Аппарат с перемешивающим устройством Советский патент 1991 года по МПК B01J19/18 

Изобретение относится к конструкции аппаратов, предназначенных для проведения в них непрерывных процессов диспергирования, гомогенизации,суспен- дирования в химической, нефтехимической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является интенсификация перемешивания и расширение диапазона применения аппарата для высококонцентрированных суспензий за счет создания перекрестных протоков как по высоте, так и по радиусу аппарата.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б

на фиг.1; на фиг.4 - сравнительные кривые потребляемой мощности, скорости рабочей среды и т.д.

Аппарат состоит из корпуса 1, привода 2 и вала 3 с двумя винтовыми мешалками - верхней 4 и нижней 5 с лопастями взаимно противоположного наклона у верхней и нижней мешалки.

Неподвижное направляющее устройство 6 снабжено прямыми верхними ребрами

7у верхней мешалки 4 и нижними ребрами

8у нижней мешалки 5 Мешалки расположены в циркуляционных трубах: в верхней 9 и в нижней 10, Ребра 7 и 8 установлены тангенциально к наружным поверхностям циркуляционных труб с взаимно противо(

4 00

СА)

ся

положным направлением, совпадающим с направлением закрутки потока (по стрелкам В-Г верхней мешалкой, а по стрелкам Д-Е нижней мешалкой).

Верхнее проходное окно 11 образовано между верхней циркуляционной трубой 9 и неподвижным направляющим устройством 6, нижнее окно 12 - между нижней циркуляционной трубой 10 и неподвижным направляющим устройством 6. Неподвижное направляющее устройство 6 с ребрами 7 и 8 крепится цапфами неподвижно к корпусу 1 аппарата.

Площадь верхнего окна 11 равна площади нижнего окна 12, а отношение площади каждого окна к площади циркуляционной трубы составляет не менее 1,5.

Аппарат работает следующим образом. Включается привод 2 с винтовыми мешалками 4 и 5, размещенными на одном валу 3 и имеющими взаимно противоположный наклон лопастей. При вращении лопастей возникает циркуляционное движение рабочей среды вокруг каждой мешалки: вокруг верхней мешалки - против часовой стрелки (см.фиг.2), вокруг нижней мешалки - по часовой стрелке (см.фиг.3).

Рабочая среда, выходя из циркуляционной трубы 9 вниз, а из циркуляционной трубы 10 вверх, попадает на направляющее устройство и затем в зону В между прямыми верхними ребрами 7 и зону А между прямыми вертикальными нижними ребрами, установленными по высоте аппарата тангенциально к наружным поверхностям циркуляционных труб.

Вследствие того что ребра 7 и 8 установлены тангенциально к наружным поверхностям циркуляционных труб, а наклон ребер с верхней и нижней сторон направляющего устройства выполнен взаимно противоположным, то среда в зонах В и Д закручивается в горизонтальных плоскостях во взаимно противоположные стороны: в верхней части аппарата в зоне В (см.фиг.2) против часовой стрелки, в нижней части аппарата в зоне Д по часовой стрелке (сМ.фиг.З), и выходит закрученная в кольцевое пространство аппарата Г и Е, т.е. возникает перекрестный поток среды в горизонтальных плоскостях во всем обьеме аппарата, что увеличивает эффективность перемешивания, по радиусу и высоте аппарата увеличивает поверхность раздела фаз, ускоряет процессы. Особенно такой аппарат эффективен для процесса оттирки высококонцентрированной глинистой суспензии песков, т.е. расширен диапазон применения аппарата.

Кооме этого, вследствие того, что лопасти мешалок создают взаимно противоположное направление закрутки потока из-за взаимно противоположного их наклона, то

возникает циркуляционное движение в вертикальных плоскостях вокруг каждой мешалки во взаимно противоположном направлении: вокруг верхней мешалки - против часовой стрелки в вертикальной пло0 скости, вокруг нижней - по часовой (см. фиг.1).

Это также позволяет увеличить межфазную поверхность перемешиваемой среды и увеличить интенсивность перемешивания

5 по высоте аппарата. Выполнение наклона ребер с верхней и нижней сторон направляющего устройства совпадающим с направлением закрутки потока винтовыми мешалками позволяет уменьшить потери

0 энергии на удар при попадании среды на конусный диск, усилить закрутку потока в горизонтальных плоскостях аппарата без увеличения мощности, уменьшить энергопотребление при перемешивании среды и

5 увеличивает интенсивность перемешиез ния и производительность аппарата.

В предлагаемой конструкции аппарата с перемешивающим устройством вследствие создания встречно скрещивающихся

0 потоков как по высоте, так и по радиусу в аппарате создается интенсивный гидроди- намииеский режим, увеличивается межфазная поверхность гетерогенных систем, возникает интенсификация процессов, на5 блюдается интенсификация процесса оттирки глины из высококонцентрированных крупнодисперсных суспензий перед их обесшламливанием, уменьшается время оттирки на 50%, соответственно увеличива0 ется производительность аппарата с переме- шивающим устройством вместимостью 3,2 м3 ПМ 3,2-0.

На фиг.4 приведена зависимость потребляемой мощности на перемешивание,

5 скорости рабочей среды в циркуляционной трубе и коэффициента сопротивления входа в окна между циркуляционными трубами от отношения площади окон между циркуляционными трубами FOK к площади циркуля0 ционной трубы Рцт для аппарата ПМ 3,2-0 для оттирки суспензий, т.е. (F0K/FqT) - кривая I, W f(F0K/Fu.T ) - кривая I, Ј f (Fox/Flu) - кривая 3.

Как аидно из фиг.З, с отношения пло5 щади окон между циркуляционными трубами к площади циркуляционной трубы Рок/Рц.,5 наблюдается интенсивное падение коэффициента сопротивления входа в окна между циркуляционными трубами, а далее коэффициент сопротивления уменьшается слабо. Это уменьшение коэффициента сопротивления приводит к уменьшению потребляемой мощности и к увеличению скорости рабочей среды в циркуляционных трубах аппарата, что соответственно приводит к увеличению интенсивности перемешивания, уменьшению неравномерности концентраций и температур по объему аппарата, ускорению процесса оттирки высококонцентрированных глинистых суспензий и увеличению производительности аппарата ПМ 3,2-0.

Поэтому для увеличения производительности аппарата при проведении в них процессов при перемешивании высококонцентрированных суспензий отношение площади каждого окна между циркуляционными трубами и направляющим устройством к площади циркуляционной трубы выбирается в виде

FOK

1.5.

ЦТ

Изобретение использовано в аппарате для интенсификации глинисто-солевых высококонцентрированных суспензий на флотационных фабриках калийной промышленности и позволяет снизить содержание нерастворенного остатка (НО) в питании сильвиновой флотации и расход реагентов. Аппарат предназначен для оттирки глины из высококонцентрированных крупнодисперсных суспензий перед обесш- ламливанием.

Формула изобретения

Аппарат с перемешивающим устройством, содержащий корпус, электропривод и вал с двумя винтовыми перемешивающими устройствами, расположенными внутри

циркуляционных труб, между которыми установлено направляющее устройство, о т- личающийся тем, что, с целью интенсификации перемешивания и расширения диапазона применения для высококонцентрированных суспензий за счет создания перекрестных потоков как по высоте, так и радиусу аппарата, направляющее устройство выполнено неподвижным и снабжено вертикальными ребрами, установленными

по высоте аппарата тангенциально к наружной поверхности циркуляционных труб, при этом их наклон с верхней и нижней сторон выполнен взаимно противоположным и совпадает с направлением закрутки потока

винтовыми мешалками, а проходные окна между циркуляционными трубами и направляющим устройством имеют одинаковые площади с отношением площади каждого окна к площади циркуляционной трубы не

менее 1,5.

Изобретение относится к аппаратам с перемешивающим устройством, предназначенным для проведения в них процессов протекающих в системе жидкость - твердое тело, жидкость - жидкость, и позволяет интенсифицировать перемешивание и расшмрить диапазон применения для высококонцентрированных суспензий за счет создания перекрестных потоков как по высоте, так и по радиусу. Аппарат содержит вертикальный корпус, внутри которого установлен вал с мешалками в циркуляционных трубах. Между перемешивающими устройствами установлено направляющее устройство, которое выполнено неподвижным и снабжено вертикальными ребрами, установленными по высоте аппарата тангенциально к наружной поверхности циркуляционных труб, при этом их наклон с верхней и нижней сторон выполнен взаимно противоположным и совпадает с направлением закрутки потока винтовыми мешалками. Между циркуляционными трубами и направляющим устройством имеются окна с равной площадью, причем отношение площади окна к площади циркуляционной трубы не менее 1,5. 4 ил. (Л С

Г

А-А

Фиг. 2 6-6

Фиг.З

1,0

Фаг Л