Реактор с многорядными мешалками Российский патент 2023 года по МПК B01F27/93 B01F27/90 

Изобретение относится к аппаратам емкостного типа, предназначенным для проведения химических реакций, а также тепло- и массообменных процессов, в которых требуется создание однородного поля концентраций и температур во всем объеме перемешиваемой среды при рациональных затратах мощности.

Известен реактор с многорядными мешалками для обработки жидких сред [Авторское свидетельство СССР N 1666171, МПК B01F 7/17, опубл. 1991], содержащий вертикальный корпус с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, винтовые отражательные элементы, вращающийся центральный вал с мешалками.

Недостатками данного реактора являются недостаточное качество перемешивания.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является реактор с многорядными мешалками [Патент РФ №2781333, МПК B01F 27/03, B01F 27/90, опубл. 11.10.2022], содержащий вертикальный корпус с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, отражательные элементы, вращающийся центральный вал с мешалками, которые выполнены в виде горизонтальных дисков с лопастями, на нижней мешалке лопасти установлены с обеих сторон диска, а на вышерасположенных мешалках только с верхней стороны дисков. На центральном валу между мешалками размещены дополнительные мешалки, выполненные в виде перфорированных дисков с закрепленными на периферии лопастями треугольной формы, причем соединение дополнительных мешалок с центральным валом подвижное - с возможностью относительного вращения, а отражательные элементы выполнены в виде полых усеченных конусов, установленных большими основаниями вниз, и размещены соосно вертикальному корпусу, напротив дополнительных мешалок.

Недостатками данного реактора являются недостаточное качество перемешивания.

Техническим результатом данного изобретения является создание реактора с многорядными мешалками, имеющего высокое качество перемешивания.

Технический результат достигается тем, что предлагается реактор с многорядными мешалками, содержащий вертикальный корпус с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, отражательные элементы, вращающийся центральный вал с мешалками, которые выполнены в виде горизонтальных дисков с лопастями, на нижней мешалке лопасти установлены с обеих сторон диска, а на вышерасположенных мешалках только с верхней стороны дисков, на центральном валу между мешалками размещены дополнительные мешалки, выполненные в виде перфорированных дисков с закрепленными на периферии лопастями треугольной формы, причем соединение дополнительных мешалок с центральным валом подвижное - с возможностью относительного вращения, к внутренней поверхности вертикального корпуса прикреплены отражательные элементы.

Отличительными конструктивными признаками предлагаемого изобретения является то, что лопасти треугольной формы расположены под углом к поверхности перфорированных дисков, имеют на своей поверхности сквозные отверстия, а на верхней стороне - впадины, между дополнительными мешалками и мешалками на поверхности корпуса установлены дополнительные отражательные элементы, выполненные в виде чередующихся в окружном направлении квадратных пластин и штырей, причем штыри изготовлены из эластичного материала.

На фиг.1 показана схема реактора с многорядными мешалками.

На фиг.2 представлен вид А.

На фиг.3 показана схема расположения чередующихся в окружном направлении пластин и штырей.

На фиг 4 изображен вид Б (увеличено).

Реактор с многорядными мешалками, содержит вертикальный корпус 1 с патрубками для ввода исходных компонентов 2 и вывода готового продукта 3, отражательные элементы 4, вращающийся центральный вал 5 с мешалками, которые выполнены в виде горизонтальных дисков 6 с лопастями 7. На нижней мешалке лопасти 7 установлены с обеих сторон диска 6, а на вышерасположенных мешалках только с верхней стороны дисков 6. На центральном валу 5, между мешалками размещены дополнительные мешалки, выполненные в виде перфорированных дисков 8 с закрепленными на периферии лопастями 9 треугольной формы, причем соединение дополнительных мешалок с центральным валом 5 подвижное - с возможностью относительного вращения.

Лопасти 9 треугольной формы расположены под углом к поверхности перфорированных дисков 8, имеют на своей поверхности сквозные отверстия 10, а на верхней стороне - впадины 11.

К внутренней поверхности вертикального корпуса 1 между дополнительными мешалками и мешалками установлены дополнительные отражательные элементы, выполненные в виде чередующихся в окружном направлении квадратных пластин 12 и штырей 13, причем штыри изготовлены из эластичного материала.

Реактор с многорядными мешалками работает следующим образом.

Реагенты поступают через патрубок для ввода исходных компонентов 2 во внутренний объем вертикального корпуса 1 и интенсивно перемешиваются за счет воздействия на них вращающегося центрального вала 5 с мешалками и дополнительными мешалками. Происходит химическая реакция. Продукты реакции выводятся через патрубок вывода готового продукта 3.

При вращении центрального вала 5 с жестко закрепленными на нем мешалками, представляющими собой горизонтальные диски 6 с лопастями 7, происходит направление жидкостей (реагентов) в осевом и радиальном направлениях, что приводит к интенсивной циркуляции обрабатываемой среды, обеспечивая при этом ее эффективное перемешивание и диспергирование.

За счет того, что на нижней мешалке лопасти 7 установлены с обеих сторон диска 6, удается предотвратить образование застойных зон в нижней части корпуса 1.

Размещение вышерасположенных мешалках лопастей 7 только с верхней стороны дисков 6 позволяет интенсифицировать восходящие потоки жидкости в пристеночной области корпуса 1.

Для интенсификации процесса перемешивания на центральном валу 5, между мешалками (горизонтальных дисков 6 с лопастями 7) размещены дополнительные мешалки, выполненные в виде перфорированных дисков 8 с закрепленными на периферии лопастями треугольной формы 9. Наличие на дисках 8 отверстий 10 позволяет организовать перетоки жидкостей через диски 8, что также способствует интенсивности перемешивания.

Подвижное (с возможностью относительного вращения) соединение дополнительных мешалок (перфорированных дисков 8 с закрепленными на периферии лопастями треугольной формы 9) с центральным валом 5 обеспечивает отличную от мешалок, жестко закрепленных на центральном валу, 5 угловую скорость, которая в процессе работы может постоянно изменяться. Вращение дополнительных мешалок происходит от потоков жидкой среды внутри корпуса 1. Это также способствует повышению качества перемешивания.

За счет того, что отражательные элементы 4 размещены соосно вертикальному корпусу 5, напротив дополнительных мешалок, отбрасываемые на них потоки жидкости отражаются и направляются в зоны вращающихся мешалок (горизонтальных дисков 6 с лопастями 7). Здесь происходит многократное интенсивное дробление и слияние потоков, что повышает качество перемешивания.

Благодаря тому, что лопасти 9 треугольной формы расположены под углом к поверхности перфорированных дисков 8, имеют на своей поверхности сквозные отверстия 10, а на верхней стороне - впадины 11 происходит интенсивное разнонаправленное воздействие на потоки, а расположение лопастей 9 под углом к поверхности перфорированных дисков 8 формирует дополнительные осевые потоки, что способствует лучшему перемешиванию.

Отверстия 10 обеспечивают переток части жидкости через них, а впадины 11 изменение направления и формы потоков сверху и снизу лопастей 9, что повышает хаотизацию и улучшает перемешивание.

За счет того, что на внутренней поверхности вертикального корпуса 1, между дополнительными мешалками и мешалками, установлены дополнительные отражательные элементы, выполненные в виде чередующихся в окружном направлении квадратных пластин 12 и штырей 13, причем штыри изготовлены из эластичного материала обеспечивается интенсивное перераспределение потоков, создаваемых мешалками, их многократное разрушение и слияние.

Квадратная форма пластин 12 обеспечивает торможение потоков с последующим обтеканием с разных сторон, что способствует улучшению перемешивания.

Выполнение штырей 13 из эластичного материала приводит к их множественным деформациям, что также повышает качество смешения за счет разнонаправленного воздействия на материалы.

Предлагаемая конструкция реактор с многорядными мешалками, позволяет обеспечить высокое качество перемешивания.

Изобретение относится к аппаратам емкостного типа, предназначенным для проведения химических реакций, а также тепло- и массообменных процессов, в которых требуется создание однородного поля концентраций и температур во всем объеме перемешиваемой среды при рациональных затратах мощности. Реактор с многорядными мешалками содержит вертикальный корпус с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, отражательные элементы, вращающийся центральный вал с мешалками, которые выполнены в виде горизонтальных дисков с лопастями, на нижней мешалке лопасти установлены с обеих сторон диска, а на вышерасположенных мешалках только с верхней стороны дисков, на центральном валу между мешалками размещены дополнительные мешалки, выполненные в виде перфорированных дисков с закрепленными на периферии лопастями треугольной формы, причем соединение дополнительных мешалок с центральным валом подвижное - с возможностью относительного вращения, к внутренней поверхности вертикального корпуса прикреплены отражательные элементы. Лопасти треугольной формы расположены под углом к поверхности перфорированных дисков и имеют на своей поверхности сквозные отверстия, а на верхней стороне - впадины, между дополнительными мешалками и мешалками на поверхности корпуса установлены дополнительные отражательные элементы, выполненные в виде чередующихся в окружном направлении квадратных пластин и штырей, причем штыри изготовлены из эластичного материала. Технический результат изобретения - обеспечение высокого качества перемешивания. 4 ил.

Реактор с многорядными мешалками, содержащий вертикальный корпус с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, отражательные элементы, вращающийся центральный вал с мешалками, которые выполнены в виде горизонтальных дисков с лопастями, на нижней мешалке лопасти установлены с обеих сторон диска, а на вышерасположенных мешалках только с верхней стороны дисков, на центральном валу между мешалками размещены дополнительные мешалки, выполненные в виде перфорированных дисков с закрепленными на периферии лопастями треугольной формы, причем соединение дополнительных мешалок с центральным валом подвижное - с возможностью относительного вращения, к внутренней поверхности вертикального корпуса прикреплены отражательные элементы, отличающийся тем, что лопасти треугольной формы расположены под углом к поверхности перфорированных дисков и имеют на своей поверхности сквозные отверстия, а на верхней стороне - впадины, между дополнительными мешалками и мешалками на поверхности корпуса установлены дополнительные отражательные элементы, выполненные в виде чередующихся в окружном направлении квадратных пластин и штырей, причем штыри изготовлены из эластичного материала.