АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B01F7/16 

Описание патента на изобретение RU2091150C1

Предлагаемое устройство относится к области химического машиностроения и предназначено для перемешивания вязких жидкостей или сыпучих материалов с крупными кусками твердых включений. Изобретение может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой, цементной и других отраслей промышленности. Известные аппараты для механического перемешивания жидкостей или сыпучих продуктов содержит сосуды, в которых размещены мешалки какого-либо типа. Так, для жидкостей с высокой вязкостью применяются рамные мешалки с низким числом оборотов (20-60 об/с). (Стренк.Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л. Химия, 1975, с.63). Форма мешалки повторяет форму днища сосуда. Такие мешалки малоэффективны, если в жидкости встречаются достаточно крупные твердые куски, которые не разбиваются мешалкой, а вращаются вместе с ней.

В то же время в практике химического производства зачастую возникают ситуации, когда качество имеющегося в наличии сырья значительно ниже, чем требуется по технологическому регламенту, т.е. твердые фракции неоднородны, имеются крупные куски. Для решения таких задач известны аппараты с мешалкой в виде диска (фрезы), располагающейся у днища сосуда (там же с. 66). По большинству конструктивных признаков, этот аппарат принимаем за прототип. Такой аппарат применяется для перемешивания частичек твердого тела с вязкими жидкостями или для дробления частиц твердого тела, т.к. его мешалка обеспечивает высокие напряжения сдвига. Однако, эффективность этого аппарата очень мала из-за малого захвата объема перемешивания среды в единицу времени.

Известен также аппарат для размола твердой фракции шаровая мельница (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химических технологий, М. Химия, 1971, с.736-737). Этот аппарат представляет собой вращающийся барабан, в который помещают комплект шаров и размалываемый материал. При вращении барабана шары, перекатываясь по его внутренней поверхности, размельчают куски перемалываемого материал. Шаровая мельница, в принцип, обеспечивает размол твердой фракции и перемешивание ее с жидкой. Однако, трудности подвода и съема тепла химической реакции к вращающейся емкости исключают ее применение как аппарат в химической промышленности.

Таким образом, задача эффективного перемешивания вязкой жидкости с крупными кусками твердых включений в аппарат химических производств остается актуальной.

Эта задача решается предлагаемым аппаратом для перемешивания, который, как и прототип, содержит сосуд и фрезерную мешалку. В отличие от прототипа в сосуд дополнительно введены шары из материала, плотность которого выше плотности перемешиваемой среды, а диаметр каждого шара не превышает радиуса диска мешалки, но больше расстояния между днищем сосуда и мешалкой.

Устройство схематически изображено на фиг.1. На фиг.2 представлена фрезерная мешалка, вид сверху. Аппарат представляет собой сосуд 1 с эллиптическим или коническим днищем. У днища сосуда 1 на расстоянии h от него расположена мешалка 2 в виде фрезы с лопастями 3. Мешалка соединена с приводом 4. В емкость 1 введены шары 5 в количестве 8-10 штук. Шары должны быть выполнены из материала, плотность которого выше плотности перемешиваемых компонентов. Естественно, к материалу шаров предъявляются и требования прочности. Для большинства перемешиваемых сред хорошо подходят сталь OX18H10T. В случае агрессивных перемешиваемых сред при выборе материалов шаров учитывают их химическую стойкость. Количество шаров зависит от емкости аппарата. Для каждого номинала емкости существует свое оптимальное количество шаров, определяемое экспериментально. Так, для аппарата с емкостью 0,15 м. куб. оптимальным является количество шаров в пределах 8-10 штук. При числе шагов меньше 8 эффективность перемешивания и размола стандартной фрезерной мешалки повышалась незначительно. При числе шаров более 10 дальнейшего повышения эффективности не наблюдалось, зато шла перегрузка электродвигателя.

Размеры шаров выбирали из следующих соображений. Диаметр шара d должен быть больше зазора h между диском 2 мешалки и днищем сосуда 1, с тем, чтобы шары не могли попадать в этот зазор и заклинивать мешалку. С другой стороны, диаметр d шара должен быть меньше радиуса R диска мешалки, иначе он не будет эффективно захватываться лопастями 3 мешалки 2.

Оптимальный размер шаров в этом диапазоне в зависимости от емкости аппарата и параметров перемешиваемой среды выбирают с помощью оценочных расчетов, традиционно применяемых для барабанных мельниц (Биленко Л.Ф. Закономерности измельчения в барабанных мельницах, М. Недра, 1984).

Работает аппарат следующим образом. При вращении мешалки 2 от привода 4 лопастями 3 шарам 5 передается кинетическая энергия. Шары 5 летят от лопастей 3 мешалки 2 к стенкам сосуда 1, разбивая и перемешивая комки в вязкой среде. Погасив кинетическую энергию на размол и перемешиванием, шары 5 под действием силы тяжести опускаются на дно емкости 1. Для того, чтобы этот прочес происходил, плотность материала шаров должна быть выше плотности перемещаемых компонент, иначе шары захватятся во вращение вместе со средой и не будут опускаться на дно сосуда
Опустившись, шары 5 вновь касаются лопастей 3 вращающейся мешалки, вновь получают порцию кинетической энергии и процесс повторяется. Таким образом идет интенсивное перемешивание и размол фракций.

В качестве примера приведем результаты работы для стандартной фрезерной мешалки со следующими параметрами:
емкость аппарата 0,15 м. куб. дно эллиптическое;
мощность электродвигателя 3 Квт;
число оборотов 80 об/мин;
число лопастей 6 штук, лопасти усиленные;
шары выполнены из стали ОХ18Н10Т диаметром 65 мм;
число шаров 8 штук;
расстояние от мешалки до дна сосуда 30 мм;
радиус диска мешалки 100 мм.

Размол и перемешивание пигмента фталоцианина меди в вазелиновом масле от фракции (от 50 до 1) мм до фракции (от 1 до 0,1) мм осуществлялось за 20 минут. Стандартный аппарат с такими же параметрами решает эту задачу за 60-80 минут.

Таким образом, достаточно просто и минимальными затратами производительность стандартного аппарата с фрезерной мешалкой можно повысить в 3 раза при перемешивании неоднородных фракций.

Похожие патенты RU2091150C1

название год авторы номер документа
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЬЕВОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ПЕНОСИЛИКАТНОГО ГРАВИЯ 2005
  • Кетов Александр Анатольевич
  • Пузанов Игорь Станиславович
  • Пузанов Сергей Игоревич
  • Пьянков Михаил Петрович
  • Рассомагина Анна Сергеевна
  • Саулин Дмитрий Владимирович
RU2307097C2
АППАРАТ-СМЕСИТЕЛЬ С МЕШАЛКОЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОФАЗНЫХ СРЕД 1997
  • Гурьянов В.В.
  • Медведев В.Д.
  • Федоров В.А.
RU2135272C1
Реакционный аппарат 1975
  • Лосик Виктор Иванович
  • Невелич Виталий Владимирович
  • Горшков Юрий Яковлевич
  • Герасименко Сергей Степанович
  • Кудашкин Виктор Григорьевич
  • Куртеев Владимир Семенович
  • Здасюк Отари Михайлович
SU844037A1
Перемешивающее устройство 1989
  • Боровик Евгений Аркадьевич
  • Кузнецов Анатолий Макарович
  • Голошубов Владимир Федорович
  • Сухонос Виктор Дмитриевич
SU1643065A1
АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ 1996
  • Калашников А.П.
  • Зиньков В.Н.
RU2131294C1
Аппарат для избирательного растворения полидисперсных твердых материалов 1986
  • Ковальчук Богдан Евтихиевич
  • Замосковный Владимир Владимирович
  • Кубах Тарас Евгеньевич
  • Кайзер Владимир Васильевич
  • Чирун Лилия Борисовна
SU1438816A1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО И ТВЕРДОГО ОРГАНОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Бахтинов Н.А.
RU2260615C1
Устройство для перемешивания 1989
  • Соломаха Геннадий Петрович
  • Орлов Валентин Андреевич
  • Тарасова Татьяна Анатольевна
  • Сидельников Иван Иванович
SU1681930A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА n-ТИПА ПРОВОДИМОСТИ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО РАСТВОРА GeSiSb ПРИ х=0,26-0,36, δ=0,008-0,01 2020
  • Дорохин Михаил Владимирович
  • Кузнецов Юрий Михайлович
  • Ерофеева Ирина Викторовна
  • Дёмина Полина Борисовна
  • Здоровейщев Антон Владимирович
  • Ланцев Евгений Андреевич
  • Попов Александр Александрович
  • Ускова Елена Афанасьевна
  • Боряков Алексей Владимирович
RU2739887C1
АППАРАТ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ 2014
  • Сидоров Вячеслав Николаевич
  • Черпицкий Сергей Николаевич
RU2578152C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 091 150 C1

Реферат патента 1997 года АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

Использование изобретения: перемешивание вязких жидкостей или сыпучих материалов с крупными кусками твердых включений. Сущность изобретения: аппарат для перемешивания содержит сосуд и фрезерную мешалку. В сосуде имеются шары из материала, плотность которого превышает плотность перемешиваемой среды. Диаметр шаров превышает зазор между мешалкой и днищем сосуда, но меньше радиуса мешалки. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 091 150 C1

Аппарат для перемешивания, содержащий сосуд и фрезерную мешалку, отличающийся тем, что в сосуд дополнительно введены шары из материала, плотность которого превышает плотность перемешивания среды, а диаметр шаров превышает величину зазора между мешалкой и днищем сосуда, но меньше величины радиуса мешалки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2091150C1

Стренк Ф
Перемешивание и аппараты с мешалками
- Л.: Химия, 1975, с.63
Там же, с.66.

RU 2 091 150 C1

Авторы

Становской В.В.

Семилет О.И.

Даты

1997-09-27Публикация

1995-12-09Подача