Вертикальный смеситель Советский патент 1993 года по МПК B01F7/24 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к конструкции вертикальных смесителей с винтовыми самоочищающимися мешалками для переработки взрыво- и пожароопасных продуктов.

Смеситель содержит две винтовые лопастные мешалки. Соотношение частот вращения мешалок и соответственно шагов винтовой линии составляет 1:2. В наружных образующих лопастей мешалок выполнены пазы, причем пазы в одной образующей лопасти расположены против выступов между пазами в другой образующей лопасти, глубина паза равна 5-10-кратной, а ширина 10-40-кратной величине зазора между мешалкой и стенкой камеры смешения. Камера смешения выполнена в виде параллельных пересекающихся цилиндров.

Наличие в наружных образующих лопастей мешалок пазов и выполнение камеры смешения в виде параллельных пересекающихся цилиндров позволяет:

интенсифицировать процесс за счет формирования дополнительных потоков перемешиваемого материала;

исключить образование пустот в объеме смесителя, увеличив тем самым .единовременному загрузку камеры смешения.

Предлагаемая конструкция вертикального смесителя позволяет увеличить его производительность на 20-30%.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции вертикального смесителя является смеситель, выбранный в качестве прототипа. Смеситель снабжен двумя вертикальными винтовыми лопастными мешалками, находящимися в корпусе цилиндрической формы. Соотношение частот вращения мешалок и соответственно шагов винтовых линий составляет 1:2. Каждая из мешалок состоит из двух винтовых лопастей, имеющих вогнутую поверхность набегания и трущуюся выпуклую поверхность, соединенных внешней вершиной. Быстроходная мешалка в отличие от тихоходной снабжена центральным окном, что при перемешива(Л

С

-ч

00

о ю о о

нии позволяет обеспечить переток массы и уменьшить образование пустот за тыльной стороной мешалки,

Недостатком указанной конструкции, что особенно проявляется при перемешивании высоковязких материалов, является то, что имеет место процесс образования пустот за тыльной поверхностью мешалок и тем самым снижается величина единовременной загрузки смесителя. Кроме того, как показали исследования, при переработке высоковязких материалов, имеющих в своем составе компоненты с повышенной адге- зией к металлу, отмечено образование застойных зон на вогнутых поверхностях набегания мешалок. В этих зонах после проведения процесса смешения отмечено наличие материала, не соответствующего заданной рецептуре, а также в процессе перемешивания отмечается подъем материала к узлам уплотнения мешалок, что недопустимо при смешении чувствительных к трению взрыва- пожароопасных компонентов. Кроме того, мешалки в каждый момент перемешивают только часть объема цилиндрической камеры смешения.

Целью изобретения является повышение производительности путем интенсификации процесса смешения и увеличения единовременной загрузки камеры смешения .

Указанная цель достигается тем, что мешалки выполнены с поперечными пазами по наружным образующим лопастей, при этом пазы по одной образующей лопасти расположены напротив выступов между пазами по другой образующей лопасти. При этом глубина пазов равна 5-10-кратной, а ширина 10-40-кратной величине зазора между мешалкой и стенкой камеры. Камера смешения выполнена в виде параллельных пересекающихся цилиндров.

Наличие пазов в наружных образующих лопастей позволяет формировать дополнительный переток массы таким образом, что вдоль поверхности профиля мешалок и в объёме смесителя идет интенсивный массо- обмен, исключающий наличие застойных зон и образование пустот в камере смешения. При этом образующие кольцевые застойные зоны на поверхности камеры смешения после прохождения паза образующей лбпастй, тут же срезаются выступом противоположной образующей лопасти.

За базу определения размеров пазов выбран зазор между наружной образующей мешалки и стенкой камеры смешения. При переработке высоковязких пожаро- и взрывоопасных составов в зависимости от геометрических размеров смесителей зазор устанавливается в пределах 2-10 мм. При зазоре менее 2 мм возникает опасность разогрева массы и загорания ее. При зазоре

больше 10 мм у стенки камеры смешения образуются застойные зоны с недостаточно перемешанной массой. Кроме того застойные зоны ухудшают теплообмен между камерой смешения и рубашками обогрева

смесителя.

Геометрические размеры пазов установлены экспериментальными исследованиями. При этом при глубине паза менее 5-кратной величины зазора интенсифика5 ции процесса смешения не наблюдалось. При глубине паза большей 10-кратной величины зазора, существенно снижается механическая прочность лопасти мешалки. При ширине пазов меньшей 10-кратной величи0 ны зазора образования дополнительных потоков при смешении не наблюдается из-за адгезии массы к поверхности паза и его зарастания, Увеличение ширины паза более 40-кратной величины зазора нецелесо5 образно из-за уменьшения количества дополнительных потоков.

Указанное исполнение лопастей мешалок позволит исключить образование пустот за тыльной стороной лопастей мешалок в

0 процессе перемешивания и увеличить единовременную загрузку смесителя,

Выполнение камеры смешения в виде параллельных пересекающихся цилиндров позволяет обеспечить в любой момент вре5 мени перемешивание массы во всем объеме смесителя.

На фиг.1 изображен общий вид предложенного вертикального смесителя; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

0 На фиг.1, 2 приняты обозначения: 1 - мешалка быстроходная; 2 - мешалка тихоходная; 3 - камера смешения; S - зазор между образующей лопасти мешалки и стенкой камеры смешения; b - ширина паза;

5 h - глубина паза. Быстроходная мешалка содержит центральное окно. Мешалки снабжены приводом, обеспечивающим соотношение частот вращения 1:2.

Работа заявляемого смесителя осуще0 ствляется следующим образом. В камеру смешения 3 загружаются исходные компоненты, включается привод мешалок и производится перемешивание быстроходной 1 и тихоходной 2 мешалками. При этом часто5 та вращения быстроходной мешалки в два паза больше тихоходной. В процессе смешения возникают радиальные и осевые потоки движения массы из-за винтового профиля лопастей мешалок. Масса движется перед мешалками, продавливается в окно быстроходной мешалки. Дополнительные потоки массы возникают благодаря пазам мешалок. Слои массы в месте расположения пазов остаются у стенки камеры смешения и срезаются выступами, расположенными на противоположной стороне мешалки.

По окончании процесса смешения готовая масса выгружается, например, через донное отверстие в камере смешения (на фиг. не показано}.0

Применение заявляемого смесителя позволит интенсифицировать процесс смешения за счет создания дополнительных циркуляционных потоков, увеличить объем единовременной загрузки камеры смешения без увеличения потребляемой мощности, что в целом дает увеличение производительности на 20-30%, При этом улучшается качество перемешивания за счет исключения застойных зон.

Использование: переработка высоковязких взрывопожароопасных продуктов. Сущность изобретения: смеситель содержит две винтовые лопастные мешалки. Соотношение частот вращения мешалок и шагов винтовых линий составляет 1:2. В наружных образующих лопастей мешалок вы- полнены пазы, причем пазы в одной образующей лопасти расположены против выступов, образованных пазами в другой образующей лопасти; глубина паза равна 5-10-кратной величине зазора между мешалкой и камерой; смешения, а ширина равна 2-4-кратной его глубине. 2 ил.

Формула изобретения15

Вертикальный смеситель, содержащий камеру смешения, в которой расположены быстроходная и тихоходная винтовые самоочищающиеся мешалки, отличающийся 20 тем, что, с целью повышения производительности путем интенсификации процесса смешения и увеличения единовременной загрузки камеры смешения, мешалки выполнены с поперечными пазами по наружным образующим лопастей, при этом пазы по одной образующей лопасти расположены напротив выступов между пазами по другой образующей лопасти, глубина паза равна 5-10-кратной, а ширина 10-40-кратной величине зазора между мешалкой и стенкой камеры, и камера смешения выполнена в виде параллельных пересекающихся цилиндров.

Фиг, I