Аппарат с вибрационным перемешиванием Советский патент 1985 года по МПК B01F11/00 

Изобретение относится к устройствам для перемешивания систем жидкость- жидкость, жидкость-газ, жидкость-твердое тело и проведения эндо-и экзотермических реакций со значительными тепловыми эффектами и может быть использовано в химической, нефтехимической, микробиологической, медицинской и других отраслях промышленности. Известен аппарат с виброперемешиванием. Аппарат содержит емкость, дебалансные вибраторы, шток, перемешиваюший перфорированный диск, демпфирующие пружины 1. Однако в-известном аппарате недостаточна устойчивость вибрирующей системы. При работе в неустановившемся режиме возникают поперечные колебания штока, вызывающие перекос его и поломку. Кроме того, в аппарате не решен вопрос интенсификации теплообмена и он не предназначен для проведения процессов со значительными тепловыми потоками. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аппарат с вибрационным перемешиванием, содержащий емкость, вибропривод, демпфер, полый шток с перемешивающим органом, на котором закреплено теплообменное устройство 2. В данном аппарате не решен вопрос увеличения устойчивости вибрирующей системы за счет гидроторможения вследствие отсутствия в аппарате плоских вертикальных поверхностей, кроме того, недостаточно интенсивно протекает теплообменный процесс. Цель изобретения - интенсификация процесса при увеличении надежности работы аппарата за счет гидроторможения вибрирующей системы в поперечном направлении. Поставленная цель достигается тем, что в аппарате, содержащем емкость, вибропривод, демпфер, полый шток с перемешивающим органом, на котором закреплено теплообменное устройство, перемешивающий орган выполнен в виде дисков с сопловыми отверстиями, а теплообменное устройство - в виде вертикально расположенных пустотелых ребер, установленных между дисками и сообщенных с полым щтоком. При этом ребра теплообменного устройства соединены между собой посредством кольцевого коллектора. На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Аппарат с виброперемешиванием содержит емкость 1, узел вибропривода 2, шток 3 с перемешивающими органами 4, неподвижную трубу 5, герметично скрепленную с крышкой аппарата, демпфер в виде пружины 6 еплообменное устройство 7, жестко закрепленное на штоке и перемешивающих органах. Теплообменное устройство 7 состоит из плоских пустотелых ребер, соединенных между собой коллекторами 8. Шток изготовлек полым и состоит из двух коаксиально расположенных труб: встроенного подводящего 9 и наружного отводящего 10 патрубков. Перемешивающие органы выполнены в виде дисков с сопловыми отверстиями 11. Аппарат работает следующим образом. Создаваемое виброприводом 2 возвратнопоступательное движение передается штоку 3, жестко закрепленным на нем перемешивающим диском 4 и теплообменному устройству 7. Теплоноситель, поступая через внутренний патрубок 9 в пустотелые ребра и нижний коллектор 8, поднимается внутри ребер до уровня верхнего коллектора 8 и выводится через полый патрубок 10. Жесткое закрепление теплообменного устройства с виброприводом, штоком и перемешивающими перфорированными дисками позволяет передавать ему вибрацию с частотой и амплитудой, необходимыми для проведения процесса перемешивания и теплообмена. При вибрации теплообменного устройства, расположенного между перемешивающими дисками, его плоская поверхность интенсивно омывается циркуляционным потоком, создаваемым сопловыми отверстиями перфорированных перемешивающих устройств. Вследствие передачи вибрации теплообменномуустройству нарущаются вязкие пограничные слои как со стороны среды, так и со стороны теплоносителя, что вызывает увеличение коэффициентов теплопередачи и интенсификацию теплообмена в аппарате. Коэффициент теплопередачи увеличивается с 3-х до 6-ти раз в зав симости от частоты и амплитуды колебаний и во столько же раз уменьщается необходимая для проведения процесса поверхность теплообмена. Поэтому теплообменные устройства можно выполнять с минимальной поверхностью теплообмена, что приводит к уменьшению металлоемкости аппарата в целом. Вертикальные пустотелые ребра теплообменной поверхности можно набирать различного количества и высоты, необходимой для отвода или подвода тепла, без нарушения структуры циркуляционного потока, создаваемого сопловыми отверстиями перемешивающих дисков, т. е. без ухудшения перемешивания. Кроме этого, выполнение-теплообменного устройства из набора плоских пустотелых ребер позволяет увеличить устойчивость вибрирующей системы за счет уничтожения паразитных поперечных колебаний щтока вследствие гидроторможения вибросистемы в поперечном направлении плоскими ребристыми поверхностями теплообменных устройств.

Подвижность вибрирующей системы со.храняется только вдоль вертикальной оси.

что необходимо для перемешивания. Уничтожение паразитных попереиных колебаний штока, приводящих к перекосу и поломке штока, позволяет увеличить время наработки на отказ аппарата до 2000 ч.

1. АППАРАТ С ВИБРАЦИОННЫМ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ, содержащий емкость, вибропривод, демпфер, полый шток с перемешивающим органом, на котором 10 / v 11 закреплено теплообменное устройство, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса при увеличении надежности работы аппарата за счет гидроторможения вибрирующей системы в поперечном направлении, перемешивающий орган выполнен в виде дисков с сопловыми отверстиями, а теплообменное устройство - в виде вертикально расположенных пустотелых ребер, установленных между дисками и сообщенных с полым щтоком. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что ребра теплообменного устройства соединены между собой посредством кольцевого коллектора. (П 00 со 4 00 о

8

Фиг.2