ЕМКОСТНОЙ АППАРАТ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2004 года по МПК B01F7/16 

Изобретение относится к устройствам для перемешивания и может быть использовано в химической и целлюлозно-бумажной промышленности для приготовления однородных суспензий.

Известен гидроразбиватель для обработки суспензии высокой концентрации [авт. св. №1602908, МКИ 7 D 21 В 1/34, опубл. 30.10.90, бюл. №40]. С целью увеличения производительности при работе с волокнистой массой высокой концентрации, устройство для регулирования зазора размещено между ротором и его приводным валом и выполнено в виде эксцентрика, закрепленного на приводном валу, и промежуточного вала, один конец которого закреплен на роторе, а другой установлен с возможностью контактирования с эксцентриком.

Однако указанное устройство обладает недостаточно высокой эффективностью при перемешивании волокнистой массы в силу следующих причин:

1) интенсивная циркуляция волокнистой массы с находящимся в ней распускаемым материалом имеет место в горизонтальной плоскости в пространстве, ограниченном прироторной областью. В оставшемся объеме гидроразбивателя по вертикали имеет место случайный характер движения волокнистой массы, что исключает в ванне вероятность организации гидродинамической картины работы аппарата с требуемой степенью циркуляции;

2) конструкция гидроразбивателя не позволяет кардинально оказывать посредством регулировки ее отдельных элементов влияние на движение волокнистой массы в ванне с целью достижения в минимальный промежуток времени одинаковой концентрации в любой, произвольно наперед выбранной, точке рабочего пространства аппарата.

Известно устройство для перемешивания суспензий, содержащее вертикальную емкость, перемешивающий орган в виде шнека, один конец которого шарнирно связан с приводом вращения [авт. св. №1574259, МКИ В 01 F 7/24, опубл. 30.06.90, бюл. №24].

Недостатками данного устройства является то, что в нем для перемешивания используется шнек цилиндрического типа, что естественным образом изменяет его воздействие на движущийся вниз поток волокнистой массы при возрастающей глубине ванны вертикальной емкости аппарата. В свою очередь, в результате взаимодействия потока, сходящего со шнека, с большим запасом кинетической энергии с восходящим потоком с меньшей энергией в пристенной области аппарата, имеет место существенное видоизменение гидродинамики движения волокнистой суспензии, снижающее эффективность эксплуатации устройства для перемешивания.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для приготовления суспензий [авт. св. №1139488, МКИ В 01 F 7/16, опубл. 15.02.85, бюл. №6]. С целью улучшения качества суспензии, в устройстве, содержащем вертикальную емкость с неподвижными направляющими лопастями, размещенными в донной части емкости, и расположенный в ней ротор, включающий корпус с лопастями, закрепленными по винтовой линии, ротор выполнен в виде прямого конуса и снабжен расположенным соосно под ним диском с криволинейными лопастями, при этом верхняя грань лопасти ротора выполнена под углом 45<α<135° и образует с ее поверхностью угол 30<β<90°. Емкость снабжена дополнительными ребрами, установленными по окружности цилиндрической части.

Недостатком данной конструкции является низкая интенсивность роспуска материалов, слабо эффективная организация потока в вертикальной цилиндрической емкости аппарата, а также весьма значительные удельные затраты энергии наряду с недостаточной гомогенностью приготовляемой волокнистой суспензии.

Изобретение решает следующие задачи: увеличения производительности и повышения качественных показателей обрабатываемой суспензии, что обеспечивает улучшение качества готового продукта.

Технический результат заключается в повышении кпд за счет снижения затрат на единицу выпускаемой продукции.

Указанный технический результат достигается тем, что в емкостном аппарате непрерывного действия, включающем корпус, загрузочное устройство целлюлозы, перемешивающее устройство в виде ротора шнекового типа с приводом, согласно изобретению корпус аппарата выполнен из двух частей, причем верхняя часть представляет тело вращения с образующей дугой радиуса равного диаметру ротора, а сопрягаемая с ней симметрично нижняя часть с образующей в виде нижнего участка параболы вида х²=2Ру.

На фиг.1 изображен емкостной аппарат непрерывного действия, состоящий из верхней и нижней частей; на фиг.2 - эпюры скоростей волокнистой суспензии.

Предлагаемый аппарат имеет корпус 1, в котором в нижней его части по оси установлен ротор шнекового типа 2. Ротор 2 крепится на вертикальном валу 3, который посредством ременной передачи, с помощью шкива 4, приводится в движение от электродвигателя постоянного тока (не показан). Крепление вертикального вала 3 выполнено в подшипниковом узле 5.

К основанию ротора шнекового типа 2 примыкает с зазором перфорированное ложное дно 6.

Для отвода получаемой в аппарате суспензии корпус под ложным дном имеет два патрубка 7. Сверху корпус снабжен люком для загрузки целлюлозы 8 с патрубком для подачи жидкости 9. Изнутри под загрузочным люком установлен кольцевой ороситель 10.

Корпус аппарата 1 выполнен из двух частей: верхняя часть представляет собой тело вращения с образующей дугой радиуса, равного диаметру ротора, а сопрягаемая с ней симметрично нижняя часть 11 по параболе вида x²=2Py.

Аппарат непрерывного действия работает следующим образом.

В корпус аппарата 1 предварительно подводится подача жидкости через кольцевой ороситель 10 до уровня шнекового ротора 2, отводящие патрубки 7 при этом закрыты. Затем производится включение электродвигателя постоянного тока и посредством ременной передачи вертикальный вал 3 с ротором 2 получает вращение.

После запуска аппарата в работу производится одновременно подача жидкости через ороситель 10 и целлюлозы через центральный люк 8.

Количество загружаемого сырья определяется выбранным модулем ванны. В зависимости от качества получаемой целлюлозы экспериментально подбирается количество оборотов ротора шнекового типа.

Затем открываются отводящие патрубки 7 для выпуска получаемой волокнистой смеси.

Целлюлоза попадает через люк для загрузки 8 в аппарат, смачивается смесью из оросителя 10 и затягивается в воронку, образованную ротором в смеси. Целлюлоза за счет интенсивного механического воздействия о тело и лопасти ротора шнекового типа и гидродинамических воздействий потоков высокой турбулентности в вертикальном зазоре ротор - корпус аппарата эффективно распускается.

Поднимающиеся потоки волокнистой суспензии ограничиваются верхней частью корпуса, выполненного телом вращения образующей дуги радиусом, равным диаметру ротора, что способствует выравниванию их по скорости и направлению по кратчайшему пути в затягивающую воронку, образованную ротором шнекового типа при вращении его в смеси.

Процесс роспуска целлюлозы интенсифицируется за счет отсутствия "мертвых" зон в придонной части корпуса, так как нижняя часть выполнена по параболе. В этом случае отсутствует безотрывное течение с малой степенью вихреобразования, что способствует выравниванию условий массообмена в этой зоне аппарата.

Получаемая целлюлоза проходит через перфорированное ложное дно 6, а затем через отводящие патрубки 7 направляется для дальнейшей обработки.

В предлагаемом аппарате увеличилась производительность за счет уменьшения времени пребывания исходных продуктов в аппарате в среднем на 5%. Но наиболее весомым является повышение качества получаемой целлюлозы, что выразилось в понижении количества нераспущенного остатка в экспериментальной пробе по сравнению с базовым вариантом (см. табл.).

Исследования, проведенные по замерам скоростей волокнистой суспензии на следующих подуровнях по высоте аппарата: первый - у сопряжения днища и обечайки корпуса; второй - на половине нижней части корпуса; третий - на границах нижней и верхней частях корпуса; четвертый - на половине верхней части, показали, что построенные эпюры скоростей являются приближенными к параболической зависимости (фиг.2).

Полученная гидродинамическая картина поведения волокнистой суспензии в полости корпуса аппарата является, как подтверждают анализы отобранных проб целлюлозы в указанных сечениях, оптимальны, что и явилось основанием для профилирования проточной части аппарата.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания и может быть использовано в химической и целлюлозно-бумажной промышленности для приготовления однородных суспензий. Технический результат заключается в повышении кпд за счет снижения затрат на единицу выпускаемой продукции. Для этого корпус аппарата выполнен из двух частей, причем верхняя часть представляет тело вращения с образующей дугой радиуса, равного диаметру ротора, а сопрягаемая с ней симметрично нижняя часть с образующей в виде нижнего участка параболы вида. х²=2Ру. 2 ил., 1 табл.

Емкостной аппарат непрерывного действия, включающий корпус, загрузочное устройство целлюлозы, перемешивающее устройство в виде ротора шнекового типа с приводом, отличающийся тем, что корпус аппарата выполнен из двух частей, причем верхняя часть представляет тело вращения с образующей дугой радиуса, равного диаметру ротора, а сопрягаемая с ней симметрично нижняя часть с образующей в виде нижнего участка параболы вида х²=2Ру.