Смесительное устройство Советский патент 1993 года по МПК B01F5/16 

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 Ьбъеме аппарата.

Известны турбинные мешалки р, 2 с прямыми лопатками, расположенными радиально. Лопатки либо приварены к диску, либо прикреплены к нему с nojмощью болтов с использованием угольника, через который лопатки привинчиваются к диску. Мешалки с прямыми ло- |патками создают поток жидкости, имеющий 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 жид00

со

СЛ СО

VJ

кости 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 31 представляющая собой четырехлопастную мешалку с лопастями 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 V, содержащее вертикальный вращающийся вал с диском, по периферии которого размещены радиальные лопатки. Лопатки выполнены с пластинчатыми элементами на 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 сум- марная высота элементов равна высоте лопатки, то к сожалению и вертикалью ная составляющая радиуса перемешивав ния сохраняется такой же(как в турбинных мешалках , 2.

Известно перемешивающее устройство , в котором применены перетечные полые трубы, одна из которых выполнена в виде буквы С, другая изогнута по окружности и прикреплена снизу к Сообразной трубе. Другие перемешивающие элементы отсутствуют. В связи с тем, что С-образные трубы своими вертикальными участками соединены с валом имеют форму для плавного обтекания жидкостью и практически не участвуют в процессе перемешивания, турбу- лизация среды производится только нижними частями С-образных труб и изогнутыми нижними трубами и поэтому интенсивное перемешивание среды имеет место только в нижних частях ап-

5

0

5

0

5

0

5

0

5

парата. Повышение интенсивности перемешивания в аппаратах с такими устройствами можно достигнуть за счет повышения частоты вращения мешалки, но эта мера приведет к увеличению потребляемой .мощности, которая пропорциональна частоте вращения в тре.тьей степени, т.е. при увеличении частоты вращения в два раза, потребляемая мощность увеличится в восемь раз.

Наиболее близок к предлагаемому .смесительное устройство 6, состоящее из вала е 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, которые препятствуют перетоку жидкости через верхние и нижние кромки лопастей, что увеличивает насосный эффект. Недостатком такого технического решения является то, что вся рабочая поверхность -перемешивающего устройства со стороны вращения вала открыта. Поэтому сток обрабатываемой жидкости с лопастей при вращении - устройства носит хао- тический, неорганизованный характер, направлен в разные стороны и полученный жидкостью энергетический импульс размывается и довольно быстро затухает, оставляя только общий характер циркуляции среды.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса перемешивания за счет увеличения горизонтальной и вертикальной составляющей радиусов перемешивания путем образования бо-. лее двух рециркуляционных контуров ; по высоте сосуда, в котором оно установлено.

Поставленная цель достигается тем, что смесительное устройство снабжено трубами разной длины над и под диском, при этом концы труб изогнуты в горизонтальной плоскости на 90 в противоположные стороны, выходной конец каждой трубы изогнут в вертикальной плоскости .относительно горизонтального диска на 15-20°.

На фиг,1 представлено смесительное устройство; на фиг.2 приведен вид сверху; на фиг.З и k приведены вид по А-А на фиг.1 и вид по стрелке Б на фиг.2. .j

Смесительное устройство содержит j горизонтальный диск 1 со ступицей 2. i

Над и под диском 2 расположены трубы 3 разной длины с изогнутыми конусами и 5 в горизонтальной плоскости на 90° в противоположные стороны. Кроме того, выходной конец 6 каждой трубы еще изогнут в вертикальной плоскости относительно горизонтального диска на 15-20°.

Смесительное устройство работает следующим образом. При вращении диска с установленными над и под ним ;изогнутые трубы 3 разной длины, взаимодействуя со средой, перемещают ее в радиальном направлении/Насосный эффект, образуемый с каждой-из труб разной длины изогнутыми концами k и ,5 в горизонтальной плоскости на 90° в противоположные стороны позволяет создать большое число рециркуляционных контуров, которые наряду с известными двумя зонами течения среды в верхней и нижней частях аппарата да- ;ют возможность за счет увеличения горизонтальной составляющей радиуса пе- .ремешивания интенсифицировать процесс перемешивания изогнутостью выходного конца 6 каждой трубы в вертикальной плоскости на 15-20° относительно горизонтального диска способствует увеличению вертикальной составляющей радиуса перемешивания за счет образования рециркуляционных контуров в вертикальной плоскости, что дополнительно турбулизует среду во всем объеме аппарата. Объединяясь, эти рециркуРезультаты испытания смесительных устройств

0

5

0

5

0

5

ляционные контуры помогают увеличить ; энергетический импульс в среду. Та- 1ким образом, предложенное смесительное устройство повышает эффективность; процесса перемешивания.

Достижение поставленной цели подтверждается результатами испытаний смесительного устройства в аппарате вместимостью 0,063 м3 на водной дис- Jперсии с минеральным маслом, приве- денными в таблице..

Формула изобретения

Смесительное устройство, содержащее вертикальный вращающийся вал, на котором закреплен горизонтальный диск со ступицей, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса перемешивания за счёт увеличения горизонтальной и вертикальной составляющих радиусов перемешивания путем образования более двух рециркуляционных контуров по высоте сосуда, оно снабжено трубами, расположенными в радиальной плоскости над1 и под горизонтальным диском, примы : кающими одна к другой и имеющими изменяющуюся по высоте длину, при этом трубы выполнены с изогнутыми в горизонтальной плоскости концами на 90° в противоположные стороны, и выходной конец каждой трубы, расположенный ближе к ступице, отогнут в вертикальной плоскости от плоскости диска на 15-20°..

29,2

30,6

17,0

17,0

И,5

16,3

zescigi

kr

4Г

..

6

фиг. Э

%аЛ.