Роторный смеситель-диспергатор Советский патент 1991 года по МПК B01F7/00 B01F9/02 

Изобретение относится к технике диспергирования пигментов в пленкообразующих веществах и может быть применено в лакокрасочной промышленности.

Цель изобретения - повышение интенсивности процесса, а также уменьшение габаритов.

На фиг. 1 изображен роторный смеси- тель-диспергатор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 - наружный барабан; на фиг. 5 - внутрення колонна.

Смеситель-диспергатор состоит из станины 1, на которой смонтирован на четырех роликовых опорах 2 наружный барабан 3 посредством роликовых обечаек 4. Барабан 3 жестко соединен торцовой стенкой 5 с внутренней колонной 6. Вращение внутренней колонны 6 и наружного барабана 3 производится от электродвигателя 7, редуктора

8 и вала 9. на котором закреплены в подшипниковых опорах приводные роликовые опоры 2, приводящие во вращение роликовые обечайки 4 и с ними наружный барабан 3.

В пространстве между внутренней колонной 6 и наружным барабаном 3 размещен на подшипниковых опорах 10 и 11 ротор 12. Ротор 12 получает вращение от вала 13 не только в направлении, противоположном совместному вращению наружного барабана 3 с внутренней колонной 6, но и по абсолютной величине больше на 0,8-1 рад/с.

Вал 13 покоится на опорах 14 и получает вращение от электродвигателя 15, закрепленного на станине 1 через шестерню 16 и 17. Шестерня 17 закреплена на валу 13.

На станине 1 закреплено загрузочное устройство 18 для подачи пигментов, снабженное дозирующим шнеком 19, вал 20 коо

XI

СО

00

4

торого с помощью стоек 21 жестко прикреплен к внутренней поверхности внутренней колонны 6.

Загрузочное устройство 18 снабжено патрубком 22 для подами пленкообразующих.

На станине закреплено средство для подачи красителей в виде цилиндрического кожуха 23, ограниченного по торцам двумя парами колец 24, 25 и 26, 27. Кольца 24 и 26 крепятся к наружному барабану 3, а кольца 25 и 27 - к кожуху 23. Сверху кожух 23 снабжен патрубком 28 для подачи в полость кожуха 23 красителей.

В стенках наружного барабана 3, находящихся в границах полости кожуха 23 между кольцами 24 и 26, выполнены радиальные отверстия 29 для подачи красителей во внутреннюю полость наружного барабана 3.

В стенках внутренней колонны 6 выполнены радиальные отверстия 30 для продав- ливания суспензии из внутренней полости внутренней колонны 6 в полость между наружной поверхностью колонны 6 и внутренней поверхностью.

В стенках ротора 12 выполнены радиальные отверстия 31 для продавливания суспензии из внутренней полости ротора 12 в пространство между наружной поверхностью ротора 12 и внутренней поверхностью наружного барабана 3. На выходе наружного конического барабана 3 смонтирован на станине 1 патрубок 32 для выгрузки готовой краски, снабженный установленной на станине 1 емкостью 33 для приема готовой краски.

Внутренняя колонна 6 выполнена в виде пустотелой винтовой колонны, собранной из равносторонних треугольников 34 таким образом, что образуются три основные винтовые поверхности с шагом S одного направления и две винтовые поверхности с шагом 0,25 S противоположного направления. Например, на фиг. 5 показана утолщенной линией одна из основных винтовых поверхностей 35-36-37-38-39-40 и одна из двух винтовых поверхностей противоположного направления 39-41-42-37- 43-44-35. Площадь радиальных отверстий 30 (суммарная) равна площади проходного сечения внутренней колонны 6.

Наружный барабан 3 выполнен в виде винтовой многозаходной пустотелой конической колонны, собранной из секции 45, которые в свою очередь, выполнены из равносторонних треугольников 46 и равнобедренных треугольников 47, поочередно соединенных по периметру своими боковыми сторонами 48 и 49 друг с другом. Основания 50 равнобедренных треугольников

47 больше его сторон 48 и 49. Число равносторонних и равнобедренных треугольников в секции 45 равно как минимум 6, должно быть четным числом и не имеет ограничений в сторону их увеличения. На фиг. 4 показана утолщенной линией одна из винтовых поверхностей одного направления 51-52-53-54-55 и одна из винтовых поверхностей противоположного направления

56-57-53-58-59.

Роторный смеситель-диспергатор работает следующим образом.

Через загрузочное устройство 18 с помощью дозирующего шнека 19, который

вращается совместно с внутренней колонной 6, подаются непрерывным потоком пигменты. Одновременно в полость внутренней колонны 6, через патрубок 22 в трубу загрузочного устройства 18 подаются пленкообразующие вещества, например, олифа, перемешиваются с помощью шнека 19 и в виде суспензии подаются в полость винтовой колонны (внутренней) 6.

При вращении винтовой внутренней колонны 6 суспензия совершает сложное пространственное движение, в результате наличия взаимонаправленных винтовых поверхностей, при этом образуются встречные потоки суспензии, которые ввиду наличия расположенных под разными углами друг к другу и к оси вращения граней - равносторонних треугольников, соударяются с большей энергией, мощностью и частотой. В результате происходит интенсивное перемешивание и суспензия подвергается различным интенсивным макро- и микротурбулентным процессам и кавитационному воздействию, что приводит к дальнейшему

диспергированию и гомогенизации, так как число заходов винтовых поверхностей основного направления и их шаг больше, чем число заходов и их шаг винтовых поверхностей противоположного направления, то

суспензия при этом транспортируется все же по ходу основного направления, преодолевая встречные потоки, созданные винтовыми поверхностями противоположного направления. Под действием давления подаваемой непрерывным потоком, создаваемого шнеком и винтовыми поверхностями основного направления внутренней винтовой колонны, суспензия продавливается через радиальные отверстия 30 и попадает в

полость зазора между наружной поверхностью внутренней винтовой колонны 6 и внутренней цилиндрической поверхностью ротора 12. При проходе через отверстия 30 происходит дальнейшее диспергирование и гомогенизация сред.

После прохода через отверстия 30 суспензия подхватывается винтовыми поверхностями основного направления, а точнее, ребрами тетраэдальных пустот, образующими винтовые линии, например, 35-36- 37-38-39 и размазывается в виде тонкой пленки на внутренней цилиндрической поверхности ротора, причем перед ребрами винтовых линий образуются валики жидкости, За счет вращения внутренней винтовой колонны б суспензия из валиков переходит в пленку и при этом проходит через клиновой зазор между ребром винтовой колонны б и цилиндрической поверхностью ротора 12. При этом,, в отличие от известных, зазор имеет форму круглого сегмента, а точнее, эллиптического сегмента, так как одной стороной зазора является внутренняя цилиндрическая поверхность ротора, рассеченная плоскостью наклонной к оси цилиндра, а второй стороной зазора являются ребра колонны 6. Образование зазора в виде эллиптического сегмента, форма которого создает дополнительно сдвиговые касательные напряжения за счет разности мак- симальных и минимальных размеров зазора, интенсифицирует процесс диспергирования.

Значительные скорости сдвига при боль- ших абсолютных угловых скоростях вращения поверхностей винтовых наружных и внутренней колонн, относительно поверхностей ротора в противоположных направлениях, ведут к возникновению в зазоре больших сдвиговых усилий, что приводит к ускорению процесса диспергирования. Так как угловая скорость ротора больше угловой скорости внутренней винтовой колонны на 0,8-1 рад/с, то при этом происходит транспорти- ровка суспензии в направлении, обратном ее движению внутри винтовой колонны б, т.е. в обратном направлении к радиальным отверстиям 31, при продавливании через которые жидкость вновь подвергается ежа- тию и происходит процесс дальнейшего диспергирования.

При этом через патрубок 28, кожух 23, отверстия 29 подаются в полость наружного барабана 3 красители, которые при движе- нии по барабану 3 смешиваются с суспензией и транспортируются к патрубку 32 и в емкость 33 готовой краски. В процессе перемещения внутренние ребра многозаход- ной винтовой конической поверхности наружного барабана 3 размазывают красочную суспензию по гладкой конической поверхности ротора и происходит дальнейшее диспергирование, смешивание красителей и суспензии.

В предлагаемой конструкции разрушение агрегатов (диспергирование) и смешивание происходит вследствие касательных напряжений, возникающих при течении суспензии через каналы отверстий постоянного сечения периферийной поверхности внутренней винтовой колонны 6 через зазоры переменного сечения между наружной винтовой поверхностью винтовой внутренней колонны б и цилиндрической поверхностью ротора 12, через каналы отверстий постоянного сечения периферийной поверхности ротора 12, через зазоры переменного между наружной конической поверхностью ротора 12 и внутренней винтовой конической поверхностью наружного барабана 3.

Технико-экономические преимущества изобретения возникают за счет сокращения габаритов подлине, увеличения производительности в результате интенсификации процесса смешивания и диспергирования при увеличении частоты взаимодействия циркуляционных потоков обрабатываемых сред.

Формула изобретения

1.Роторный смеситель-диспергатор со- дерхащий наружный барабан, размещенный в нем конический ротор и патрубки загрузки и выгрузки, отличающийся тем, что. с целью повышения интенсивности процесса и уменьшения габаритов, аппарат снабжен полой внутренней винтовой колонной с винтовыми поверхностями различного шага и различным числом направленных навстречу друг другу витков, а наружный барабан выполнен в виде многозаходной винтовой конической колонны с разнонаправленными ЕИНТОВЫМИ поверхностями равного ш;га и равным числом направленных друг навстречу другу витков, при этом оараог.н жестко соединен с внутренней винтовой ;слл;кной посредством глухой торцевой сгенки.

2.Смеситель-диспергатор, по п. 1, о т- личающийся тем, что барабан и внутренняя винтовая колонна выполнены секционными, при этом секция барабана изготовлена из поочередно соединенных по периметру равносторонних и равнобедренных треугольников, стороны которых равны одна другой, основания равнобедренных треугольников больше длины их боковой стороны, а секция внутренней винтовой колонны - из равносторонних треугольников.

3.Смеситель-диспергатор, по п. 1. отличающийся тем, что ротор выполнен полым и размещен коаксиально между наружным барабаном и внутренней винтовой колонной.

It С

ог

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, а именно к аппаратам для перемешивания и диспергирования лакокрасочных материалов, и позволяет повысить интенсификацию процесса смешивания и диспергирования и уменьшить габариты. Аппарат снабжен полой внутренней винтовой колонной с винтовыми поверхностями различного шага и с различным направлением навстречу друг другу витков, а наружный барабан выполнен в виде винтовой многозаходной конической колонны с разнонаправленными винтовыми поверхностями равного шага и равным числом направленных навстречу друг другу витков, при этом на расстоянии 2/3 общей длины пути движения суспензии от загрузки к выгрузке от отверстия загрузки смонтировано эксцентрично вверх, относительно оси наружного барабана, средство для подачи красителей выполнено в виде цилиндрического кожуха. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

91 91 К

/ 2Пф В L I

К

v-v

Јff.

LI % К 8

9 Si

U

№1ЕЛ91

45

29

49 46 its

5-6

Фиг. J

47 50

ФигЛ

W

фиг. 5