Аппарат для смешивания Советский патент 1984 года по МПК B01F3/12 

Изобретение относится к xи raчecкой промьшлениости, а именно к аппаратам для смешивания.

Известен аппарат для смешивания порошкообразных или зернистых материапов, включающий бункер, и глиндрическую камеру смешения, устройства ввода и вывода перемешиваемого материала, распределительное устройство и сопла для подачи жидкой среды l.

Недостатками данного аппарата

являются большие габариты и зна читевые гидравлические потери при обеспечении высокого качества смешения.

Известен аппарат для смешивания твердых частиц, включающий бункер для засыпки сьшучего вещества, во-ронку для наполнения компонентами. камеру перемешивания, в которой ус тановлены валы с лопаткамк и резег вуар - приемник гомогет-юй сме-си 2.

В указанном аппарате смелш- вз,ю1лее

устройство имеет вращающиеся в про

тивоположных направлениях валы, па которых расположены лопатки под различными угламз-1 относительно валов к параллельно им. Применение вращающихся валов с лопаткам обеспечивае значительное уменьшение габаритов аппарата.

Недостатки данного аппарата значительный износ лопаток и высокп энергетические затраты на перемешивание .

Наиболее бпнзкнм к предлагаемому является аппарат для смешивания под воздействием центробежных сил включаюшдй корпус., кольцевые внутреннюю и наружную камеры смешения, патрубк ввода и вывода среды, устройство подачи твердых частиц З.

Б данном аппарате патрубок ввода жидкой среды тангенциально связан с внутренней камерой смешения, в результате чего поступающая лоедкость приобретает та,нгенциальное движение

Недостатками известного аппарата являются большие энергозатраты и наличие вторичного контура переменивания.

Цель изобретения интенсификация процесса путем дополнительной закрутки смешиваемых компонентов. Поставленная цель достигается тем, что аппарат для смешивания твердого материала с жидкостью, со держа1ции вертикальный цилиндрический корпус с днищем и открытым верхним торцом, тороидальную цилиндрическую обечайку с кольцевым днищем и крышкой, коаксиально установленну снар.оки корпуса и охватывающуро его верхний открытый торец, бункер для твердого материала, соосно размещенный над корпусом, цилиндрический загрузочный патрубок, проходяищй через крьш1ку и соединяющий бункер с внутренней полостью корпуса, затвор, помещенный в загрузочный патрубок под бункером, и трубопроводы ввода и вывода жидкости и суспензии, тангенциально соединенные с 1 ;кними KicTHMi- Kojniyca и обечайки соответственно.. снабжен иилиндроко- иическим отражателем, установленным на днияе внутри корпуса по его спи, кризоливейньв-1рт пластинами, зркреплент-пям-т в виде многозаходной спирали на наружной поверхности отрггаателя. и наклонными лопатрчами,, установленньми под углом 60--70 на внутренней поверхности корпуса и обечайки.

На фиг.1 изображен предлагаемьй аппарат, продольный разрез; на фиг,2 сечение на фиг,1.

Аппарат для смешивания твердого ма7ери.а,аа с; вз-здкостью содержит вертик шьньш л;нлкндрический корпус 1 с д(-:и;п,ем 2 и открытым верхним торцом , тороидальную цилиндрическую обечайку 3 с кольцевым днищем 4 и 5, коаксиально установленную снаруш-1 корпуса 1 и охватываюяпло его всрх1п-1й открытый торец, бункер о для твердого материала,соосно размещенный над корпусом 1, цилиндрический загрузочный патрубок 7 ироходяпщй через крьш1ку 5 и соединяющий бушсер 6 с внутренней полостью корпуса, затвор 8, помещенный в загрузочньй патрубок 7 Год буккерок 6, трубопроводы 9 и 10 ввода и вывода жидкости и суспензии Т ;нген74иально соединенные с нижними частями корпуса 1 и обечайки 3 соответственно; цилиндрический отражатель 11J зстановленный на днище 4 внутри корпуса 1 по его оси, криволинейные пластинь; 12, закрепленные в виде многозаходной спирали на наружной поверхности отражателя 11, и 1аклоннь е лопатки 13, установле шые под углом 60-70- на внутренней поверхности корпуса 1 и обечайки 3, Аппарат работает следующим образом. Поток жидкости под давлением через тангенциально установленный трубопровод 9 поступает во внутренн полость корпуса 1, приобретает тангенциальное ускорение и закручивается . ,Из бункера 6 в корпус 1 через патрубок 7 подаются твердые частищз Плавно стекая по магистральным каналам, образованньм криволинейными пластинами 12, установленными на на ружной поверхности цилиндроконического отражателя 11, они подхватываются потоком жидкости и закручиваются вместе с ним. Количество подаваемых частиц регулируется затвором 8. Внутри обечайки 3 перемешивание осуществляется также за счет турбулизации потока, создаваемой лопатками 13, установленными под углом 60-70° Закрученный noTqK жидкости твердых частиц по мере поступления жидкой среды через тру провод 9 ввода поднимается в верхнюю часть корпуса 1 и поступает в наружную обечайку 3, где осуществля ется дальнейшее более полное перемешивание за счет дополнительной турбулизации, создаваемой лопатками 13, Полученная гомогенная смесь выводится через трубопровод 10 вывода, тангенциально связанный с на ружной обечайкой 3 для гашения тан генциального импульса твердых частиц. В прототипе требуемое качество перемешивания достигается за счет многократной циркуляции перемешива емых материалов по вторичному конт ру перемешивания и больших окрукны скоростей жидкости. Большие массогабаритные характеристики аппарата для смешивания и значительные энер гетические затраты на смешение рез ко сужают область использования установки. Высокие скорости вращения жидкости необходимы для вовлечения ма симального количества сыпучего материала , подаваемого в приосевую зону, в процесс перемешивания.Одна какими бы высокими не были скорости жи кости на периферии,на оси аппарата ско рость всегда равна нулю, поэтому часть материала всегда исключена и процесса перемешивания. Этим и объ- ясняется создание вторичного контура перемешивания. С целью обеспечения равномерного перемешивания всей массы частиц, вводимых вдоль оси, в центральной зоне устанавливается цилиндроконический отражатель. При его установке (и без него, как в прототипе) количество движения, приобретенное при вертикальном движении материала под действием силы тяжести, компенсируется при ударе частиц о дно аппарата , что приводит к его быстрой зрозии. С целью устранения ударов частиц о дно и обеспечения предварительной закрутки частиц в направлении движения жидкости на поверхности цилиндроконического тела вращения закрепляются изогнутые пластины, которые образуют многозаходную спираль. При движении частиц по каналам, образованным изогнутыми пластинами, обеспечивается переход потенциальной энергии, которой обладают материалы в бункере, в кинематическую знергию ;Вращения. Это позволяет снизить скорость вращения жидкости на входе в камеру смешения. Для формирования потенциального вихря необходимо часть тела вращения у основания вьшолнить цилиндрическим. Высота цилиндрической части должна быть не меньше 1,2 высоты направляющего аппарата. Дальнейшее снижение скорости вращения ясидкости при сохранении качества перемешивания достигается за счет установки на внутренних поверхностях камер смешения наклонных пластин. При обтекании таких пластин за каждой из них образуется вихрь, который перемещается в окружном направлении, вовлекая смешиваемые материалы в дополнительное вихревое движение. Поскольку образовавшиеся вихри затухают достаточно быстро на длине участка окружности порядка 12-14, оптимальное число пластин составляет величину в пределах 8-12. Как показали экспериментальные исследования, проведенные на аппарать диаметром 600 мм, высотой 600 мм с центральным цилиндроконическим телом вращения с диаметром у основания 260 мм, оптимальный угол наклона 5 Пластин к радиусу окружности, проведенному из основания пластины в центр, лежит в пределах 60-70°. При углах наклона свьше 70 отклонение Потока от окружности и размер вихрей за пластинами оказьгааются столь малы ми, что практически не влияют на качество перемешивания. При углах менее 60 происходит отрыв потока от пластины с образованием кавитационно полости, т.е. происходит как бы сниж ние объема для перемешивания. Таким образом, только при углах между пластиной и радиусом в пределах 608870 перемешивание становится на порядок вьппе чем без пластин. Высокое качество смешения достигается при отсутствии вторичного контура перемешивания и при снижении окружной скорости жидкости на входе с 12 до 6 м/с. Снижение скорости в два раза обеспечивает уменьшение гидравлических потерь на закрутку потока в 4 раза, соответственно эксплуатационные расходы на смешение снижаются на 15-20%. Устранение вторичного контура снижает капитальные расходы на 30%.

АППАРАТ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ твердого материала с жидкостью, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и открытым верхним торцом, тороидальную цилиндрическую обечайку с кольцевым днищем и крьшкой, коаксиально установленную снаружи корпуса и охватывающую его верхний открытый торец, бункер для твердого материала , соосно размещенный над корпусом, цилиндрический загрузочный патрубок, проходящий через крьшку и соединяющий бункер с внутренней полостью корпуса, затвор, помещенный в загрузочный патрубок под бункером, и трубопроводы ввода и вывода жидкости и суспензии, тангенциально соединенные с нижними частями корпуса и обечайки соответственно, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса путем дополнительной закрутки смешиваемых компонентов, он снабжен цилиндроконическим отражателем, установленным на днище «Л внутри корпуса по его оси, криволинейным пластинами, закрепленными с в виде многозаходной спирали на наружной поверхности отражателя, и наююнными лопатками, установленными под углом 60-70 на внутренней поверхности корпуса и обечайки. XI - :о эо X

Г -/