Смеситель-диспергатор Советский патент 1993 года по МПК B01F7/28 

И

Сущность изобретения: смеситель-дис- пергатор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, концентрично размещенные в кем чередующиеся между собой цилиндры 6 ротора 7 и статора 5 с прорезями, лопатки 10, установленные на наружном цилиндре ротора, и крыльчатку. Лопатки установлены напротив прорезей с зазором, равным 0,01-0,015 диаметра ротора и смещением поокружностцроТора относительно продольнойоси прорези на 0,2-0,4 ширины прорези в направлении, противоположном вращению ротора. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к смесительным устройствам роторно-пульсационного типа и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности диспергирования за счет дополнительного смешения и турбулиэации потоков в зоне, ограниченной лопатками ротора.

Таким образом, при совмещении прорезей статора и ротора возникают периодические радиальные возмущения, причем радиальные потоки, выходящие из прорезей статора, разделяются нижней кромкой лопатки на две части, при этом в зоне между лопатками ротора смешиваются потоки из смежных прорезей статора, а смещение лопатки по окружности ротора относительно продольной оси прорези на 0,,4 ширины прорези в направлении, противоположном вращению ротора, позволяет с учетом окружной скорости ротора разбить эти потоки на две приблизительно равные части.

Установка лопаток напротив прорезей с зазором, равным 0,01+0,015 диаметра ротора обеспечивает интенсивную турбулиза- цию потока в зоне между лопатками за счет высокоградиентного течения в этом зазоре. При этом в зоне между лопатками образуются устойчивые вихри, закрутка которых осу ществляется как за счет радиальных потоков при совмещении прорезей статора и ротора, так и за счет окружного потока в зазоре между наружным цилиндром ротора и ниж- ней кромкой лопатки в момент перекрытия прорезей. В центре этих вихрей создается зона разрежения, и рабочая среда вскипает в вакууме, что дополнительно интенси- . фицирует процесс обработки материалов.

Таким образом, предлагаемый смеси- тель-диспергатор позволяет получать оптимальный дисперсный состав смеси при

од

Ок Ь Ч

СА)

сохранении значительных напорно-рзсход- ных характеристик.

На фиг.1 показан смеситель-дисперга- тор (для примера - одноцилиндровый), общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1,

Смеситель-диспергатор включает в себя корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, концентрично размещенные в нем чередующиеся между собой цилиндры 4 статора 5 и цилиндры б ротора 7 с прорезями 8, крыльчатку 9, закрепленные на цилиндре б ротора 7 лопатки 10, установленные напротив прорезей 8 с зазором, равным 0,01-0,015 диаметра ротора 7, и смещенные по окружности ротора 7 относительно продольной оси прорези 8 на 0,,4 ширины прорези 8 в направлении, противоположном вращению ротора 7.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемая среда поступает в аппарат через входной патрубок 2 и под действием развиваемого крыльчаткой 9 напора проходит через прорези 8 цилиндра 4 статора 5. При атом в радиальном зазоре между наружной поверхностью лопастей крыльчатки 9 и внутренней поверхностью статор- ного цилиндра 4 измельчаются наиболее крупные комки и агломераты обрабатываемой среды. Пройдя прорези 8 статорного цилиндра 4, среда подвергается интенсивной обработке в радиальном зазоре между статором 5 и ротором 7. При совмещении и перекрытии прорезей 8 статора 5 и ротора 7 развиваются пульсации потока, приводящие ктурбулизации и возникновению кави- тационных явлений. В отличие от прототипа, расположение лопаток 10 напротив прорезей 8 с зазором, равным 0,,015 диаметра ротора и смещением по окружности ротора 7 относительно продольной оси прорези В на 0,2-0,4 ширины прорези в направлении, противоположном вращению ротора 7 позволяет наряду с сохранением напорно-расходных характеристик повысить эффективность диспергирования за счет дополнительного смещения радиальных потоков выходящих из смежных прорезей статора 5 с образованием устойчивых вихрей и дополнительных зон кавитации в пространстве между лопатками 10 ротора 7. В центре таких вихрей могут удерживаться значительное время дисперсные частицы, которые вращаясь в направлении вихря подвергаются дополнительной обработке. Предлагаемый смеси- тель-диспергатор испытывался в процессе диспергирования композиции синтетического моющего средства (CMC). Эксперименты выполнялись на пилотной установке,

где сравнению подвергались предлагаемое устройство и решение по а.с. № 1243795. При этом производительность установки составляла 7,5 м /ч, диаметр ротора 320 мм

при п 1500 об/мин. На цилиндре ротора выполнено 30 прорезей шириной 10 мм.

В предлагаемом смесителе-диспергато- ре величину зазора между лопатками и Чи- линдром ротора устанавливали - 0,0075,

0,01,0,0125,0,015 и 0,0175 диаметра ротора или соответственно 2,4, 3,2. 4, 4,8,5,6 мм, а величину смещения по окружности ротора относительно продольной оси прорези - 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 и 0,5 ширины прорези или соответственно 1, 2, 3,4 и 5 мм.

В качестве обрабатываемого материала использовали композицию CMC Лотос с 60% твердой частью,

В процессе экспериментов определяли:

- размер максимальных включений по- Ъле смесителя-диспергатор.а;

- максимальный напор создаваемый диспергатором.

Результаты испытаний .приведены в

таблице.

Из таблицы следует, что при установке. лопаток над прорезями с зазором, равным 0,01-0.015 диаметра ротора и смещением по окружности ротора относительно продольной оси прорези на 0,2-0,04 ширины прорези в направлении, противоположном вращению ротора, удается повысить эффективность диспергирования примерно на 14- 15% (опыты 2, 3, 4, 7 и 8). Формирование

устойчивых вихрей и дополнительных зон кавитации в пространстве между лопатками ротора, в отличие от прототипа, где диспер- гирование осуществляется в основном только за счет периодических радиальных

возмущений, возникающих при совмещении прорезей и высокоградиентного течения в зазоре между ротором и статором, позволяет уменьшить размер максимальных включений после смесителя-диспергатора с 0,24-0,26 до 0,21-0,22 мм при сохранении напорно-расходных характеристик на прежнем уровне.

В свою очередь увеличение зазора между лопатками и ротором более 0,015 диаметра ротора (при постоянном диаметре корпуса аппарата) приводит к снижению насосного эффекта и уменьшению зоны вихре- образования, при этом размер максимальных включений составил 0,240,25 мм, а напор 2,82 кг/см2 (опыт № 9).

Отклонение величины смещения лопаток от пределов указанных в формуле приводит к нарушению распределения радиальных потоков, выходящих из прорезей статора по смежным зонам между ломатками ротора, что исключает из активной работы практически половйнузон между лопатками ротора (опыты № 1 и Мг 5).

Таким образом, предложенный смеси,- тель-диспергатор позволяет значительно увеличить эффективность диспегирования при сохранении напорно-рэсходных характеристик, что позволит использовать его в линии приготовления композиции при производстве синтетических моющих средств. Формула изобретения Смеситель-диспергатор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками,

1

Ь-ч

N

ю

ГХИ

LJ1

концентрично размещенные в нем чередующиеся между собой цилиндры ротора и статора с прорезями, лопатки, установленные на наружном цилиндре ротора, и крыльчатку, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности диспергирова- ния, лопатки установлены напротив прорезей с зазором. равны.м 0,01-0,015 диаметра ротора, и со смещением по окружности ро

тора относительно оси прорези на 0,2-0,4 ширины прорези в направлении, противоположном вращению ротора

15

«

/

/