КОНИЧЕСКО-ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ Российский патент 2001 года по МПК B01F7/16 

Изобретение относится к оборудованию для химических и гидрометаллургических производств и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходима интенсивная гомогенизация суспензий.

Известен аппарат для приготовления рассола (3. Штербачек, П. Тауск "Перемешивание в химической промышленности", Государственное научно-техническое издательство химической литературы, Ленинград, 1963 г., с. 326). Аппарат снабжен пропеллерной мешалкой, помещенной в направляющей трубе в непосредственной близости от дна, чтобы обеспечить циркуляцию осаждающихся твердых частиц. Применение направляющего диффузора обеспечивает высокую кратность циркуляции жидкости, что позволяет снизить затраты мощности на перемешивание. К недостаткам аппарата следует отнести невысокую скорость движения суспензии относительно стенок, что приводит к отложению осадка на них в случае обработки концентрированных пересыщенных жидкостей.

Известна лопастная мешалка с наклонными лопастями (3. Штербачек, П. Тауск "Перемешивание в химической промышленности", Государственное научно-техническое издательство химической литературы, Ленинград, 1963 г., с. 293), которая создает поток перемешиваемой жидкости, имеющий значительную аксиальную составляющую скорости. Мешалка представляет собой вертикальный вал с закрепленными на нем несколькими ярусами горизонтальных импеллеров, лопасти которых наклонены под углом 30-45^o.

Подобные мешалки способны удерживать во взвешенном состоянии частицы, скорость осаждения которых невелика, а также пригодны для перемешивания в случае медленно протекающих химических реакций. В общем случае лопастные мешалки требуют втрое больших затрат времени на перемешивание суспензии при одновременном 25% увеличении удельных затрат мощности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является декомпозер по патенту N 2057070 от 24. 02.92 г.

Аппарат представляет собой корпус с цилиндрической и конической частями, по центральной оси которого расположен привод, центральный вал с установленными на нем на различной высоте импеллерами, нижний из которых расположен непосредственно над конусной частью, а соседний с ним на расстоянии 0,3 - 0,5 длинны лопасти.

Аппарат работает следующим образом.

По мере заполнения аппарата суспензией и повышения в нем уровня включается в работу соответствующий ярус импеллеров, что способствует наиболее интенсивной гомогенизации суспензии во всем объеме. Поток суспезиии от лопастей нижнего импеллера, установленного над конусным днищем, направлен вниз, что создает гидродинамические условия, благоприятствующие лучшему омыванию потоком суспензии стенок конусного днища. Это предотвращает отложение твердой фазы на нем и увеличивает межремонтный период аппарата. Лопасти импеллера, расположенного непосредственно над нижним, направляют суспензию вверх, что улучшает условия циркуляции суспензии в объеме аппарата.

К недостаткам аппарата следует отнести то, что при перемешивании высококонцентрированных и вязких суспензий скорость движения ее в конусной части значительно снижается. Это ведет к отложению осадка на стенках и необходимости частых остановок аппарата для проведения химической чистки и ремонту, что уменьшает коэффициент использования оборудования и повышает эксплуатационные затраты.

Технической задачей является повышение коэффициента использования аппарата, а также снижение эксплуатационных затрат на перемешивание суспензий.

Решение задачи достигается тем, что в коническо-цилиндрическом аппарате для перемешивания суспензий, содержащем корпус с цилиндрической и конической частями, привод и центральный вал, в конической его части он снабжен трубой, установленной коаксиально центральному валу и скрепленной с ним и имеющей в верхней части наружные и внутренние лопасти, при этом углы атаки наружных и внутренних лопастей имеют противоположное направление.

Установка трубы коаксиально центральному валу и скрепленной с ним позволяет организовать направленную циркуляцию суспензии в конусной части аппарата. При этом наружные лопасти, установленные в верхней части трубы, обеспечивают нисходящее вращательное движение суспензии в конусной части аппарата, а внутренние, имеющие противоположный угол атаки, способствуют движению суспензии по трубе вверх. Таким образом увеличивается общий насосный эффект перемешивающего устройства, который препятствует отложению осадка на стенках конусного днища аппарата.

На чертеже показан продольный разрез коническо-цилиндрического аппарата.

Аппарат состоит из корпуса с цилиндрической 1 и конической 2 частями, по центральной оси которого расположен центральный вал 3 с приводом 4. В конусной части аппарата на центральном валу 3 установлена труба 5, скрепленная с ним. В верхней части трубы 5 установлены внешние 6 и внутренние 7 лопасти, углы атаки которых имеют противоположное направление. В цилиндрической части аппарата на центральном валу 3 смонтирован по крайней мере один ярус перемешивающего устройства 8.

Аппарат работает следующим образом.

По мере заполнения конической части 2 аппарата суспензией и затопления внешних лопастей 6 начинает работать нижний циркуляционный контур. Поток суспензии, отбрасываемый на периферию внешними лопастями 6, делится на две части. Одна направляется вниз по спиральной траектории вдоль боковых стенок конической части 2 аппарата, другая поднимается вверх в цилиндрическую часть 1 в зону действия перемешивающего устройства 8. Достигая вершины конусного днища 2, нисходящий поток суспензии меняет направление движения на восходящее, винтовое внутри трубы 5 под действием внутренних лопастей 7, направляющих поток вверх. На выходе из верхнего открытого конца трубы 5 суспензия подхватывается внешними лопастями 6, отбрасывается к стенкам днища и процесс циркуляции повторяется. В цилиндрической части 1 аппарата процесс перемешивания обеспечивается перемешивающим устройством 8, которое вовлекает в зону своего действия поток суспензии, поднимающийся из конусной части 2 аппарата.

Таким образом, исключаются отложения твердого материала на днище аппарата, повышается эффективность перемешивания суспензии при одновременном уменьшении энергетических и эксплуатационных затрат.

Изобретение относится к оборудованию химических и гидрометаллургических производств и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходима интенсивная гомогенизация суспензии. Заявляемая конструкция обеспечивает повышение коэффициента использования аппарата, а также снижение эксплуатационных затрат за счет предотвращения осаждения твердых частиц на днище аппарата. Устройство состоит из корпуса с цилиндрической 1 и конической 2 частями, вала 3 с приводом 4, перемешивающего устройства 8, расположенного в цилиндрической части 1, трубы 5 с внешними 6 и внутренними 7 лопастями, расположенной в конической части. 1 ил.

Коническо-цилиндрический аппарат для перемешивания суспензий, содержащий корпус с цилиндрической и конической частями, привод и центральный вал, отличающийся тем, что аппарат в конической его части снабжен трубой, установленной коаксиально центральному валу и скрепленной с ним и имеющей в верхней части наружные и внутренние лопасти, при этом углы атаки наружных и внутренних лопастей имеют противоположное направление.