близки по величине, а следовательно, разность относительных скоростей будет практически близка нулю. А, как известно; чем одинаковей скорости компонентов, тем хуже будет перемешивание. Наиболее интенсивное перемешивание происходит в случае наибольшей разницы в скоростях движения компонентов.

9 6

В табл. 1 приведены оптимальные значения угла с в зависимости от физических свойств получаемой смеси.

Угол е между осью канала М и касательной к окружности, образующей поверхность ротора 2, не может быть больше 90, В этом случае каналы 4 о будут направлены против направления вращения ротора 2, а следовательно, и против движения совместного потока исходных компонентов. Поток на врутренней поверхности цилиндрического корпуса l будет затормаживаться струями компонента, истекающего из каналов 4. В результате снизится турбулентность потока, а следовательно, ухудшается перемешивание.

В табл. 2 приведена зависимость режима движения совместного потока исходных компонентов на внутренней гюверхности цилиндрического корпуса

1,рассчитанная по окружной составляю- щей скорости движения гютока, от угла.

Зависимость определена для случая получения смеси с динамической вяз" костью 15,5 ° 10 Н-с/и и плотнос" тью 1450 кг/м в перемешивающем устройстве, ротор 2 которого вращается с частотой 5(1/с).

939049

Таблица

Значение угла е, град

Значение критерия

Режим движения потока

Окружная составляющая скорости потока, м/с

>1,2 10

0,6 ° 10

40,4 10

4.

0,12 10

Турбулентный

> Ою9

7 90

o,468

Переходный

110

Переходный

0 305

О, 116

130

Ламинарный

150

Направленность каналов 4 против направления вращения ротора так, что 20 угол между осью канала 4 и касательной к окружности, образующей поверхность ротора 2, больше 90 приведет также к снижению производительности перемешивающего устройства по кампо- 25 ненту, подаваемому в верхнюю часть полости ротора 2, расположенную над разделяющей перегородкой 3, через каналы 4. Потребуется увеличение скорости вращения ротора, что влечет за 5в собой усложнение конструкции подшипниковых опор ротора 2 и механического привода, ужесточит требования к изготовлению, монтажу и эксплуатации устройства, Таким образом предлагаемое перемешивающее устройство обеспечивает возможность смешения в условиях получения абразивных смесей, исключив при этом необходимость в перемешивающих органах типа скребков, лопаток и т ° и. которые из-за их быстрого эрозионного износа снижают работоспособность смесителей.

Перемешивающее устройство в случае 5 если исходные компоненты содержат твердую дисперсную фазу, работает следующим образом.

Первый исходный компонент подается в верхнюю часть полости ротора 2,расположенную над разделяющей перегородкой 3. Одновременно второй компонент подается в нижнюю часть ротора 2, расположенную под разделяющей перегородкой 3.

Ротор 2 перемешивающего устройства работает как центрифуга: частицы твердой дисперсной фазы, входящей в состав исходных компонентов, под действием центробежных сил сепарируются к внутренней стенке ротора 2 и забивают при этом каналы 4 и 5. Жидкая фаза располагается ближе к оси вращения ротора 2.

Воэможность смешения обеспечивается в этом случае тем, что у задних стенок каналов 4 и 5 установлены патрубки 6, заглубленные в полость ротора 2.

Благодаря этому жидкая фаза через патрубки 6 непрерывно поступает в объем каналов 4 и 5 и размывает образующуюся в них пробку из частиц твердой дисперсной фазы.

Патрубки 6 заглублены в полость ротора 2 для того, чтобы в них был возможен доступ только жидкой фазы, располагаемой в результате сепараци.онного разделения ближе к оси вращения ротора 2. В противном случае был бы возможен доступ в них частиц твердой дисперсной фазы, сепарируемой при вращении ротора 2 к его внутренней стенке, и патрубки 6 забились бы частицами твердой дисперсной фазы так же, как каналы 4 и 5.

Патрубки 6 установлены у задних стенок каналов 4 и 5, так как в результате действия инерционных сил частицы твердой дисперсной фазы, образующие пробку, смещены к задней стенке каналов 4 и 5. Струя жидкой фазы, поступающей через патрубки 6, установленные у задних стенок каналов 4 и 5, направлена благодаря этому в место наибольшего скопления частиц твердой дисперсной фазы в объеме каналов 4 и 5 и более эффективно размывает их.

939 формула изобретения

Таким образом, предлагаемое перемешивающее устройство обеспечивает возможность смешения в случае, если исходные компоненты содержат твердую дисперсную фазу, путем обеспечения возможности доступа их из полости ротора 2 через каналы 4 и 5 в зону смешения на внутреннюю поверхность корпуса 1.

1О

P 49. Ы мерами,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения абоазивнык смесей, каналы, расположенные над горизонтальной перегородкой, выпол.нены под острым углом к касательной.. образующей ротора .

2. Устройство по и. 1 о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью устранения забивания каналов частицами твердых материалов, оно снабжено патрубками, размещенными своими концами внутри каналов и ротооа.

1. Перемешивающее устройство, с0держащее неподвижный цилиндричес-- 1$ кий корпус, полый ротор,,коаксиально установленный в корпусе, горизонтальную перегородку, делящую ротор на камеры, и радиальные каналы, выполненные в роторе и соединенные с ка- щ

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 446294, кл. В 01 F 5/16, 1972.

2. Лыков М.8., Леончик Б.И, Распылительные сушилки. M., "Машиностроение", 1966, с.99, рис.5 la.

939049

Составитель А.Тарасов

Техред Т. Маточка Корректор Л. Бокшан

Редактор С.Тараненко

Филиал П ПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4533/15 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

flo делам изобретений и открмтий

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