Смеситель для растворов и суспензий Советский патент 1992 года по МПК B01F7/18 

Изобретение относится к механическим устройствам для перемешивания растворов эмульсий и суспензий, является усовершенствованием устройства по авт. св. № 697167 и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - интенсификация процесса перемешивания за счет наложения на вращение тихоходной мешалки крутильных и осевых колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в смесителе по авт. св. № 697167, содержащем корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, и гидромуфту, ведущая полумуфта которой закреплена на валу привода, а ведомая полумуфта соединена с тихоходной мешалкой, ведущая и ведомая полумуфты

выполнены овальными и ведущая полумуфта закреплена на валу под углом 5-20°.

На фиг. 1 показан смеситель для растворов и суспензий, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Смеситель для растворов и суспензий состоит из корпуса 1, центральной быстроходной мешалки 2, закрепленной на валу привода 3, и тихоходной мешалки 4, установленной на поплавке 5. На быстроходном валу 3 жестко закреплена под углом « 5-20° ведущая полумуфта 6, выполненная в виде диска овальной формы. Под диском, являющимся ведущей полумуфтой 6 гидромуфты, на спицах 7. присоединенных к тихоходной мешалке, закреплена ведомая полумуфта 8, выполненная в виде кольца овальной формы.

Смеситель для растворов и суспензий работает следующим образом.

После заполнения жидкостью корпуса 1 тихоходная мешалка 4 всплывает вместе с поплавком 5 и принимает положение, показанное на фиг. 1. При вращении быстроходного вала 3 с мешалкой 2 от привода с числом оборотов со 1 крутящий момент к тихоходной мешалке 4 передается через гидромуфту с ведущей полумуфтой 6 в виде диска овальной формы и ведомой полумуфтой 8 в виде кольца также овальной формы, что вызывает вращение тихоходной мешалки 4 с числом оборотов Ш2 Из-за овальности формы диска и кольца площадь взаимодействия их меняется от максимума до минимума, вызывая такие же изменения крутящего момента, передаваемого через жидкость в зазоре между диском и кольцом, что приводит к крутильным колебаниям тихоходной мешалки 4. Кроме того, установка диска под углом к горизонтальной плоскости приводит к образованию гидроклина в зазоре между диском и кольцом и возникновению распорной силы, приводящей к раскачиванию тихоходной мешалки 4 во время ее вращения, т.е. осевым колебаниям.

Пример. Проводят испытания смесителя для растворов и суспензий предлагаемой конструкции.

В цилиндрической емкости объемом 3 л и диаметром 120 мм была установлена на валу привода быстроходная пропеллерная мешалка диаметром 30 мм, а также тихоходная мешалка диаметром 110 мм и высотой 120 мм. Лопасти тихоходной мешалки были прикреплены к поплавку, выполненному из пенопласта в виде кольца диаметром 110 мм и высотой 6 мм. Кроме того, на середине лопастей тихоходной мешалки на четырех спицах было закреплено кольцо овальной формы с размерами осей 50 х 25 мм и внутренним диаметром 10 мм. Над кольцом на валу привода под углом а к горизонтальной плоскости был установлен диск овальной формы с такими же, как у кольца, размерами осей.

Исследования интенсивности перемешивания проводили на водно-глицериновом растворе вязкостью 40-600 сПз при разном числе оборотов быстроходной мешалки. Для сравнения интенсивность пере- мешивания определяли в известном перемешивающем устройстве, представляющем собой аналогичный аппарат с такими же быстроходной и тихоходной мешалками, но с гидромуфтой типа диск-кольцо диаметром 50 мм, при этом диск был установлен горизонтально.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Интенсивность перемешивания определяли по времени выравнивания концентрации индикатора (насыщенного раствора поваренной соли), которую регистрировали

кондуктометрической ячейкой.

Как видно из таблицы, установка диска и кольца овальной формы вызывает крутильные колебания лопастей рамной мешалки с размахом 10-16 мм. Это приводит к умень0 шению времени перемешивания с 14 до 12 с, т.е. увеличению интенсивности на 15% за счет нарушения монолитности вращения тихоходной мешалки и возникновения дополнительных градиентных течений.

5При увеличении угла наклона диска относительно горизонтальной плоскости до 15-20° визуально наблюдается раскачивание тихоходной мешалки при вращении, что приводит к турбулизации жидкости и еще

0 большей интенсивности смешения. При этом время смешения уменьшается с 14 до 10 с, т.е. на 30%

Увеличение угла наклона диска более 20° приводит к чрезмерному раскачиванию

5 тихоходной мешалки, так что она начинает ударяться о стенки аппарата. Уменьшение этого угла менее 5° не вызывает раскачивания тихоходной мешалки, хотя крутильные колебания сохраняются.

0 Кроме того, обеспечивается частичное саморегулирование предлагаемого перемешивающего устройства

При увеличении уровня жидкости в аппарате поплавок с тихоходной мешалкой

5 всплывает, зазор между диском и кольцом уменьшается, крутящий момент увеличивается и тихоходная мешалка начинает вращаться быстрее. Таким образом, колебания уровня жидкости в аппарате вызывают ко0 лебания числа оборотов тихоходной мешалки.

Круговые колебания, раскачивание тихоходной мешалки в совокупности с вращением интенсифицируют не только

5 гидромеханические, но и тепловые и массо- обменные процессы и химические превращения.

Смеситель предлагаемой конструкции целесообразно применять в химических реак0 торах, смесителях растворов, эмульсий, суспензий, массообменных и теплообменных аппаратах с рубашками при реконструкции действующих перемешивающих устройств. Формула изобретения

5 Смеситель для растворов и суспензий по авт. св. № 697167, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания, ведущая и ведомая полумуфты выполнены овальными и ведущая полумуфта закреплена под углом 5-20°

Сравнение интенсивности перемешивания в водно-глицериновом

растворе вязкостью 210 сПз индикатора (насыщенного

раствора поваренной соли)

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для интенсификации процессов смешения растворов и суспензий за счет наложения на вращательное движение крутильных и осевых колебаний. Сущностью изобретения является выполнение ведущей и ведомой полумуфт гидромуфты, передающей крутящий момент от вала быстроходной мешалки к тихоходной овальной формы и, кроме того, закрепление ведущей полумуфты на валу под углом 5-20°. Предлагаемая конструкция является усовершенствованием устройства по авт.св. СССР N5 697167 и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности. 2 ил,, 1 табл.

77

ссоФиъ.1

.

J

MMrih M

8

Г

А I

Фиг. 2