ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2016 года по МПК B01F7/16 B01F7/22 

Изобретение относится к устройствам для перемешивания маловязких суспензий и эмульсий в осесимметричных емкостях.

Известны пропеллерные мешалки с диффузорами (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971. - 784 с.), содержащие корпус с размещенным в нем диффузором, внутри которого установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем всасывающими элементами. Основным недостатком данной мешалки является то, что она не обеспечивает эффективного перемешивания и теплообмена, что затрудняет проведение технологических процессов в заданных условиях.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемому изобретению является перемешивающее устройство Максимова Н.П. (Авторское свидетельство СССР №850193, 1981), прототип, содержащее корпус с размещенным в нем диффузором со сквозными отверстиями в средней части, внутри которого установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем отражателем и всасывающими элементами, смонтированными в верхней и нижней цилиндрических горловинах диффузора. Основным недостатком данного перемешивающего устройства является то, что активной зоной перемешивания является только его центральная часть, а ее периферия выполняет, в основном, только транспортные функции.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов в осесимметричных емкостях.

Решение указанной задачи достигается тем, что диаметр диффузора в средней части больше диаметра его горловин, образующая диффузора в средней его части представляет собой правильную трапецию, цилиндрическо-конические поверхности диффузора выполнены со сквозными отверстиями, суммарная площадь которых меньше суммарной площади верхней и нижней горловин.

На фиг. 1 изображен общий вид перемешивающего устройства.

Перемешивающее устройство содержит корпус 1 с крышкой 2 и теплообменной рубашкой 3. На крышке корпуса установлен привод 4 перемешивающего устройства с валом 5. На валу 5 закреплены всасывающие пропеллеры 6, 7 и перфорированный отражатель 8. Между внутренней стенкой корпуса 1 и валом 5 смонтирован перфорированный цилиндрическо-конический диффузор 9. Всасывающие пропеллеры 6, 7 размещены в верхней 10 и нижней 11 цилиндрических горловинах диффузора. Диаметр цилиндрической части диффузора больше диаметра его горловин 10, 11. Образующая диффузора представляет собой правильную трапецию. Суммарная площадь отверстий в цилиндрическо-конической части диффузора меньше суммарной площади верхней и его нижней горловин. Диффузор установлен в корпусе с помощью кронштейнов 12. Корпус перемешивающего устройства снабжен загрузочным 13 и разгрузочным 14 патрубками, патрубками для ввода 15 и вывода 16 теплоносителя.

Устройство для перемешивания жидкостей работает следующим образом.

За счет вращения всасывающих пропеллеров 6, 7 подлежащая перемешиванию жидкость движется внутри диффузора 9 встречными вращающимися потоками, которые ударяются в верхнюю и нижнюю поверхности отражателя 8 и внутреннюю поверхность диффузора 9. На выходе из отверстий скорость потоков жидкости возрастает, и они ударяются между собой и о жидкость, находящуюся в межтрубном пространстве. Совокупность таких воздействий (удар, кавитация) на жидкость (дисперсию или эмульсию) приводит к интенсивному диспергированию и смешению компонентов с образованием гомогенной структуры. Далее часть жидкости движется в межтрубном пространстве вверх, другая часть - вниз. За счет этого осуществляется принудительная циркуляция жидкости.

Такая организация движения потоков жидкости обеспечивает эффективное радиальное и осевое ее перемешивание.

Применение предлагаемого устройства позволит эффективно перемешивать маловязкие суспензии и эмульсии в осесимметричных емкостях.

Предварительные испытания по эффективности работы перемешивающего устройства проведены при приготовлении водной суспензии (водоэмульсионной краски) на основе двуокиси титана (марки Sum TITAN R-204) с размером частиц, не превышающих 5 мкм, и кальцита (марки RM-5) с размером частиц, не превышающих 30 мкм, для трех соотношений площадей отверстий перфорации и горловин диффузора.

Перемешивающее устройство выполнено в соответствии с фиг. 1 и имело следующие технические характеристики:

Внутренний диаметр корпуса 0,55 м Высота корпуса 0,72 м Диаметр цилиндрической части диффузора 0,2 м Высота цилиндрической части диффузора 0,1 м Уклон конуса конической части диффузора 45° Диаметр горловин диффузора 0,1 м Суммарная площадь отверстий диффузора 1,3×10⁴ мм²   1,2×10⁴ мм²   1,1×10⁴ мм² Число отверстий диффузора 1900   1800   1600

Соотношение площадей отверстий перфорации и горловин диффузора

1:1,1;

1:1,2;

1:1,3.

Мощность привода 7,5 кВт Объем загрузки корпуса 0,12 м Частота вращения вала 0…1500 об/мин

Диффузор для опытов использовался с цилиндрическими отверстиями или квадратными, выполненными с использованием сетки 6 меш (по стандарту BSS).

Установлено, что достижение заданного качества водоэмульсионной краски (коэффициента неоднородности, степени дезагрегации вторичных структур частиц красителей) в предлагаемом техническом решении происходит в два, три раза быстрей, чем в аналоге и прототипе при равных энергетических затратах.

Указанные преимущества предлагаемого устройства для перемешивания жидкостей, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью конструктивных элементов.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания маловязких суспензий и эмульсий в осесимметричных емкостях. Перемешивающее устройство содержит корпус с размещенным в нем диффузором со сквозными отверстиями в средней части, внутри которого установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем отражателем и всасывающими элементами, смонтированными в верхней и нижней цилиндрических горловинах диффузора, диаметр диффузора в средней части больше диаметра его горловин, образующая диффузора в средней его части представляет собой правильную трапецию, цилиндрическо-конические поверхности диффузора выполнены со сквозными отверстиями, суммарная площадь которых меньше суммарной площади верхней и нижней горловин. Изобретение обеспечивает эффективное перемешивание маловязких суспензий и эмульсий в осесимметричных емкостях. 1 ил.

Перемешивающее устройство, содержащее корпус с размещенным в нем диффузором со сквозными отверстиями в средней части, внутри которого установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем отражателем и всасывающими элементами, смонтированными в верхней и нижней цилиндрических горловинах диффузора, отличающееся тем, что диаметр диффузора в средней части больше диаметра его горловин, образующая диффузора в средней его части представляет собой правильную трапецию, цилиндрическо-конические поверхности диффузора выполнены со сквозными отверстиями, суммарная площадь которых меньше суммарной площади верхней и нижней горловин.