Вибрационный массообменный аппарат Советский патент 1989 года по МПК B01D11/04 

1

Изобретение относится к химическому , нефтехимическому и пищевому ма- щиностроению, ..в частности к массооб- менным аппаратам для обработки высоковязких жидкостей, а также.жидкостных систем, содержащих твердые частиць .

Цель изобретения - повьшение производительности и расширение технологических возможностей вибрационного массообменного аппарата путем обеспечения возможности изменения амплитуды и частоты циклического осевого перемещения и закона перемещения вертикального вала.

На чертеже приведена схема вибра- 1;ионного массообменного аппарата.

Вибрационный массообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, вертикальный вал 2 с перемещивающими элементами 3, установленный в опорах 4 корпуса 1 с возможностью циклического винтового перемещения вдоль оси вала 2, патрубки 5-8 подачи и выхода соответственно легкой и тяжелой фаз и привод вертикального вала 2. Привод вертикального вала 2 выполнен зубчатым двуступенчатым, состоящим из ведущего 9 и ведомого 10 зубчатых колес, зубья которых нарезаны иа конических волнистых начальных поверхностях, , ведущее зубчатое колесо 9 жестко закреплено иа пустотелом валу 11 -клиноременной передачи 12, смонтированной на корпусе 1 и получающей движение от электродвигателя 13. Ведомое зуб0

0

5

0

5

чатое колесо 10 жестко связано с вертикальным валом 2, проходящим внутри пустотелого нала -11, и взаимодействует с ведущим колесом 9 через промежуточное коническое зубчатое колесо 14, опора которого размещена в .ползуне 15, связанном с прямолинейной направляющей 16 водила 17 поступательной вдоль оси вертикального вала 2 кинематической парой. Водило 17 установлено в корпусе 1 с возможностью вращения и жестко связано с червячным колесом 18 зацепляющимся с управляющим червяком 19. Водило 17 может вращаться вокруг оси вала 2 и может быть зафиксировано относительно корпуса 1 в любом положении с помощью червячного колеса 18 и червяка 19. При этом, если форма конической волнистой поверхности зубчатого колеса 9 обеспечивает перемещение зубчатого колёса 14 вдоль оси ве°ртикального вала 2, например, по гармоническому закону

S cos(k cot +Lf)i ,

a форма волнистой начальной поверхности зубчатого колеса 10 обеспечивает его осевое перемещение относительно зубчатого колеса 14 по аналогичному закону:

5,0 A,o l-cos(k, w,t +i/,)J,

то суммарное перемещение зубчатого колеса 10 и, следовательно, вертикального вала 2 с перемешивакжими

элементами 3 относительно корпуса 1 происходит по зависимости

S S,,+ 5,„ AgCl-cosC u g t + Ч, )

- 5 + A,o(l-cos(k,,u),,t +tf,JJ, (1)

где A

- амплитуда циклического осевого перемещения колеса 10 относитель- но колеса 14; ujj,w,j - угловые скорости колес

9 и 10; kg,k| - число волн на начальных

поверхностях колес 9 и

10;

t - время;

L(- начальное угловое положение зубчатого колеса

9относительно корпуса; ( - начальное угловое положение зубчатого колеса

10относительно корпуса Если, в частном случае, при А9

А„ А, Kj K,j К, wg ш,„ , в

соответствии с (1) осевые колебания вертикального вала 2 относительно корпуса отсутствуют при -If и происходит с минимальной амплитудой 2А при Ч д- М ю 0.

Вибрационный массообменный аппара работает следующим образом.

Внутрь корпуса 1 через патрубки 5 и 6 подаются для смешивания соответственно легкая и тяжелая фаза nep мешиваемых жидкостей. При включении электродвигателя 13 вертикальный вал 2 с перемешивающими элементами 3 через кли нор еменную передачу 12 в результате взаимодействия зубчатых колес 9,14 и 10 получает циклическое винтовое движение, вследствие чего происходит интенсивное перемешивание двух фаз. Через патрубки 7 и 8 происходит выход легкой и тяжелой фаз, Для повышения производительности процесса перемешивания при изменении состава перемешиваемых жидкостей или при их замене путем установки оптимальных параметров движения верти- кального вала 2 амплитуду А осевого колебания вала 2 можно регулировать вращением червяка 19. При этом враг щение червяка 19 преобразуется во вращение .червячного колеса 18 и во- дила 17 на требуемый угол, В результате регулировки гребни и впадины волнистых 1фчальных поверхностей колес 9 и 10 смещаются по фазе на

э

0

5

0

j 0 5 0 5

требуемый угол t/, - i,,, , что обеспечивает в соответствии с формулой (1) изменение амплитуды циклического осевого перемещения колеса 10 и, следовательно, вала 2 с перемешивающими элементами 3. Для измене1шя частоты осевого колебания вала 2 сообщают вращение червяку 19 и обеспечивают условие СОд t-Cu,o.

Таким образом, применение предпагаг емого вибрационного массообменного аппарата увеличивает при прочих равных условиях (габаритах, объеме рабочей, камеры и др.) производительность процесса перемешивания и расширяет его технологические возмож- ности, так к ак такая конструкция позволяет установить оптимальные по критерию производительности значения параметров перемешивания как в процессе перемешивания, так и при переходе к новым исходным продуктам за счет регулировки амплитуды и частоты циклического осевого перемещения перемешивающих элементов и закон их движения.

Формула изобретения

Вибрационный массообменный аппарат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, вертикальный вал с перемеп1ива1аиими элементами, установленный в опорах корпуса с возможностью, цикличесже-го винтового перемещения вдоль оси вала, патрубки для подачи и вывода легкой и тяжелой фаз, привод вертикального вала, включающий ведущее зубчатое колесо, жестко закрепленное на валу клиноременной передачи, ведомое зубчатое колесо, жестко связанное с вертикальным валом, отли чающийся тем, что, с целью повьш ения производительности и расширения технологических возможностей путем обеспечения возможности изменения амплитуды и частоты циклического осевого перемещения вертикального вала, привод снабжен промежуточным коническим зубчатым колесом, ползуном, прямолинейной направляющей, водилом, червячным колесом и червяком, при этом зубья ведущего и ведомого колеса нарезаны по коническим волнистым поверхностям, вал клиноременной передачи выполнен пустотелым и установлен соосно с вертикальным валом, промежуточное зубча514561776

тое коническое колесо, опора которого .направляотей водила,.которое установ- размещена в ползуне, связано черезлено в корпусе с возможностью вращезацеппение с ведущим и ведомым коле-ния и жестко связано с червячным косом, ползун связан с прямолинейнойлесом

)1зобретение относится к химическому, нефтехимическому и пищевому машиностроению, в частности к массооб- менным аппаратам для.обработки высоковязких жидкостей, а также жидкостных систем, содержащих твердые частицы, и позволяет повысить производительность и функциональные возможности аппарата. Вибрационный массо- обменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус I, вертикальный вал с перемешивающими эле