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 разложения алюминатных растворов, состоящий из цилиндрической емкости с плоским днищем, внутри которого установлена цепная мешалка. Привод последней смонтирован на крышке аппарата (А.И. Лайнер, Н.И. Еремин, Производство глинозема. М.: Металлургия, 1978 г. С. 143). К недостаткам этого аппарата следует отнести высокую энергоемкость (удельные затраты мощности составляют 20 Вт/м³ перемешиваемой суспензии) из-за несовершенства конструкции перемешивающего устройства, а также невозможности использовать подобные мешалки в аппаратах большого объема.

Известна лопастная мешалка с наклонными лопастями (З. Штербачек., П. Тауск. Перемешивание в химической промышленности. Ленинград: Государственное Научно-техническое Издательство Химической литературы, 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 перемешивающее устройство по патенту N 2106188.

Аппарат представляет собой цилиндрический корпус с днищем, по центральной оси которого расположен приводной вал с установленными на нем на различной высоте импеллерами. На концах лопастей последних закреплены устройства для периферийного перемешивания жидкости, выполненные в виде полого вогнутого короба с входным и выходным отверстиями, расположенными на его противоположных концах. При этом отношение условных проходов входных и выходных сечений составляет 1 - 2,6, а угол пересечения плоскостей этих отверстий равен 30-90^o.

Набегающий поток жидкости через входные отверстия коробов попадает в каналы коробов и через выходные отверстия поступают в объем жидкости. При этом увеличивается насосный эффект устройства, а также за счет кинетической энергии струи, вытекающей из выходных отверстий, в сферу перемешивания дополнительно вовлекаются близлежащие слои жидкости, что улучшает эффективность процесса.

Недостатком аппарата является возможность отложений твердого материала на днище аппарата особенно на его периферии, которые уменьшают полезный объем аппарата, увеличивают затраты на чистку его перед ремонтом, а также расход энергии на перемешивание для предотвращения расслоения суспензии в аппарате.

Технической задачей является предотвращение отложения твердого материала на днище аппарата.

Решение задачи достигается тем, что в перемешивающем устройстве, состоящем из приводного вала с установленными на нем на различной высоте импеллерами, на концах которых закреплены вогнутые короба с входными и выходными отверстиями, короба, установленные на нижнем импеллере, выполнены выпуклыми, а их выходные отверстия ориентированы вниз.

Выполнение коробов, установленных на нижнем импеллере, выпуклыми вверх и ориентировка их выходных отверстий вниз меняет направление потока суспензии с горизонтального на нисходящее вертикальное. При этом "затопленные" струи из выходных отверстий коробов, образованные набегающим потоком жидкости, омывают периферийную часть днища аппарата, взмучивают осадок, препятствуя отложению в ней твердой фазы. Это, в свою очередь, позволяет улучшить эффективность перемешивания, исключить отложения осадка на внутренних поверхностях аппарата при одновременном снижении частоты вращения перемешивающего устройства. Поскольку потребляемая на перемешивание мощность пропорциональна частоте вращения вала мешалки в кубической степени, то снижаются и энергетические затраты на процесс перемешивания
На чертеже показан продольный разрез аппарата.

Перемешивающее устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, по центральной оси которого расположен приводной вал 2 с приводом 3. По высоте приводного вала 2 на различной высоте установлены яруса верхних импеллеров 4 в виде мешалок с наклонными лопастями. При этом угол поворота лопастей соседних ярусов импеллеров относительно друг друга составляет 90^o. На концах лопастей верхних импеллеров закреплены вогнутые короба 5, имеющие входные 6 и выходные 7 отверстия. Сечение коробов 5 может быть переменным или постоянным в зависимости от физических свойств перемешиваемой жидкости. При этом выходные отверстия 7 коробов ориентированы вверх. Короба 8, закрепленные на концах лопастей 9 нижних импеллеров, расположенных в непосредственной близости от днища аппарата, выполнены выпуклыми вверх, а их выходные отверстия 7 ориентированы вниз в направлении периферийной области днища.

Аппарат работает следующим образом.

По мере заполнения суспензией корпуса 1 аппарата соответствующие яруса импеллеров, установленные на вращающемся валу 2, последовательно включаются в работу, что обеспечивает гомогенизацию компонентов жидкости во всем объеме. Набегающий поток суспензии (показан стрелками) через входные отверстия 6 проходит через короб 5, изменяя направление движения на вертикальное, поступает в объем аппарата через выходные отверстия 7. При этом увеличивается насосный эффект перемешивающего устройства, позволяющий снизить скорость вращения мешалки при том же качестве перемешивания суспензии.

Суспензия, проходящая через короба 8, закрепленные на лопастях 9 импеллеров нижнего яруса, выбрасывается из выходных отверстий 7 в виде затопленных струй в направлении к днищу аппарата. При этом вся кинетическая энергия их затрачивается на подъем твердых частиц, осевших на днище, и гомогенизацию их в объеме суспензии. Таким образом, исключаются отложения твердого материала на днище аппарата, повышается эффективность перемешивания суспензии при одновременном уменьшении затрат мощности. Кроме того, снижаются эксплуатационные и энергетические затраты на перемешивание суспензии.

Изобретение относится к оборудованию химических и гидрометаллургических производств и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходима интенсивная гомогенизация суспензии. Устройство состоит из цилиндрического корпуса, вала с приводом, импеллеров, расположенных на валу, вогнутых коробов с входными и выходными отверстиями, расположенных на концах лопастей импеллеров, и выпуклых коробов, установленных на концах лопастей нижнего импеллера, выходные отверстия которых ориентированы вниз. Заявляемая конструкция обеспечивает уменьшение энергетических и эксплуатационных затрат за счет использования энергии затопленных струй, формируемых перемешивающими устройствами, для предотвращения осаждения твердых частиц на днище аппарата. 1 ил.

Перемешивающее устройство, состоящее из корпуса с днищем, приводного вала с установленными на нем на различной высоте импеллерами, на концах которых закреплены изогнутые короба выпуклостью вниз с входными и выходными отверстиями, отличающееся тем, что в нижней части приводного вала дополнительно установлен импеллер с закрепленными на его концах изогнутыми коробами выпуклостью вверх, при этом их выходные отверстия ориентированы вниз и расположены в непосредственной близости от днища аппарата.