ДИСПЕРГАТОР Российский патент 2001 года по МПК B01F7/16 B01F7/18 

Изобретение относится к аппаратам для осуществления процессов перемешивания и диспергирования, тепло- и массообмена, проведения химических реакций в гомогенных и гетерогенных системах, основным компонентом которых является жидкость, и может быть использовано в химико-фармацевтической промышленности, при изготовлении косметических средств, в пищевой, лакокрасочной, химической промышленности, в других отраслях.

Известен диспергатор, содержащий корпус в виде перевернутого стакана с вертикальной винтовой мешалкой, которая расположена в цилиндрической трубе с перепускными окнами в верхней части, имеющей высоту, большую в сравнении с высотой корпуса, см. патент США N 3137481, по классу B 01 F 5/12, 1964.

Недостатком устройства является его невысокая производительность.

Известен также диспергатор, содержащий цилиндрическую циркуляционную трубу с перепускными окнами в верхней части, в которой размещены две мешалки: винтовая - на нижнем конце вала и фрезерная, расположенная на валу несколько выше винтовой мешалки; фрезерная мешалка имеет сквозные отверстия и зубцы по краю, имеющие угол наклона к оси вала 10-90^o; в верхней части трубы имеется отбойное устройство, на котором закреплен стакан, см. патент Российской Федерации N 2048874 по классу 6 B 01 F 7/18.

Данное устройство имеет недостаточную производительность ввиду того, что его конструкция не обеспечивает необходимую скорость перемещения и диспергирования твердых частиц, имеющих плотность, превышающую плотность жидкой фазы; кроме того, имеет место интенсивная вторичная циркуляция рабочей среды между лопастной и фрезерной мешалками, что снижает производительность устройства.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения производительности диспергатора.

Согласно изобретению в диспергаторе, содержащем вертикальную цилиндрическую трубу, в которой размещен вал с двумя мешалками, одна их которых лопастная, а другая - фрезерная, фрезерная мешалка расположена на нижнем конце вала, при этом расстояние h между лопастной и фрезерной мешалками составляет h= 0,7-1,1d_л, где d_л - диаметр лопастной мешалки; диаметр d_л лопастной мешалки может превышать в 1,4-1,6 раза диаметр d_ф фрезерной мешалки.

Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленному изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает появление важных новых свойств объекта, заключающихся в том, что обеспечивается прохождение практически всей рабочей среды через зону диспергирования и значительно уменьшается вторичная циркуляция в пространстве между лопастной и фрезерной мешалками.

Указанные обстоятельства обеспечивают существенное повышение производительности диспергатора.

Заявителем не выявлены какие-либо источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, что позволяет, по мнению заявителя, сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - устройство в продольном разрезе;
на фиг. 2 - разрез I-I на фиг. 1 в увеличенном масштабе;
на фиг. 3 - вид по стрелке А на фиг. 2;
на фиг. 4 - вариант по п.2 формулы изобретения.

Диспергатор содержит вертикальную цилиндрическую трубу 1, являющуюся направляющим аппаратом. Труба 1 посредством крепежных элементов 2 прикреплена к стакану 3, который сопряжен со стойкой 4, соединенной с электрическим двигателем 5. Вал 6 двигателя 5 проходит через стакан 3 и цилиндрическую трубу 1. На нижнем конце вала 6 расположена фрезерная мешалка 7. Выше фрезерной мешалки 7 на расстоянии "h" расположена лопастная мешалка 8. Расстояние между мешалками составляет h=0,7-1,1d_л, где d_л - диаметр лопастной мешалки 8. При h<0,7d_л скорость диспергирования недостаточна, при h>1,1d_л резко увеличивается вторичная циркуляция между мешалками, что снижает производительность диспергатора.

В изображенном на фиг. 4 варианте диаметр лопастной мешалки в 1,4-1,6 раза превышает диаметр фрезерной мешалки, что позволяет несколько увеличить производительность устройства.

Диспергатор работает следующим образом.

Диспергатор погружают в емкость с жидкой смесью таким образом, что часть стакана 3 находится ниже уровня жидкой смеси. Вал 6 вращается по часовой стрелке, жидкая смесь поступает из емкости между крепежными элементами 2, сначала к лопастной мешалке 8, затем - к фрезерной мешалке 7, при этом находящиеся в жидкой смеси частицы интенсивно перемешиваются и диспергируются. Для интенсификации процесса возможно размещение на валу нескольких лопастных и/или фрезерных мешалок. В конкретном примере использован асинхронный электродвигатель обдуваемого исполнения, мощность - 0,55 кВт, напряжение питания - 220 В. Рабочая среда может быть нейтральной, агрессивной, пожаро- и взрывоопасной, токсичной; могут перемешиваться эмульсии, газожидкостные смеси или суспензии с объемной концентрацией твердой фазы не более 30%; динамическая вязкость - до 5 Па•с; плотность - до 2000 кг/м³; температура - от -30 до +250^oC.

Емкость с жидкой смесью может быть соответственно открытой или герметично закрытой, снабжена различными теплообменными элементами и средствами для установки (опорами).

Диспергатор может быть изготовлен в заводских условиях с использованием обычного оборудования и конструкционных материалов, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к аппаратам для осуществления процессов перемешивания и диспергирования, тепло- и массообмена, проведения химических реакций в гомогенных и гетерогенных системах, основным компонентом которых является жидкость, и может быть использовано в химико-фармацевтической промышленности, при изготовлении косметических средств, пищевой, лакокрасочной, химической промышленности, в других отраслях. В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения производительности диспергатора. Диспергатор содержит вертикальную цилиндрическую трубу, в которой размещен вал с двумя мешалками, одна из которых лопастная, а другая - фрезерная, фрезерная мешалка расположена на нижнем конце вала, при этом расстояние h между лопастной и фрезерной мешалками составляет h = 0,7 - 1,1d_л, где d_л - диаметр лопастной мешалки. Диаметр d_л лопастной мешалки может превышать в 1,4 - 1,6 раза диаметр d_ф фрезерной мешалки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Диспергатор, содержащий вертикальную цилиндрическую трубу, в которой размещен вал с двумя мешалками, одна из которых лопастная, а другая - фрезерная, отличающийся тем, что фрезерная мешалка расположена на нижнем конце вала, при этом расстояние h между лопастной и фрезерной мешалками составляет h=0,7-1,1d_л, где d_л - диаметр лопастной мешалки. 2. Диспергатор по п.1, отличающийся тем, что диаметр d_л лопастной мешалки превышает в 1,4-1,6 раза диаметр d_ф фрезерной мешалки.