Смеситель для обработки высоковязких сред Советский патент 1983 года по МПК B01F7/04 

I1 Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть ис пользовано при обработке высоковязких неньютоновских сред, например при растворении ксантогената целлюлозы в щелочи и гомогенизации виско зы в производстве синтетических во:локон. Известны смесители с осевым пере мещением обрабатываемой среды, содержащие закрепленные в корпусе оди или несколько подвижных дисков, че-редующихся с вращающимися на валу дисками. Прорези вращающихся дисков наклонены к оси так, что вход матер ала в прорезь смещен относительно 1выхода материала из прорези в напра лении вращения. Прорези неподвижных ди.сков имеют наклон в противополож1ную сторону 1 . ТЗднако при вращении вала происхо дит периодическое совмещение и перекрытие прорезей вращающихся и неподвижных дисков, что вызывает возникновение значительных пульсаций потребляемой мощности и, следовательно, требует установки привода повышенной мощности. Кроме того, конструктивное исполнение дисков радиальными не позволяет интенсифицировать проводимые процессы за сч перемешивания обрабатываемой среды |В радиальном направлении. Наиболее близким по технической сущности к предложенному смесителю является смеситель, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода среды, размещенные в нем чередующиеся статорные и рото ные лопасти и приводной вал С2 . В ЭТОМ аппарате вращающиеся радиальные лопасти, .чередующиеся с не подвижными, повернуты относительно друг друга на некоторый угол, например 18°. Этим достигается некоТо рое снижение амплитуды пульсаций потребляемой мощности, однако устра нить пульсации полностью не удается Общий недостаток известных смесителей заключается в конструктивной неп|1испособленности их для рбработки высоковязких сред с неньюто новскими свойствами, сдвиговые дефор мации ИДЯ которых являются предпочтительным средством при перемешиваЦелью изобретения является поаышение эффективности процесса смеше6усиления сдвиговых дефорния путем маций. Поставленная цель достигается тем . что в смесителе;-содержащем цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода среды, размещенные в нем чередующиеся статорные и роторные лопасти и приводной вал, соседние статорные лопасти выполнены в форме противоположно направленных спиралей Архимеда, а роторные лопасти снабжены установленными в средней части их рабочих плоскостей продольными ребрами. При этом отношение произведения длины роторных лопастей на их число к шагу спирали статорных лопас-. тей равно целому числу. На фиг.1 показан предлагаемый смеситель, общий вид; на фиг.2 и 3 - сечение- А-А на фиг.1 (при различных вариантах выполнения статорных лопастей); на фиг. - схематическое изображение направления движущегося в смесителе потока. Смеситель содержит цилиндрический корпус t с патрубками 2 и 3 входа и выхода обрабатываемой среды. Соосно корпусу 1 установлен приводной вал k с роторными лопастями 5Лопасти 5 чередуются в осевом направлении с закрепленными в корпусе 1 статорными лопастями 6 и 7. Роторные лопасти 5 выполнены из листового С полосового )материала и прикрепле;ны к валу через разъемную ступицу 8, 8 средней части рабочей плоскости роторных лопастей 5 по всей радиальной длине прикреплены (приварены) продольные ребра 9, разделяющие рабочую плоскость лопастей 5 на две зоны. Лопасти 5 и ребра 9 образуют Т-образное (тавровое , жесткое соединение. Одинаковые по конструкции статор ные лопасти 6 и 7 выполнены также из листового ( полосового } материала в форме спиралей Архимеда. В сме сителе лопасти 6 относительно сосед них в осевом направлении лопастей 7 повернуты на 180®(перевернуты )и . имеют противоположные, т.е. левое и правое, направления (фиг.2). Шаг спиралей, выбран таким, чтобы произведение длины роторной лопасти на число роторных лопастей, деленное на шаг спирали, было равно целому числу. Под шагом спиралей понимается приращение расстояния точек спирали от ценГра, соответствующее одному полному обороту спирали.

Благодаря такому выбору шага каждая лопасть ротора постоянно взаимодействует с определенным количество лопастей статора, например с одной ( фиг.2 ). Выходя из взаимодействия с одной лопастью статора, лопасть ротора тут же начинает входить во взаимодействие со следующей по ходу вращения лопастью статора. Таким образрм, выбранный шаг спиралей статорных лопастей может обеспечивать постоянное взаимодействие с любым постоянным числом лопастей ротора, например с двумя (фиг.ЗЛ тремя, четырьмя и т.д.

Смеситель работает следующим орразом.

Обрабатываемая высоковязкая среда насосом подается через патрубок 2 внутрь корпуса 1 смесителя. При вращении вала и закрепленных наv нем роторных лопастей 5 среда с rioступательным движением вдоль оси вал перемещается также в радиальном направлении. Ребра $ роторных лопастей 5 являются границей двух разнонаправленных потоков. В зоне одних статорных лопастей б материал перемещается от центра к периферии,а в другой, соседней зоне лопастей 7,

наоборот, от периферии к-центру. Помимо указанных перемещений высоковязкая среда с неныотоновскими свойствами, например раствор синтетического каучука или вискоза, постоянно испытывает сдвиговые деформации, существенно способствующие контакту взаимодействующих фаз. Все перечисленные гидродинамические и механические воздействия на обрабатываемую среду способствуют более эффективному ее перемешиванию, повышению гомогенности и, а итоге, улучшению качест,ва конечного продукта. В свЪю очередь, вязкостные свойства неньютоновских сред снижают центробежный эффект и тем самым способствуют организации радиальных разнонаправленных потоков.

Лопасти ротора, находясь в постоянном взаимодействии с определенным числом лопастей статора, создают постоянное во времени сопротивление вращению вала, что обеспечивает постоянство крутящего момента на валу и постоянную во времени амплитуду пульсаций потребляемой мощности.Это позволяет применять даигатель меньшей мощности, что экономит потребление электроэнергии без снижения качества конечного продукта.

1036356

АА

/j-;, .1

.З

1. СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОВЯЗКИХ СРЕД, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода среды, размещенные в нем чередующиеся статорные и роторные лопасти и приводной вал, отличающийся тем, что,с. целью повышения эффективности процесса смешения путем усиления сдвиговых деформаций, соседние статорные лопасти выполненыв форме противоположно, направленных спиралей. Архимеда, а роторные лопасти снабжены установленными в средней части их рабочих плоскостей продольными ребрами.. 2. Смеситель;, по п.1, о т л ао щ и и с я тем, что отношение про-изведения длины роторных лопастей на их число к шагу спирали статррных о S лопастей равно целому числу. ОЭ 05 оэ ел CD