Турбинная мешалка Советский патент 1993 года по МПК B01F5/16 

Изобретение относится к мешалкам турбинного типа, предназначенным для обработки гетерогенных сред типа жидкость-газ, жидкость-твердое, жид- кость-твердое-газ, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. .

Известна турбинная мешалка У, содержащая вращающийся вал с диском и жестко закрепленными на диске лопастями, причем периферийная часть диска выполнена с отогнутыми секторными элементами.

Данная мешалка предназначена для улучшения гидродинамических характеристик перемешивающего устройства за счет создания дополнительной осевой циркуляции жидкости в аппарате.

Основным, существенным недостатком известного технического решения является высокое гидравлическое сопротивление мешалки, а следовательно и высокая энергоемкость, а также склонность к захлебыванию при обработке газбжидкостных смесей с повышенным ;расходом газа.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и достигаемому эф- ;фекту является реактор 2, содержа- Гщий вал с открытой турбинной мешал- ; кой, включающей диск и радиальные лопасти, причем диск снабжен криволи- ;нейными лопатками, имеющими отверстия на периферии, и радиальными направляющими пластинами, г Данное техническое решение предполагает улучшение гидродинамических характеристик мешалки за счет уменьшения области пониженного давления в жидкости за радиальными лопатками. Однако мешалка имеет высокий коэффициент гидравлического сопротивления, а значит и высокую энергоемкость. Известная мешалка также склонна к возел

с

00

со

СП

со

00

икновению режима захлебывания при j ысоком расходе газа за смет образе- ; ания газовой подушки под диском и доль вала перемешивающего устройст- - а.

Для перемешивания газожидкостных ред наиболее часто применяют открыые турбинные мешалки. Но для всех известных конструкции характерно на- IQ ступление режима захлебывания при увеличении подачи газа в аппарат. Это прежде всего обусловлено их конструкцией, а именно наличием диска, перекрывающего часть свободного сече- g ния аппарата. Восходящий поток газовых пузырей скапливается под диском, и на радиальные лопатки попадает газожидкостная эмульсия с большим газосодержанием, чем по объему реактора. 20 Это явление также способствует возникновению кавитации за радиальными лопастями по направлению вращения мешалки из-за падения давления за ло-. пастью.25

Цель изобретения - снижение коэффициента гидравлического сопротивле- . ния мешалки и исключение режима захлебывания при обработке .газожидкостных сред за счет улучшения гидро-.зо динамических характеристик мешалки.

--. . ...

Цель достигается тем, что лопатки : соединены между собой посредством кольца с каплеобразным поперечным се- 35 чением, широкой частью обращенным к ступице, причем внутренние кромки лопаток проходят через кольцо в его. самой широкой части, а кольцо соединено со ступицей посредством радиаль- 40 ных пластин, вогнутых в направлении вращения мешалки.

; Сопоставительный анализ с прототипом показывает, .что заявляемая ме- 45 шалка отличается от прототипа тем, : что лопатки соединены между собой, и со ступицей посредством кольца .и ра- д иальных пластин, т.е. вокруг ступицы имеется кольцевой зазор. Кроме того, ел кольцо в сечении имеет каплеобразный профиль, сужающийся в направлении от ступицы. Такое конструктивное выполнение позволяет добиться снижения коэффициента гидравлического сопротивления мешалки и избежать режима

55

захлебывания из-за отсутствия воз- | можности образования газовой подушки под мешалкой.

. о

5 0

5 л

5

На фиг.1 показана мешалка турбинного типа; на фиг.2 - вид сверху на мешалку..

Мешалка содержит ступицу 1 с изогнутыми радиальными тшастинами 2, соединенными с кольцом 3, лопатки А, установленные равномерно по периметру кольца 3.

Радиальные пластины 2 вогнуты в направлении вращения мешалки. Кольцо 3 выполнено в сечении каплеобразной формы с утонением в направлении от ступицы, т.е. обращено своей широкой частью к ступице. Лопатки смонтированы на кольце 3 таким образом, что их внутренняя кромка пересекает кольцо 3 в самой его широкой части.

Мешалка работает следующим образом. ;

Мешалка устанавливается на валу,. перемешивающего устройства, помещенного в аппарат, и приводится во вращение посредством привода. . . : ;

В аппарате находится обрабатывает i мая жидкость или реакционная смесь,

которая и перемешивается мешалкой. г. г ... .. Так как лопатки Ц мешалки располб-; жены радиально, то при вращении ме- . шалка создает в аппарате замкнутый циркуляционный контур от оси враще- ния мешалки по радиусу к стенкам ап- парата, вдоль стенок и обратно к валу перемешивающего устройства, а затем ,; вдоль оси вала к ступице мешалки. Область повышенного давления, расположена на периферии мешалки, а линии ; тока вдоль мешалки симметричны относительно плоскости симметрии кольца 3. Кольцо 3 выполнено каплеобразным профилем в сечении, что снижает гидравлическое сопротивление при нате- кании жидкости от ступицы к периферии мешалки. При этом, лопатки 4, расположенные радиально, установлены своей внутренней кромкой в самой широкой части сечения кольца 3, т.е. жидкость набегает на лопатку 4, когда ее линии тока уже расположены вдоль , плоскости симметрии мешалки. Кольцо 3 соединено со ступицей 1 посредством изогнутых пластин 2. Пластины .2 вогнуты в направлении вращения мешалки, а значит жидкость, двигаясь вдоль пластин 2, будет нагнетаться с обратной (по направлению вращения мешалки) стороны лопасти 4. За лопатками Ц во время работы мешалки образуются области пониженного давления, а перед

пластинами 2 - области повышенного давления. Это способствует перетека- нию к идкости в области за лопатками k, а значит уменьшает вероятность возникновения кавитации.

Отсутствие диска, перекрывающего около ступицы сечение аппарата, предотвращает возможность образования га- зовой подушки под мешалкой, а значит и предотвращает возникновение режима захлебывания..

Изобретение позволяет в турбинной мешалке открытого типа значительно улучшить ее гидродинамические характеристики, а значит снизить ее энер« гоемкость и расширить область применения, особенно в аппаратах с высоким газосодержанием.

Формула изобретения i Турбинная мешалка, содержащая сту- :пицу с лопатками, отличающаяся тем, что, с целью снижения коэффициента гидравлического Сопротивления и исключения возникновения режима захлебывания при обра- . ботке газожидкостных сред путем улучшения гидродинамических характеристик мешалки, лопатки соединены между собой с помощью кольца с каплеобразным поперечным сечением, широкой частью обращенным к ступице, причем : внутренние кромки лопаток проходят через кольцо в его самой широкой части, а кольцо соединено со ступицей посредством радиальных пластин во- грутых в направлении вращения меша.р- :ки. . . . V

Использование: обработка гетерогенных сред типа жидкость-газ, жид- ;кость-твердое, жидкость-твердое-газ. Сущность изобретения: лопатки 4 ме- |Шалки соединены между собой посред- JCTBOM кольца 3 с каплеобразным попе- Iречным сечением, широкой частью обращенным к ступице 1. Внутренние jкромки лопаток проходят через кольцо в его самой широкой части, а кольцо ;соединено со ступицей посредством радиальных пластин 2, вогнутых в направлении вращении мешалки. 2 ил.

Л t

Фи.1

J