Турбинная мешалка Советский патент 1993 года по МПК B01F5/16 

Представляемое изобретение относится к химическому машиностроению и предназначено для применения в реакционных аппаратах для проведения различных химико-технологических процессов, протекающих в гомогенной или гетерогенной средах, в которых требуется создание однородного поля концентраций и температур во всем объеме аппарата.

Известны турбинные мешалки с прямыми лопатками, расположенными радиально. Лопатки либо приварены к диску, либо прикреплены к нему с помощью болтов с использованием угольника, через который лопатки привинчиваются к диску. Мешалки с прямыми лопатками создают поток жидкости, имеющих радиальную и тангенциальную составляющие. При этом горизонтальная составляющая радиуса перемешивания в два с половиной раза больше вертикальной составляющей. На стенках аппарата поток жидкости притормаживается, меняет свое направление на осевое, поднимается вверх до свободной поверхности жидкости и отсюда вновь поворачивает в направлении мешалки. Таким образом, создаются замкнутые петли с центрами, в которых радиальная и осевая составляющие скорости равны нулю, т.е. имеется область или точнее поверхность, где интенсивность перемешивания меньше, чем в остальной части .аппарата. Это приводит к снижению интенсивности перемешивания и увеличению времени гомогенизации.

Известна мешалка, представляющая собой четырехлопастную мешалку с лопатками трапециедальной формы с отверстиями в каждой для уменьшения кавитации. Недостатком этой мешалки является перемешивание только тех слоев жидкости, которые находятся в непосредственной близости от лопастей мешалки и, как следствие этого, слабое развитие турбулентности в объеме перемешиваемой жидкости и слабая циркуляция жидкости.

Известно также смесительное устройство, содержащее вертикальный вращающийся вал с диском, по периферии которого размещены радиальные лопатки. Лопатки выполнены с пластинчатыми элементами на

И

XI 00 Ю ГО

ел ел

свободном конце, размещенными по высоте лопатки, при этом смежные элементы отогнуты в плоскости вращения диска в противоположные стороны относительно плоскости лопатки. При работе устройства отогнутые пластинчатые элементы диспергируют газ в жидкость и, так как суммарная высота элементов равна высоте лопатки, то и вертикальная составляющая радиуса перемешивания сохраняется такой же в тур- бинных мешалках.

Наиболее близкой к технической сущности и достигаемому эффекту является перемешивающее устройство, принятое в качестве прототипа, состоящее из вала с закрепленной на ней ступицей и разделительным диском, на котором жестко закреплены радиальные лопасти. На верхней и нижней кромках лопастей над их передней частью в плоскости мешалки установлены экранирующие элементы в виде секторов, длина окружности которых равна 0,25-0,32 длины дуги между смежными лопастями. При вращении перемешивающего устройства экранирующие элементы препятствуют перётоку жидкости через верхние и нижние кромки лопастей, что увеличивает насосный эффект. Недостатком такого устройства является то, что вся его рабочая поверхность со стороны вращения вала является откры- той, поэтому сток обрабатываемой жидкости с лопастей при вращении устройства носит хаотический, неорганизованный хат рактер, направлен в разные стороны и полученный жидкостью энергетический импульс размывается и довольно быстро затухает, оставляя только общий характер циркуляции среды.

Целью изобретения является повыше- ние эффективности процесса перемешивания за счет увеличения вертикальной составляющей радиуса перемешивания путем образования дополнительных циркуляционных контуров обрабатываемой среды над и под лопатками.

Поставленная цель достигается тем, что направляющие элементы выполнены в виде

труб, концы которых изогнуты в горизонтальной плоскости на 90° в противоположные стороны.

На фиг.1 представлена турбинная мешалка; на фиг,2 - вид сверху,

Турбинная мешалка содержит горизонтальный диск 1 со ступицей 2 и лопатками 3. По верхнему и нижнему торцам в радиальном направлении установлены направляющие элементы в виде трубы 4 с изогнутыми концами 5 и 6 в горизонтальной плоскости на 90° в противоположные стороны.

Турбинная мешалка работает следующим образом. При вращении турбинной мешалки лопатки 3, взаимодействуя с жидкостью, перемещают ее в радиальном направлении, создавая таким путем насосный эффект, Мешалка образует две зоны течения: в нижней части аппарата жидкость подсасывается снизу вверх, а в верхней части аппарата мешалка засасывает жидкость сверху вниз. Стекает жидкость с мешалки перпендикулярно оси ее вращения. Размещенные на торцах лопаток сверху и снизу труб 4 с поворотом их концов 5 и 6 в горизонтальной плоскости на 90° в противоположные стороны позволяет при вращении мешалки создавать над и под каждой лопаткой 3 дополнительные циркуляционные контуры. Объединяясь, эти контуры способствуют увеличению энергетического импульса обрабатываемой среды и росту вертикальной составляющей радиуса перемешивания и, следовательно, увеличению турбулентности жидкости в аппарате,

Таким образом предложенное устройство обеспечивает повышение эффективности процесса перемешивания.

Достижение поставленной цели подтверждается результатами испытаний турбинной мешалки в аппарате вместимостью 0,063 м3 на водной дисперсии с минеральным маслом, приведенными в таблице.

Приведенные данные показывают, что предлагаемая турбинная мешалка обеспечивает уменьшение времени выравнивания концентраций по сравнению с известной мешалкой на 28%.

Использование: проведение различных химико-технологических процессов, протекающих в гомогенной или гетерогенной средах, в которых требуется создание однородного поля концентраций и температур во всем объеме аппарата. Сущность изобретения: верхний и нижний торец каждой лопатки 3 в радиальном направлении снабжен трубой 4, при этом концы трубы изогнуты в горизонтальной плоскости на 90° в противоположные стороны. 2 ил.

Формула изобретения

Турбинная мешалка, содержащая соос- но установленный на вращающемся валу горизонтальный диск с лопатками с закрепленными вдоль их верхних и нижних торцов направляющими элементами, отличающаяся тем. что, с целью повышения

эффективности работы за счет увеличения вертикальной составляющей перемешивания путем образования дополнительных циркуляционных контуров над и под лопатками, направляющие элементы выполнены в виде труб, концы которых изогнуты в горизонтальной плоскости на 90° в противоположные стороны.

Результаты испытаний турбинной мешалки