Вибрационный контактный аппарат Советский патент 1979 года по МПК B01D3/30 

1

Изобретение относится к конструкциям контактных (массообменных, реакционных) аппаратов с вибрационными-перфорированными тарелками.

Известны массообменные колонны, в которых перемешивание контактирующих фаз осуществляется пакетом перфорированных горизонтальных тарелок различных конструкций, совершающих возвратно-поступательное движение в направлении продольной оси аппарата 1.

Известен вибрационный контактный аппарат, выполненный в виде цилиндрического корпуса, внутри которого на двух вертикальных штангах (штоках), совершающих противонаправленное возвратно-поступательное движение вдоль продольной оси аппарата, в чередующейся последовательности закреплены горизонтальные перфорированные тарелки. При этом каждая тарелка движется в противоположном направлении по отношению к ближайшим соседним тарелкам, и все тарелки выполняют возвратно-поступательное движение лишь в вертикальной плоскости 2.

Однако в таком аппарате осуществляется перемешивание лишь в продольном направлении и практически отсутствует поперечное .перемешивание, а также имеют место большие механические нагрузки на шейки

коленчатого вала, несущие штанги (штоки). Такая конструкция перемешивающего устройства приводит к тому, что с увеличением амплитуды и частоты вибраций тарелок возрастает продольное турбулентное перемешивание взаимодействующих фаз, ухудшающее эффективность аппарата. Отсутствие поперечного перемешивания способствует увеличению поперечной неравномерности потоков фаз (возникновению внутренних байпасов, каналообразованию и т. п.), также снижающей эффективность аппарата. Большие нагрузки на несущие штоки шейки коленчатого вала, обусловленные тем, что штоки с прикрепленными на них тарелками находятся в «подвешенном состоянии, ограничивают высоту аппарата и увеличивают энергетические затраты.

Кроме того наличие в нем двух выходных валов, следовательно, и двух сальников предъявляет исключительно жесткие требования к точности изготовления верхней крышки аппарата и усложняет конструкцию привода.

Цель изобретения-повышение эффективности контактного аппарата путем интенсификации поперечного и уменьшения продольного перемешивания.

С этой целью штоки снабжены равноплгчими рычагами с неподвижными поворотными осями, лротивоположные концы рычагов шарнирно прикреплены к штоку. Перфорированные тарелки выполнены эллиптическими. Кроме того, тарелки имеют прямоугольные или Квадратные отверстия с отбортовкой в виде направляющих лопаток под углом 10-90°. Плоскости лопаток рекомендуется располагать перпендикулярно направлению поперечного движения.

В предлагаемом аппарате каждая из перфорированных тарелок по отношению к олижайшим соседним совершает встречное возвратно-поступательное движение одновременно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, благодаря чему достигается интенсивное поперечное перемешивание фаз, увеличение поверхности контакта и уменьшается поперечная неравномерность потоков. Крепление штоков на противоположных концах равноплечих рычагов сушественно уменьшает нагрузки на них, так как создается уравновешенная система из двух (или двух грулп) штоков с тарелками. При этом уменьшаются затраты энергии, требуемой для создания активного контакта фаз,

Эллинтическая (овальная) форма перфорированных тарелок позволяет уменьшить плохо перемешиваемую область в аппарате между его стенками и кромками тарелок и исключает возможность образования внутренних байпасов.

Выполнение перфорации тарелок в виде отверстий с отбортованными под углом 10-90° направляюш,ими лонатками способствует более интенсивному поперечному перемешиванию и контакту фаз.

На фиг. 1 показан предлагаемый аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 -вариант крепления тарелок к штангам.

Внутри цилиндрического корпуса 1 апнарата размещены вертикальные штанги 2 и 3, шарнирно прикрепленные к противоположным концам равноплечих рычагов 4, поворотные оси 5 которых ненодвижны. На штангах 2 и 3 в чередующейся последовательности по высоте аппарата жестко смонтированы перфорированные тарелки 6 и 7. Причем в тарелках 6, закрепленных на штанге 2, имеются специальные овальные отверстия 8 для свободного движения штанги 3, а в тарелках 7, закрепленных на штанге 3, имеются аналогичные отверстия 9 для движения штанги 2.

Поворотные оси 5 рычагов 4 закреплены на двух опорах 10 в нижней и верхней частях аппарата. Тарелки 6 и 7 расположены таким образом, что большая ось эллипса перпендикулярна направлению поперечного движения.

Возможен другой вариант крепления тарелок к штангам. Например, штанги, несущие соседние тарелки, кроме нижнего и верхнего рычагов 4, могут быть шарнирно

связаны также и в промежуточных сечениях аппарата. При этом на опоре 10 закреплена лишь поворотная ось верхнего рычага 4. Таким образом вся система штанг и тарелок может быть прикреплена лишь к крышке аппарата, что облегчает его монтаж н разборку. Для предотвращения смещения центральной вертикальной оси шарнирной системы рычагов 4 вдоль этой оси

установлен неподвижный направляющий вал 11, проходящий через центры рычагов 4. Длина вала 11 может быть также ограничена сверху последним (нижним) рычагом 4. В этом варианте тарелки 6 и 7 имеют прямоугольные отверстияс отбортованными направляющими лопатками. Кроме того, в тарелках, кроме отверстий 8 и 9, имеются аналогичные отверстия для вала 11 (если последний проходит через все рычаги 4). Форма перфорированных тарелок 6 и 7 может быть как эллиптической, так и круглой.

Вибрационный контактный аппарат работает следующим Образом.

После начала подачи фаз в аппарат одному из равноплечих рычагов, предпочтительно верхнему, с помощью кривошипношатунного привода сообщается колебательное движение вокруг его неподвижной поворотной оси. При этом щтанги, шарнирно связанные с концами (плечами) рычагов, совершают возвратно-поступательное движение. Штанги сдвинуты одна относительно другой по фазе на 180° одновременно ввертикальной и горизонтальной плоскостях. Соседние тарелки, закрепленные на разных штангах, совершают аналогичные движения, приводя взаимодействующие фазы в состояние интенсивного контакта.

Колебания тарелок в вертикальном направлении происходит с амплитудой Si, а з горизонтальном - с амплитудой 2. Величины амплитуд Si и 2 могут, кроме изменения эксцентриситета кривошипно-шатунного механизма, меняться еще и путем изменения длины равноплечих рычагов и угла их наклона.

Благодаря тому, что перфорированные тарелки овальной формы с отбортованными

нод углом 10-90° направляющими лопатками соверщают противонаправленные относительно ближайщих соседних тарелок возвратно-поступательные движения одновременно в вертикальной и горизонтальной

плоскостях, происходит интенсивное попеРечное перемешивание потоков фаз, режим движения их приближается к поршневому, увеличивается скорость массообмена, в реззльтате чего возрастает эффективность

аппарата. А так как штоки (штанги) с соседними тарелками установлены на противоположных концах равноплечих рычагов, уменьшаются нагрузки на вал вибропривода и затраты энергии, а также обеспечивается возможность создания более высоких

аппаратов, обладающих большей эффективностью.

Формула изобретения

1. Вибрационный контактный аппарат, имеющий вертикальный корпус, внутри которого на двух вертикальных штоках в чередующейся последовательности закреплены горизонтальные перфорированные тарелки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности аппарата путем интенсификации поперечного и уменьшения ттродольного Перемешивания, штоки снабжены равноплечими рычагами с неподвижными Поворотными осями, противоположные концы рычагов шарнирно прикреплены к щтокам.

2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что перфорированные тарелки имеют эллиптическую форму.

3.Аппарат по пп. 1 и 2, отл ич ающийс я тем, что тарелки имеют прямоугольные или квадратные отверстия с отбортовкой в виде направляющих лопаток под углом 10-90°.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Карпачева С. М. и другие. Пульсирующие экстракторы. 1964, с. 91.

2.Авторское свидетельство СССР № 98048, кл. В Old 11/04, 1953.

1

Ю9и-г г

IT

ru;. 0