Смеситель-диспергатор Советский патент 1991 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для проведения процессов смешения, диспергирования, гомогенизации и т.п. в системах жидкость - жидкость и жидкость- твердое тело.

Цель изобретения - интенсификация процессов диспергирования и смешения и повышение качества готового продукта.

На фиг. 1 представлен предлагаемый смеситель-диспергатор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Смеситель-диспергатор содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки, смонтированный в корпусе 1 дисковый статор 4 с накопительной камерой 5 и цилиндрическими соплами 6 на торцовой

поверхности, дисковый ротор 7 с несколькими кольцеобразными концентрично расположенными рядами лопаток 8. Основания сопл 6 образуют на торцовой поверхности статора 4 окружность, а оси сопл имеют углы наклона от 0 до 90° относительно радиальных и касательных линий этой окружности так, что сопла направлены против направления вращения ротора 7.

Лопатки 8 расположены на торцовой поверхности ротора 7 так, что лопатки первого ряда имеют угол поворота от 0 до 90° относительно радиальной линии, а лопатки каждого последующего ряда повернуты относительно лопаток предыдущего ряда на угол от 0 до 180°.

Смеситель-диспергатор работает следующим образом. Обрабатываемая среда под

о о to о ел о

давлением, которое может регулироваться, подается через входной патрубок 2 в накопительную камеру 5, где поток разделяется и через сопла 6 со значительной скоростью направляется на лопатки 8 быстровращаю- щегося ротора 7. За счет того, что сопла направлены против направления вращения ротора, скорость встречи и сила соударения обрабатываемой среды с лопатками значительно возрастает. Это способствует интенсификации процессов диспергирования и смешения (операция разделения потока).

Обрабатываемая среда под действием центробежной силы отбрасывается на следующий ряд лопаток 8, где соударяется с ними и меняет направление за счет того, что лопатки каждого ряда имеют различные углы поворота. Пройдя несколько рядов лопаток 8, обрабатываемая среда необходимого качества и однородности удаляется через выходной патрубок 3.

В предложенном смесителе-дисперга- торе интенсивность процесса и качество продукта регулируются двумя способами: изменением давления и соответственно скорости истечения обрабатываемой среды из сопл, изменением скорости вращения ротора.

Диапазон углов наклона осей сопл относительно касательных линий окружности, образуемой основаниями сопл от 0 до 90°, при соблюдении направления против вращения ротора обеспечивает увеличение сдвиговых деформаций в струе диспергируемого материала при попадании его на вращающийся диск ротора за счет разности направлений струи и вращения ротора.

Выход из указанного диапазона углов наклона осей сопл за 0° конструктивно невозможен, а выход до 90° приводит к уменьшению сдвиговых деформаций в диспергируемом материале, так как значительно уменьшается разность скоростей струи и ротора и соответственно деформация сдвига. Оптимальный угол наклона осей сопл относительно касательных линий окружности по расчетам равен 45°. В реальной лабораторной установке по данной заявке углы осей сопл относительно касательных линий окружности выполнены равными 45°.

Диапазон углов наклона осей сопл относительно радиальных линий окружности, образуемых основаниями сопл от 0 до 90°, обеспечивает попадание перерабатываемого материала на лопатки после взаимодействия с центральным диском ротора, что позволяет использовать центробежные силы для осуществления процессов диспергирования и перемешивания. При попадании

струи на диск материал мгновенно подвергается действию нескольких сил (приведены выше), в том числе и центробежных. Из-за разного направления действия этих сил

сдвиговые деформации в обрабатываемом материале увеличиваются, что способствует интенсификации процесса диспергирования.

Углы Поворота лопаток первого ряда от0 носительно радиальной линии окружности поставлены в зависимость от функциональных особенностей аппарата. При mln угле, 0° аппарат эффективно выполняет смесительную функцию (разделение и соедине5 ние отбрасываемого центробежными силами потока) и менее эффективно - диспергирующую при значительной производительности. При max угле поворота, 90° аппарат эффективно выполняет дисперги0 рующую функцию за счет соударения отбрасываемого центробежными силами потока материала с расположенными перпендикулярно лопатками, но с меньшей производительностью. При выходе угла по5 ворота за 90°, а одновременно и за 0°, так как лопатка симметрична относительно оси поворота, диспергирующее и смесительные функции аппарата уменьшаются, происходит обтекание лопаток материалом. Изме0 нение углов поворота позволяет сочетать эти функции оптимально для различных обрабатываемых сред.

В экспериментальной установке Сме- ситель-диспергатор лопатки первого ряда

5 выполнены с возможностью изменения углов поворота 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90°. Диапазон углов поворота лопаток следующего ряда относительно предыдущего от 0 до 180° включает все возможные варианты вза0 имного расположения лопаток соседних рядов в данной конструкции.

Каждая пара рядов лопаток выполняет в большей или меньшей степени функции диспергирования и смешения в зависимо5 сти от углов взаимного расположения лопаток. При углах поворота от 45 до 135° получается значительный диспергирующий эффект за счет создания препятствия потоку материала, сбрасываемому с лопаток

0 предыдущего ряда. При углах поворота от О до 45° и от 135 до 180° диспергирующий эффект уменьшается, но повышается смесительный эффект и производительность аппарата.

5 В лабораторной установке углы лопаток выполнены с возможностью во всем диапазоне от 0 до 180°. Подбирая углы поворота лопаток каждого ряда относительно предыдущего и комбинируя несколько рядов, до- стигается оптимальное сочетание

диспергирующего и смесительного эффектов.

Формула изобретения 1. Смеситель-диспергатор, содержащий корпус, дисковый статор, ротор с концент- рично расположенными рядами выступов, наклонные сопла для направления жидкости в полость ротора, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов диспергирования и смешения и повышения качества готового продукта, сопла расположены на статоре по окружности и

0

направлены против направления вращения ротора, при этом оси сопл имеют углы наклона от 0 до 90° относительно радиальных и касательных линий окружности, на которой расположены основания сопл.

2. Смеситель-диспергатор по п. 1, о т - личающийся тем, что выступы на роторе выполнены в виде лопаток, причем лопатки первого от оси ротора ряда имеют угол поворота от 0 до 90° относительно радиальной линии, а лопатки каждого последующего ряда повернуты относительно лопаток пре- дыдущего ряда на угол от 0 до 180°.

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для проведения процессов смешения, диспергирования, гомогенизации и т.п. Смеситель-диспергатор содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки, смонтированный в корпусе 1 статор 4 с накопительной камерой 5 и цилиндрическими соплами 6 на торцевой поверхности, дисковый ротор 7 с концентрично расположенными рядами лопаток 8. Основания сопел 6 образуют на торцевой поверхности статора 4 окружность, а оси сопл имеют углы наклона от 0 до 90° относительно радиальных и касательных линий этой окружности так, что сопла направлены против направления вращения ротора 7. Лопатки 8 расположены на торцевой поверхности ротора 7 так, что лопатки первого ряда имеют угол поворота от 0 до 90° относительно радиальной линии, а лопатки каждого последующего ряда повернуты относительно лопаток предыдущего ряда на угол от 0 до 180°. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2

$U2.3