Вибрационный массообменный аппарат Советский патент 1991 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к аппаратам для массообменных процессов и может быть использовано, например, для перемешивания, растворения,эмульгирования, выщелачивания в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения - интенсификация массообмена путем изменения амплитуды осевых колебаний вертикальной штанги без остановки работы аппарата.

На фиг.1 изображен вибрационный мас- сообменный аппарат, общий вид; на фиг.2 - исполнительный механизм вибропривода в одном из рабочих положений, общий вид.

Вибрационный массообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с патрубками 2, 3 для ввода фаз и 4, 5 для их вывода. По оси корпуса расположена вертикальная штанга 6 с перемешивающими элементами 7, которая имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение в направлении оси корпуса. Вибропривод вертикальной штанги включает приводной вал 8, цилиндрическую втулку 9. шарнирно размещенную в обойме 10 шатуна 11. Цилиндрическая втулка 9 выполнена с внутренним отверстием, большим, чем диаметр приводного вала 8, и снабжена диаметрально противоположными стойками 12, 13, концы которых связаны посредством шарнирных тяг 14, 15с крестовиной 16, жестко укрепленной на приводС

00

ел ь

00

о

ном валу 8. Шарнирные тяги 14, 15 позволяют цилиндрической втулке 9 эксцентрично смещаться относительно приводного вала 8. Между цилиндрической втулкой 9 и приводным валом 8 в направлении смещения в гулки установлены пружины 17,18, работающие на сжатие. Шатун 11 шарнирно связан с вертикальной штангой 6, Приводной вал 8 установлен в подшипники, которые размещены на раме 19,жесткоукрепленной на крышке 20 корпуса аппарата. На вертикальной штанге б установлена пружина 21, один конец которой жестко связан со штангой, а другой - с втулкой 22, свободно установленной на штант, Втулка 22 шарнирно связана с подвижной частью винтовой пары 23, неподвижная часть которой жестко закреплена на крышке 20 корпуса armapaia.

Вибрационный массообмеипый аппарат работает следующим образом.

Сверху в корпус 1 по патрубку 2 подается тяжелая фаза, а снизу по патрубку 3 - легкая (жидкая) фаза, которая, поднимаясь по аппарату, распределяется между перемешивающими элементами 7. Отвод легкой фазы осуществляется по патрубку А. а тяжелой - по патрубку 5. После начала подачи фаз включается приводной вал 8 вибропривода. Затем вращением подвижной части винтовой пары 23 пружина 21 посредством втулки 22 поджимается (растягивается) относительно вертикальной штанги 6. Через шатун 11 и его обойму 10 пружина 21 передает давление на цилиндрическую втулку G. При любом угле поворота приводного вала 8 с крестовиной 16 шарнирные тяги 14, 15 допускают эксцентричное смещение цилиндрической втулки 9 перпендикулярно оси приводного вала 8. Линия смещения проходит под углом 45° к крестовине 16. Составляющая силы давления, действующей на цилиндрическую втулку 9, направлена вдоль пружин 17 18 и периодически меняется по величине, будучи пропорциональной синусу угла поворота приводного вала 8. Под действием составляющей цилиндрическая вгулкз 9, преодолевая упругость пружин 17, 18, также периодически вместе с обоймой 10 меняет эксцентриситет относительно оси приводного вала 8. Таким образом, цилиндрическая втулка 9 по отношению к шатуну 11 является эксцентриком с переменным эксцентриситетом. Значение эксцентриситета пропорционально силе давления обоймы 10 шатуна и синусу угла поворота приводного вала 8. UJaiyn 11, будучи шарнирно связанным с вертикальной штангой 6, сообщает ей колебательное движение за счет изменения эксцентриситета цилиндрической втулки 9 и угла поворота

приводного вала 8. Чем сильнее поджата или растянута пружина 21 подвижной частью винтовой пары 23, тем больше эксцентриситет втулки 9 и амплитуда колебаний

вертикальной штанги 6. Значение амплитуды колебаний, зависящее от механических параметров всей колебательной системы аппарата и обрабатываемых фаз, целиком определяется величиной статического сжа0 тип или растяжения пружины 21 винтовой парой 23.

Вертикальная штанга 6 с перемешивающими элементами 7 имеет значительную инертную массу, поэтому для снижения ди5 намических нагрузок на вибропривод в период его запуска, необходимо винтовой парой23 установить цилиндрической втулке 9 нулевой эксцентриситет перед включением приводного вала 8. И только после запу0 ска вибропривода увеличивать амплитуду колебаний до требуемого значения.

Перемешивающие элементы 7, будучи перфорированными, в процессе колебательного движения возбуждают в дисперс5 ной среде множество затопленных турбулентных струй. Они вызывают активное дробление и перемешивание фаз, что увеличивает поверхность их контакта и уменьшает диффузионное сопротивление,

0 При рациональном выборе амплитуды колебаний, настройка которой производится без остановки работы аппарата, эги процессы протекают быстрее и о более полном обье- ме. В результате увеличивается скорость

5 прохождения тепло- и массообменных процессов, а также химических превращений, что ведет к снижению энергозатрат на получение конечного продукта.

Вибрационный массообменный аппа0 рат прост по конструкции. Для изготовления привода аппарата не требуется специального машиностроительного оборудования. С учетом технологических возможностей по сравнению с известными аппаратами, допу5 скаюа ими регулирование амплитуды при работающем виброприводе, он отличается меньшей металле- и энергоемкостью и простотой обслуживания. Детали вибропривода имеют только шарнирные соединения,

40 поэтому в целом аппарат надежен и износостоек в работе. Аппарат эффективен для осуществления и интенсификации многих технологических процессов, в гом числе выщелачивания, цементации, сорбцкюнных и

55 экстракционных процессов, процессов взаимодействия жидкостей и суспензий с газами.

Формула изобретения Вибрационный массообменный аппа- рат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, вертикальную штангу с перемешивающими элементами, установленную с возможностью циклического перемещения вдоль своей оси, патрубки для подачи и вывода легкой и тяжелой фаз, эксцентриковый вибропривод вертикальной штанги, отличающийся тем, что, с целью интенсификации массообмена путем изменения амплитуды осевых колебаний вертикальной штанги без остановки работы аппарата, аппарат снабжен винтовой парой и пружиной, один конец которой соединен с вертикальной штангой, а другой по

средством втулки, установленной на вертикальной штанге с возможностью вертикального перемещения, с подвижной частью винтовой пары, неподвижная часть которой зак реплена на крышке корпуса, при этом вибропривод выполнен в виде цилиндрической втулки, концентрично установленной снаружи приводного вала и снабженной диаметрально противорасположенными стой-. кзми, соединенными посредством шарнирных тяг с крестовиной, закрепленной на приводном валу, и пружинами, соединенными с приводным валом.

Изобретение относится к аппаратам для массообменных процессов. Цель изобретения - интенсификация массообмена путем регулирования амплитуды осевых колебаний вертикальной штанги без остановки работы аппарата. Вибрационный мэссообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для ввода и вывода фаз. По оси корпуса расположена вертикальная штанга 6 с перемешивающими элементами, которая имеет возможность совершать возвратно-посту- па .ельноз движение в направлении оси корпуса. Вибропривод вертикальной штанги включает приводной вал 8, цилиндрическую втулку 9, шарнирно размещенную в обойме 10 шатуна 11. Втулка 9 выполнена с внутренним отверстием, большим, чем диаметр приводного вала.8, и связана посредством шарнирных гяг 14, 15 с крестовиной 16, жестко укрепленной на приводном валу. Между цилиндрической атулкой и приводным валом в направлении смещения втулки установлены пружины 17, 18, работающие на сжатие. Шатун 11 шарнирно связан с вертикальной штангой 6, на которой установлена пружина 21, одним концом закрепленная на втулке 22, свободно перемещающейся по штанге. Втулка 22 шарнирно связана с подвижной частью винтовой пары 23, неподвижная часть которой жестко закреплена на крышке корпуса аппарата. 2 ил. СП с

10

J Фиг.1

Редактор В.Данко

10 9 13

Фиг 2 Корректор Т.Палий