Устройство для диспергирования смесей Советский патент 1992 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к устройствам для смешивания различных смесей и может быть использовано во многих отраслях промышленности, где необходимо приготовление водо-топливных, водо-мазутных и других эмульсий и суспензий.

Известно устройство для диспергирования смесей, включающее набор коаксиаль- но взаимодействующих вращающихся и неподвижных дисков-цилиндров, выполненных без прорезей.

В такой конструкции возникают резкие изменения направления и скорости течения обрабатываемой среды, что существенно интенсифицирует проводимые процессы, однако при этом, в связи с уменьшением проходного сечения, резко увеличивается гидравлическое сопротивление устройства, что снижает его производительность.

Для устранения этого недостатка подобные устройства снабжаются зубчатыми дисками, расположенными по его длине.

Недостатком таких устройств является то, что при малых зазорах и большом расходе обрабатываемой среды часть ее может проходить через устройство, не попадая в зазоры, что значительно снижает его эффективность.

Целью изобретения является повышение степени дисперсности обрабатываемого продукта и уменьшение потребляемой энергии.

Поставленная цель достигается тем, что зубья диска ротора выполнены треугольной формы, причем передняя стенка зубьев наклонена к плоскости, проходящей через ось вращения, под углом а 8-13° в направлении вращения и развернута вовнутрь на угол ft 30-36°, а задняя стенка зубьев обVIVI О

Ю О

СО

разует с передней стенкой угол у 27-43°, при этом форма и углы наклона зубьев диска статора аналогичны форме и углам наклона зубьев диска ротора, но имеют зеркальное отражение.

Для более интенсивного перемешивания получаемой смеси зубья дисков ротора и статора смещены относительно верхнего ряда зубьев на угол р 6-19°, у статора - в сторону вращения, у ротора - в противоположную сторону и по направлению движения смеси увеличиваются в размерах.

Форма выполнения дисков статора и ротора может быть цилиндрической и/или конической с различными углами наклона. Аналогичные формы и углы наклона и разворота имеют зубья, когда в качестве ротора и статора используются наборы ко- аксиально взаимодействующих вращающихся и неподвижных дисков цилиндров или пластин.

Для равномерной и бесперебойной работы устройство снабжено кожухом, на котором размещены регулятор температуры, патрубки подвода и отвода компонентов смеси, причем один из патрубков соединен с корпусом устройства и выполнен в виде змеевика, а на выходном валу электродвигателя установлены маховик и крыльчатка.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез устройства для диспергирования в сборе.

На фиг. 1 (вид А на фиг. 1) показаны формы и углы наклона и разворота зубьев дисков статора и ротора.

На фиг, 3 изображена аксонометрическая проекция ротора устройства с определенным расположением на нем зубьев.

На фиг. 4 показан график зависимости угла ft статора и ротора от максимальной степени диспергирования компонентов на примере смешения мазута и воды.

Устройство для диспергирования смесей (фиг. 1} содержит корпус 1, статор 2, выполненный в виде диска с зубьями, укрепленного на корпусе 1, ротор 3, закрепленный на валу 4 и выполненный в виде диска с зубьями. На валу 4 закреплены также маховик 5 и крыльчатка (на фиг. не показано). В головке статора 2 закреплены патрубок подвода 6 основного компонента и регулятор расхода 7 второго компонента.

Корпус 1 устройства помещен в кожух 8, на наружной поверхности которого размещены регулятор температуры 9, патрубки подвода 10 и 11 смешиваемых компонентов, патрубок отвода 12 одного из компонентов и патрубок отвода 13 полученной смеси, который соединен с крыльчаткой.

Внутри кожуха 8 размещен змеевик 14, соединяющий патрубок подвода 11 и регулятор расхода 7.

Зубья дисков ротора 3 и статора 2 (фиг.

2) имеют треугольную форму в продольном сечении, передняя стенка зубьев ротора наклонена к плоскости, проходящей через ось вращения, под углом а- 8-13° в направлении враа(ения и развернута вовнутрь на

угол /3 20-36°, а задняя стенка зубьев образует с передней стенкой угол у - 27-43°, при этом форма и углы наклона зубьев диска статора аналогичны форме и углам наклона зубьев диска ротора, но имеют зеркальное

отражение.

Кроме того, передняя и задняя стенки зубьео имеют вогнутую форму, которая создает хорошую обтекаемость потока жидко- сти самих зубьев.

В целях более качественного перемешивания смеси зубья ротора и статора смещены относительно верхних рядов на угол

р, равный в зависимости от диаметра статора и ротора 6-19° (фиг. 3). Формы выполнения дисков статора и ротора различные. Это и цилиндрическая, и совместно с конической, и/или отдельно коническая с разными

углами наклона. Выбор конкретной формы зависит от составов компонентов.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства на примере приготовления водо- мазутной смеси для котлоагрегатов.

Мазут предварительно нагревают до температуры 110-120°С и направляют на циркуляцию через патрубок 10 кожух 8, патрубок 12, крыльчатку и емкость (на фиг. не показаны). В процессе циркуляции мазута

происходит нагревание корпуса 1 устройства и змеевика 14, в котором находится вода. При достижении определенной температуры корпуса 1 и воды в змеевике 14 срабатывает регулятор температуры 9,

размещенный на кожухе 8, и включает электродвигатель устройства и открывает регулятор расхода 7 второго компонента. Мазут направляется в патрубок подвода 6, и начинается процесс диспергирования водомазутной смеси, которая многократно пройдя через прорези дисков быстровращающего ротора 3 и статора 2 и подвергшись интенсивному воздействию комплекса срезывающих, истирающих, разрывных усилий,

пульсации давления и скорости, гидравлических ударов и кавмтационных явлений, через патрубок отвода 13 и крыльчатку, расположенную на валу 4 устройства, подается в котлоагрегат.

В случае падения температуры одного из компонентов смеси электродвигатель отключается.

Использование предлагаемого устройства значительно уменьшит потребляемую мощность крыльчатки на валу электродвигателя и позволит получить эмульсию, содержащую до 29% воды, что, в свою очередь, резко сократит потребление мазута при его сжигании (лучшие подобные устройства позволяют получить водо-мазутную эмульсию с содержанием воды 7-9%) и более чем в 2 раза уменьшить содержание вредных примесей МОх и полностью избавиться от черных шлейфов дыма при сгорании этой эмульсии в котлоагрегатах.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет получать различные водо-топлив- ные эмульсии, которые вместо чистой воды могут использовать в качестве компонента эмульсии различные токсичные, сточные и замазученные воды.

Формула изобретения

1. Устройство для диспергирования смесей, включающее корпус, статор, выполненный в виде диска с зубьями, укрепленного на корпусе, ротор, закрепленный на валу электродвигателя и выполненный в виде диска с зубьями, расположенными во впадинах диска статора, патрубки ввода перемешиваемых компонентов и вывода готовой смеси, отличающееся тем, что, с целью повышения степени дисперсности смеси и уменьшения потребляемой энергии, зубья диска ротора выполнены треугольной формы, причем передняя стенка зубьев наклонена к плоскости, проходящей через ось вращения, под углом 8-13° в направлении вращения и развернута вовнутрь на угол 20-36°, а задняя стенка ев образует с передней стенкой угол 27- 43°, при этом форма и углы наклона зубьев диска статора аналогичны форме и углам наклона зубьев диска ротора, но имеют зеркальное отражение.

2.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что зубья дисков ротора и статора смещены относительно верхнего ряда зубьев на угол / 6-19°, у статора - в сторону вращения, у ротора - в противоположную сторону и по направлению движения смеси увеличиваются в размерах.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что диски статора и ротора

выполнены цилиндрическими и/или коническими с различными углами наклона.

4.Устройство по пп. 1иЗ, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными дисками ротора и статора, при этом вращающиеся и неподвижные диски установлены коаксиально.

5.Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем. что, с целью обеспечения равнрмерной и бесперебойной работы, оно снабжено кожухом, на котором размещены регулятор температуры, патрубки подвода и отвода перемешиваемых компонентов и полученной смеси, причем один из патрубков соединен с корпусом устройства и выполнен в виде змеевика.

6.Устройство по пп. 1-5, отличающееся тем, что, с целью сглаживания неравномерной работы двигателя в процессе диспергирования, оно снабжено маховиком, размещенным на валу электродвигателя.

7.Устройство по пп. 1-6, отличающееся тем, что оно снабжено крыльчаткой, размещенной на валу электродвигателя.

I

Использование изобретения: приготовление водо-топливных, водомазутных и других эмульсий и суспензий. Сущность изобретения: устройство для диспергирования смесей содержит корпус, статор, выпол- ненный в виде диска с зубьями, укрепленного на корпусе, ротор, закрепленный на валу и выполненный в виде диска с зубьями. На валу закреплены также маховик, крыльчатка и электродвигатель. Зубья дисков ротора и статора имеют треугольную форму и наклонены по отношению к оси вращения под определенным углом и развернуты к центру. В головке статора закреплены патрубок подвода основного компонента и регулятор расхода второго компонента. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

9619Ш

Ось дращенця

Фиг. 2

1776196

Вид А

ttartpafaewe вращения 00лт00а

Зудстатора

J

Фие.З

НапраЗление Воащения

37 35 33

31 29 27

25 23 21 19 П 15

t