Смесительное устройство Советский патент 1984 года по МПК B01F13/02 

1 Изобретение относится к установка для приготовления растворов и смесей и может применяться в химической, пищевой промьшшенности, промышленности стройматериалов и други отраслях народного хозяйства. Известен смеситель, содержа1ций внешнюю и внутреннюю емкости, сообщающиеся между собой посредством от верстия в нижней части внутренней емкости и трубопроводов подвода и отвода газа, причем трубопровод под вода газа разм-.щен по центру нижней части смесителя, а внешняя ем кость снабжена колпаком-распределите лем с отверстием для подачи газа во внутреннюю и внешнюю емкости, установленным над трубопроводом подвода газа и под отверстием в нижней части внутренней емкости. В данном устройстве перемешивание осуществляется путем интенсивно го локализованного барботирования всей массы компонентов и одновремен ного многократного перемещения их и внешней емкости во внутреннюю и обратно при помощи части сжатого газа совершившего барботирование. Реверсированное перемещение компонентов осуществляется путем поочередного переключения кранов, расположенных на трубопроводах, соединяющих обе е кости, причем переключение кранов происходит по сигналам датчиков уро ней, находящихся внутри емкостей lj Недостатки данного устройства необходимость применения различных видов датчиков уровня в зависимости от типа перемешиваемых компонентов, использование дополнительной энергии для питания датчиков и исполнительных устройств управления кранами. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является смесительное устройство, содержащее внешнюю и внутреннюю емкости, сообщающиеся между собой в нижней части и соединенные трубопроводами с клапа нами управления, снабженными приводом и сообщенными с источником ежа того газа. В данном устройстве перемешивание осуществляется путем поочередной подачи сжатого газа в одну из емкостей, обеспечивая тем самым перепад давлений в емкостях, что,в свою оче редь, способствует перемещению пере775мешиваемых компонентов туда и ооратно по периметру основания внутренней емкости. Разница давлений в емкостях регулируется по времени( Недостатками указанного устройства являются необходимость использования средств слежения по времени или применение какого-либо средства для переключения соленоидных клапанов, наличие дополнительного вида энергии для привода этих клапанов. Кроме того, клапаны подобного типа очень чувствительны к агрессивным средам. Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства. Указанная цель достигается тем, что в смесительном устройстве, содержащем внешнюю и внутреннюю емкости, сообщающиеся между собой в нижней части и соединенные трубопроводами с клапанами управления, снабженными приводом и сообщенными с источником сжатого газа, привод выполнен в виде коромысла, снабженного направляющей с грузом, установленным в ней с возможностью свободного перемещения, и сообщающимися между собой камерами, размещенными на концах коромысла и соединенными трубопроводами с клапанами. Смесительное устройство дополнительно снабжено колпаком с прорезями на периферии, установленным в нижней части внутренней емкости, при этом нижний край внутренней емкости выполнен с выступами, размещенными в прорезях колпака. Кроме того, каждый клапан включает корпус в виде вертикального тройника, расположенную в нем кольцевую мембрану, закрепленную между двумя подпружиненными тарелками, одна из которых глухая, а другая выполнена с отводящим штуцером, при этом отводящий штуцер размещен в нижнем отверстии тройника и соединен с соответствующей камерой на коромысле, верхнее отверстие тройника соединено с источником сжатого газа, а среднее отверстие - с соответствующей емкостью смесителя. Тарелки с отводящими щтуцерами кинематически связаны с коромыслом. В предлагаемой.установке отсуттвует необходимость применения датиков обратной связи, имеется возожность использовать минимальное коичество энергии сжатого газа на управление процессом перемешивания, а также эффективность перемешивания повьшается за счет противоточного движения потоков компонентов при передавливании их из одной емкости в другую. На фиг.1 показано устройство в одном из крайних положений, продольный разрез; на фиг.2 - то же, в другом крайнем положении; на фиг.З - вы носной элемент, узел 1 на фиг.1; н.а фиг.4 - разрез А-А на фиг.З; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.З; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.1. Устройство состоит из смесителя 1, разделенного внутренней оболочкой 2 на две равные по объему и сообщающиеся между собой емкости 3 и 4 через проходы 5 и смесительную полость 6. Проходы 5 образуются от сопряжения пазов 7 и выступов 8, рас положенных по нижнему краю внутренней емкости 4, с выступами 9 и прорезями 10 колпака 11 обтекаемой формы. Колпак 11 выступами 9 сопрягается с полукруглым днищем 12. Постоянно питаемый сжатым газом тройник через клапаны 14 соединяется с емкостями 3 и 4 смесителя 1 через тан генциально расположенные входные отверстия трубопроводов 15 и 16. За грузочное отверстие емкости 4 закры вается крышкой 17. Корпусом клапана 14 служит тройник 18 с ввернутыми в него с двух сторон втулками 19 и 20, между внут ренними торцами которых перемещаетс кольцевая эластичная напорная мембр на 21, зажатая винтами между двумя тарелками 22 и 23, распертыми пружин ми 24 и 25. Тарелки 22 выполнены глухими, а тарелки 23 снабжены отво дящими штуцерами с гибкими трубопро водами 26 и 27, по которым через вентили 28 и 29 и через пазы 30 на тарелках 22 и 23 поступает питание к камерам 31 и 32, закрепленным на коромьюле 33. На отводящих штуцерах тарелок 23 закреплены пальць 34 с роликами 35. Камеры 31 и 32 сообщаются между соб по трубопроводу 36 и соединяются н правляющей 37, по которой перемещается груз 38. Коромысло 33 через закрепленные на нем пальцы 39-42, воздействуя на кривошипы 43 и 44 и шатуны 45 и 46, приводит в движение водило 47, которое переводит клапа754ны 14 из одного положения в другое. Коромысло33 и водило 47 вращаются относительно оси 48,установленной на раме 49. Крайние положения кривошипов 43 и 44 фиксируются регулируемыми упорами 50 и 51. Камеры 31 и 32 на по ловину заполняют текучей жидкостью 52 больщой плотности. Устройство работает следующим образом. При снятой крышке 17 в емкость 4 смесителя t -загружают перемешиваемые реагенты на половину объема смесителя 1. Крьшпса 17 плотно закрывается, открывается вентиль (не показан), через который сжатый газ поступает в тройник 13. На фиг.1 показано положение, занимаемое перемешиваемыми реагентами, а также положение клапанов 14 и водила 47, зафиксированного кривошипом 43 и шатуном 45, когда груз 38 по направляющей 37 переместился КЗ правого положения в левое после вытеснения всей жидкости 52 из камеры 32 по трубопроводу 36 в кямеРУ 31. Сжатый газ из тройника 13 поступает в левый и правый клапаны 14 (фиг.З), у левого клапана 14 мембрана 21 перекрывает выход .сжатого газа из полости тройника 18 в атмосферу через втулку 20, обеспечивая питание сжатым газом емкости 4 смесителя 1 через трубопровод -16 и открывает выход сжатого газа из камеры 32 в атмосферу через вентиль 29. трубопровод 26 и пазы 30 тарелки 23. У правого клапана 14 (фиг.З) мембрана 21 перекрывает проход сжатого газа в трубопровод 15 через полость корпуса 18, соединяет емкость 3 смесителя 1 с атмосфероу по трубопроводу 15 и втулке 20 и обеспечивает подачу сжатого газа в камеру 31 через пазы 30 тарелки 22, отверстие в мембране 21 и отверстие в тарелке 23 по трубопроводу 27 с вентилем 28. Через левый клапан 14, трубопровод 16 сжатьй газ поступает в емкость 4 смесителя 1, вытесняя из нее перемешиваемые реагенты через смесительную полость 6 и прохопы 5 в .емкость 3 смесителя 1, а газ,заполнив ший емкость 3. выхолит из нее по в правый клапан 14 трубопроводу 15 в атмосферу. При передавлйвании перемешиваемых реагентов из емкости 4 в емS10кость 3 смесителя 1 через смесительную полость 6 и проходы 5 происходит расчленение общей массы реагентов на отдельные потоки с движением их навстречу друг другу, следствием этого является интенсивное переме шивание (растворение) реагентов. Кроме того, тангенииааьное расположение входного отверстия трубопро вода 16 в верхней части емкости 4 сн сителя 1 позволяет закручивать, перемешиваемые (pacтвopяe ыe) реагенты относительно вертикальной оси емкости 4, ликвидируя мертвые зоны на выступах 8 и 9 внутренней оболочки 2 и колпака 11, и способствует до полнительному перемешиванию реагентов. Одновременно от правого клапана 14 по пазам 30 тарелки 22 через цен ральное отверстие мембраны 21 и отве стие тарелки 23 по трубопроводу 27 через вентиль 28 сжатый газ заполняет камеру 31, вытесняя из нее жидкость 52 по трубопроводу 36 в каме- ру 32, а газ, заполнивший камеру 32, по трубопроводу 26 через вентиль 29 и через отверстие в тарелке 23 левого клапана 14 через пазы 30 тарелки 23 выходит в атмосферу. Для обеспечения полного заполнения емкости 3 смесителя 1 перемешиваемыми реагентами, выдавливаемыми из емкости 4, при одновременном передавливании всей жидкости 52 из камеры 31 по трубопроводу 36 в камеру 32, изме няют проходы трубопроводов 26, 27 вентилями 28 и 29. Когда таким образом все реагенты из емкости 4 смесителя 1 переместятся в емкость 3 смесителя 1, проходя через смесительную полость 6 и проходы 5 и подвергаясь одновременно закручиванию от входного потока сжатого газа, а жидкость 52 из камеры 31 передавится по трубопроводу 36 . в камеру 32, коромысло 33, вращаясь по часовой стрелке относительно оси 48, пальцем 40 выведет из мертво го положения кривошип 43 и шатун 45, кинематически.связанные с водилом 47 Водило 47, связанное через пальцы 34 и ролики 35 с тарелками 23 клапанов 14, под действием пружины 25 зай мет нейтральное положение, позволив тем самым коромыслу 33 переместиться на угол, достаточный для переме щения груза 38 со ската направляющей 37 из левого конца в правый. Под действием веса груза 38 и веса жидкости 52 в камере 32 коромысло 33, продолжая вращаться относительно оси 48, пальцем 42 через кривошип 44 и шатун 46 пере1водит водило 47 в другое крайнее положение до упора 51. Водило 47 через пальцы 34 и ролики 35 переводит клапаны 14 в другое положение (фиг.2), при котором сжатый газ из тройника 13 по правому клапану 14 и трубопроводу 15 поступает в емкость 3 смесителя 1, вытесняя из нее перемешиваемые реагенты через проходы 5 и смесительную полость 6 в емкость 4 смесителя 1, а газ, заполнявший емкость 4, выходит из нее по трубопроводу 16 и левый клапан 14 в атмосферу. Одновременно от левого клапана 14 по пазам 30 тарелки 22 через центральное отверстие мембраны 21 и отверстие в тарелке 23 по трубопроводу 26 через вентиль 29 сжатый газ заполняет камеру 32, вытесняя из нее жидкость 52 по трубопроводу 36 в камеру 31, а газ, заполнивший камеру 31, по трубопроводу 27 через вентиль 28 и далее через отверстие в тарелке 23 правого клапана 14 через пазы 30 тарелки 23 выходит в атмосферу. I При передавлив/адии перемешиваемых (растворяемых реагентов из емкости 3 в емкость 4 смесителя 1 через проходы 5 и смесительную полость 6 происходит расчленение общей массы реагентов на отдельные потоки с направлением движения их навстречу друг другу и как следствие этого интенсивное перемешивание (растворение) их. Кроме того, тангенциальное расположение входного отверстия трубопровода 15 в верхней части емкости 3 смесителя 1 позво- . ляет закручивать передавливаемые реагенты относительно вертикальной оси емкости 3, ликвидируя мертвые зоны в проходах 5 на выступах 8 и 9 у внутренней оболочки 2 и колпака 11, способствует дополнительному перемешиванию реагентов. Окончание передавливания всего объема перемешиваемых (растворяемых) реагентов из емкости 3 в емкость 4 смесц,теля 1 при одновременном передавливании жидкости 52 из камеры 32 в камеру 31 последует при полном вытеснении жидкости 52 из камеры 32 в камеру 31 по трубопроводу 36. Под действием веса жидкости 52 в камере 31 коромысло 33, преодолевая действие момента от груза 38, поворачивается против часовой стрелки и пальцем 41 выводит из мертвого положения криво1 п 44 и шатун 46, кинематически связанные с водилом 47 Водило 47, поворачиваясь относительно оси 48 против часовой стрелки от воздействия на кривоимп 43 и шатун 45 пальца 39 коромысла 33 и от пружин 24 клапана 14, доходит до нейтрального положения, не оказывая большого сопротивления коромыслу 33, так как пружины 24 клапанов 14 способствуют повороту водила 47. При этом положении груз 28 по ска ту направляющей 37 перемещается спра налево, увеличив момент на коромысле 33 для сжатия пружин 25 клапана 14 и надежного запирания мембранами 21 торца втулки 20 на левом клапане 14 (фиг.З) и торца втулки 19 на правом клапане 14. Для предотвра15 самопроизвольного открывания клапанов 14 палец 39 переводит криво шип 43 и шатун 46 через мертвое положение до упора 50, При дальнейшем поступлении сжатого газа в тройник 13 цикл повторяется до полного приготовления раствора. После отработки достаточного количества циклов перемешивания прекращается подача сжатого газа в тройние t3, и готовый раствор удаляется из смесителя 1 через отверстие (не показано). В предлагаемой установке нет необходимости в применении датчиков обратной связи, имеется возможность использовать минимальное количество энергии сжатого газа на управление процессом перемешивания, а также эффективность перемешивания повьш1ается за счет противоточного движения потоков -компонентов при передавливании их из одной емкости в другую.

5(7 0 cjKamois воздуха Подаш с катою

А-А

В-б

Фиг

1. СМЕСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее внешнюю и внутреннюю емкости, сообщающиеся между собой в нижней части и соединенные трубопроводами с клапанами управления, снабженными приводом и сообщенными с источником сжатого газа, о т л и ч а.ющ е е с я тем, что, с целью повыше- кия эффективности, привод выполнен в виде коромысла, снабженного направляющей с грузом, установленным в ней с возможностью свободного перемещения, и сообщающимися между собой камерами, размещенными на концах коромысла и соединенными трубопроводами с клапанами. 2.Устройство по П.1, отличающее с я тем, что оно дополнительно снабжено колпаком с прорезями на периферии, установленным в нижней части внутренней емкости при этом нижний край внутренней емкости выполнен с выступами,размещенными в прорезях колпака. 3.Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что каждый клапан включает корпус в виде вертикального тройника, расположенную в нем кольцевую мембрану, закрепленную между двумя подпружиненными тарелками, (Л одна из которых глухая, а другая выполнена с отводящим щтуцером, при с этом отводящий штуцер размещен в нижней отверстии тройника и соединен с соответствующей камерой на коромысле, верхнее отверстие тройника соединено с источником сжатого газа, а среднее отверстие - с соответствующей емэо эо костью смесителя. 4.Устройство по ПП.1 и 3, отличающееся тем, что тарелки :п с отводящими штуцерами кинематически связаны с КОРОМЫСЛОМ.

11