Роторный смеситель-диспергатор Советский патент 1987 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к технике роторных лопастных машин, предназначенных для гомогенизации, диспергирования и эмульгирования веществ в жидких и вязких фазах, может быть использовано в гибких технологических линиях различных объектов народного хозяйства, функциональная специфика которых направлена на обеспечение не обходимых физико-химических .качеств обрабатываемых материалов (составов) и преимутдественно ггредназначено для использования в строительной и лакокрасочной промьтшенности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и интенсификация процесса смешения.

На фиг. 1 изображен роторный дис- пергатор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - ротор диспергатора с рабочими элементами (ребра ротора условно спрямлены); на фиг. 4 - схема закрутки ребер по длине ротора диспер- гатора; на фиг. 5 - периферийная часть винтового ребра; на фиг. 6 - сеченяе Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - конструктивная схема образования ребер диспергатора.

Роторный диспергатор состоит из статора 1, имеющего входной 2 и выходной 3 патрубки, полость 4 охлаждения, торцовые крышки 5, патрубков ввода 6 и вывода 7 охлаждающей среды, ротора 8, имеющего в своем составе несколько винтовых ребер 9. Последние со стороны набегающего потока (обрабатываемой среды) имеют по- перечные направляющие перегородки 10 Боковые поверхности перегородок 10 и рабочая поверхность элемента винтового ребра 9 в своем поперечном сечении образуют каналы П-образной фор- мы. В винтовых ребрах 9 по всей высоте выполнены поперечные прорези 11 размещенные по обе стороны направляющих перегородок 10 по радиусу ребер 9 от корня до периферии, и в направле- НИИ толщины ребра 9 - на всю толщину. Боковые поверхности прорезей 11 со стороны поперечных перегородок 10 имеют большую высоту: периферийная часть ребер ротора в своем продольном направлении имеет форму прямоугольных зубцов, имею11р1х вершины, образованные концевыми элементами поперечных перегородок 10, и впадины, расположенные в периферийной части элемента ребер.

Радиальный размер по величине соизмерим с шириной прорези 11. Каждая поперечная перегородка в своей выступающей части со стороны движения обрабатываемой среды имеет острые кромки 12. На роторе установлена разделяющая диафрагма 13, имеющая разгрузочные окна 14. Количество разгрузочных окон соответствует количеству винтовых ребер ротора. Ротор имеет насосную крыльчатку 15, совместно с которой он жестко насажен на вал 16 вращения. Наружный диаметр ротора постоянный по длине (DH const Высота винтовых ребер 9 уменьшается по ходу потока за счет увеличения их корневого диаметра, причем корневой диаметр изменяется монотонно или ступенчато, Вц D.

Роторный смеситель-диспергатор работает следующим образом.

Обрабатьшаемая среда подается через входной патрубок 2 в проточную часть диспергатора и заполняет ее. Посредством вала 16 ротор 8 с установленными на нем винтовыми ребрами 9 приводится во вращение с угловой скоростью CJ . Под воздействием вра- щаюцщхся рабочих элементов ребер обрабатываемая среда получает количество движения и, находясь под воздействием поля центробежных сил, движется в П-образном канале к периферийной части винтовых ребер. При своем движении компоненты обрабатываемой среды вытягиваются в нити. Одновременно, обрабатываемая среда направляется острыми кромками 12 поперечных ребер в прорези 11, где она находится в интенсивном поле ускорения, тем большем, чем выше окружная скорость ротора. При своем движении обрабатываемые взаимонерастворимые компоненты испытывают большие градиенты скоростей в поперечном сечении пути своего движения в каналах и прорезях. Это порождает трение между отдельными потоками, а также интенсивное трение между средой, стенками П-образного канала и боковыми поверхностями прорезей (структура образования гидродинамического потока показана на фиг.2) Трение между отдельными потоками и потоком с рабочими элементами ребер 9 ротора приводит к измельчению твердой фазы в жидкости, вытягиванию диспергируемои массы взаимонераствортгмых жидкостей на длину, при которой проие хо дит самодробле}1ие элемента жидкости. При сходе с ребер 9 обрабатываемая среда, имеющая интенсивную относительную скорость, испытывает деформацию удара о внутреннюю поверхность статора 1, что способствует дальнейшему измельчению вещества, В точке удара В имеет место сильно развитая турбулентность из-за резких изменений направления и величиньт скоростей В этой области поток имеет простпан- ственное абсолютное и относительн ic движение. Большая часть обрабатываемого вещества закручивается в относительные поперечные диркуляционные потоки, где процесс измельчения продолжается из-за наличия трения между частицами, а некоторая часть вещества продавливается через радиаль-- ный зубьевидный зазор межд.у статором 1 и ротором 8 диспергатора, После сжатия в радиальном зазоре обраГ аты- ваемая среда попадас ; Б зону ции на тыльной стороне ребра, i-.ae подвергается различным турбупентным и кавитационным воздействиям, Ч1 о : о вьшает интенсивность диспергирова - ния и гомогенизации. Образованиме циркуляционные токи взаи1 одейстну Т (испытывают трение) как внутри структуры, так и мeжJ1,y собой, а также по поверхностям, образованным стенками рабочих элементов ребер 9 ротора 8 (П-образные каналы и прорези) и внутренней поверхностью статора 1. Взаимодействие различных потоков обрабатываемой среды происходит в плоскости вращения ротора и вдоль проточной части диспергатора. Двигаясь вдоль ротора 8, среда проходит последовательную обработку измельчения в каждом П-образном канале и прорезях, а также в соответствующе радиальном зазоре. По ходу движения среды высота винтовых ребер монотон

но г: Ml от const, а

длине по til

k

4

Hhuiai I ; я , Этч .пяет по кти 1Ы HiniBaTb nirI H

Те 1СифИ1. аЦ 1 - 1 ;T iODnfI n) , ППГКОЛЬКУ с

уме-ныаснием п;.и..о гы )i. элементон ребер 9 (увепичения (ого дпамот- ра ребер) уве.цичивпо гея г.кружная ско

5

0

5

лГпп

п, кан;п

ОЬЯ

рость на

при ПОСТОЯНН1 Х ПрчБОДНОГО .

создаютс т

г о ;;ncnfU-r;if:i 4i, дл:1- чп.|1 Г . : . И Диафпа;-:.,- i . п -. ных окон 1 i,(.; г.; вани обрабат 1-1на( : С а) тиянг г . 1 -1.-. гзпов, т , е li .)u ва. Установка UIпфuaI l:I на ргторе 8 1Озво11яет ею иропесс дис- пергирГ Иання нещес . Пр / цесс из- мелъ -им:ия лч.фрагмгч | осукц ст зляется зг сче 1 ИИ 1 е 1к Hinioi t; трения о боковые lifiB pxH--.Ч и r-Oiit i. iByii : no}ie)x- ность в paj,,(ia/TbHor 3ajci f; ь(е жду внеш- 1 3 и ннутрен- п ) гора 1. Это привогах ЛГ ::;:1.ения п- Ир.и -тм М 1ЛЯ ноет снеинп- 4-i:u Г i:d при рго ч j( Uj .

г bciM ..rj грузе ч- L-T | ,L -i:j прс быi.- Ь.ЦЦ - ГТВа ЗО .; |),1 -L44X f p:C)li;ii ivrKii BL : K:CT КИМ диами

НИ r;(j;lt-(; 1 p. lM V jTbir Ч О if Tt-}н ИфК : AUtJfjep i; Г Vi i

,я , ЦТ eni L ,, f ческие и |- }о крыл атку

-П

сдяига, iipouec, н пес (-(р-аОотанная л I Я1;| е Ф;: 3 i ПС о -хими - п о с 1V11 ае г на н а с о сK(:TOj;a i гозд;,ет н;;Г1Ор в выходном патру жё 3, в ье- зультаге ч вго готовое neui.ecTBO поступает к потребителю.

Процесс дыспергирования и низации в аппараге происходит с ин- тен1 ifflHhiJ-) ньщелснием тепловой энергии, Д.ПЯ ctHiTHj) выделяемой тепловой энергии, а также в необходим1-,1х случаях для обеспечения нормального температурного режима процесса диспергирования вещества статор 1 аппарата имеет полость 4, куда подается и отводится через патрубки 6 и 7 охлаждающая (нагреваемая)среда.

16

16

иг.д

.Г

1347970

(Риг. 7

Составитель Н. Федорова Редактор Е. Копча Техред М.Ходанич Корректор А. Зинокосов

Заказ 5139/5 Тираж 564Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиг рафическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4