Мешалка Советский патент 1981 года по МПК B01F5/16 

(54 МЕШАЛКА

Изобретение относится к перемешивающим устройствам для приго тов- ления смесей типа жидкость - жидкость, жидкость - порошкообразный ма териал, в частности суспензий и эмуд сий и может быть использовано в различных областях химической, микробиологической, пищевой промышленност в частности, в нефтяной промышленнос ти и газовой для приготовления буровых растворов при бурении скважин. Известна турбинная мешалка, содержащая ступицу, элемент для крепления лоп.астей, выполненный в виде разделительного диска, лопасти, расположенные по периферии диска, конические покровные диски, закрепленные на этих лопастях, и дополнительные лопасти, установленные наклонно по обе стороны разделительного диска ij . Недостатком этой мешалки является то, что перемешивание жидкости из зоны лад диском в зону под диском и обратно происходит случайным образом и поэтому требуется длительное время для получения раствора смеси) с заданной степенью однородности, это и обусловливает низкую интенсивность и эффективность работы мешалки. .Цель изобретения - увеличение интенсивности и эффективности работы мешапки за счет более совершенной организации потЬков жидкости в емкости с мешалкой. Эта цель достигается тем, что элемент для Крепления лопастей выполнен в виде кольца, отношение внутреннего диаметра к наружному диаметру мешалки составляет 0,3-0,9, дополнительные лопасти установлены внутри кольца и прикреплены одним концом к ступице, а другим к кольцу, причем угол наклона дополнительных лопастей к торцовой плоскости кольца составляет 15-45°. На фиг. 1 схематично изображена предпагаемая мешалка, вид сверху; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 упрощенная схема потоков жидкости при работе мешалки в емкости; на фиг. 4 и 5 - графики зависимости удельных затрат энергии от соотношения Ь -§ и от - угла наDHклона дополнительных лопастей. Мешалка содеряит ступицу 1,элемент для крепления лопастей 2, выполненный в виде кольца, лопасти 3, закрепленные на кольце, дополнительные радиальные лопасти 4, установленные внутри кольца и закрепленные одним концом на ступице, а другим на кольце под углом 15-45° к торцовой плоскости кольца. Устройство работает следующим образом. При вращении мешалки лопасти 3 от t ёрасывают жидкость в радиальном направлении к стенкам емкости (фиг.З). У стенок часть жидкости поднимается выще уровня кольца 2, другая опускается ниже уровня кольца и поступает к ступицемешалки, замыкая контур ци куляции. Лопасти 4 засасывают раство из объема, расположенного под плоскостью кольца и выбрасывают его в ос вом найравлении в область выше плоскости кольца, где он встречается с нисходящим потоком контура.циркуляции. В результате в зоне вьш1е кольца происходит интенсивное перемешивание жидкости. Далее поток вдоль стенок , сосуда опускается на дно емкости.Прохо дя плоскость кольца,этот поток пересекается с потоком, создаваемым лопаст ми 3, интенсивно перемешивается с ни и поступает к ступице мешалки, увеличивая скорость нисходящего потока, где и замыкается контур циркуляции. В результате при работе мешалки происходит быстрое и качественное перемешивание всего объема раствора в ем кости, ликвидируются застойные зоны, улучшаются условия для подъема осевшего материала со дна емкости, и,.ка следствие, сокращается время, затрачиваемое на приготовление растворов, улучшается их качество и поэтому повышается интенсивность и эффективность работы мешалки. Как показали исследования мешалки при отноше:даи внутреннего диаметра Oft к окружному диаметру DH кольца меньше 0,3 в емкости превалируют потоки жидкости, создаваемые лопастями 3, и влияние потока от лопастей 4 становится несущественным, при отношении D к DH больше 0,9 превалируют потоки, создаваемые лопастями 4, а влияние потока от лопастей 3 становится несущественным, при углах наклона ai- дополнительных лопастей 4 меньше 15° и больше 45 влияние создаваемого ими потока становится несущественным. Все это приводит к одному результату - перемешивание раствора (смеси) происходит не во всем объеме емкости, появляются застойные зоны, жидкости перемешиваются не интенсивно, и, как следствие, снижается эффективность работы мешалки. Для обеспечения высокой интенсивности и эффективности работы мешалки в конкретных условиях выбираются определенные соотношения диаметров DB и 1-)ця угол оС из указанного диапазона их значений. Эти значения выбираются в зависимости от свойств компонентов перемешиваемой смеси (вязкости, плотности, физического состояния) ,размеров емкости и места ввода компонентов. I Получить подобные потоки жидкости в емкости и подобную высокую интенсивность и эффективность работы известных мешалок путем установки двух или нескольких мешалок наодном ва- лу невозможно из-за сплошного разделителтьного диска, присущего всем известным турбинным мешалкам. Сравнение эффективности работы мешалки Производится по удельным затратам энергии на перемешивание бурового раствора до заданной степени однородности. В интервале 0,,9 и диапазоне углов установки дополнительных лопастей 15-45° экспериментально обнаружено наличие экстремума на кривой зависимости удельных затрат энергии на перемешивание единицы объема бурового раствора. ь е При отношении 0,3 и b 0,9; 15и 45 удельные затраты энергии вьш1е, чем у турбинной мешалки равного диаметра с предлагаемой при работе в одной и той же емкости в подобных гидродинамических режимах. 0,75; При отношении 1 у предлагаемой мешалки удельные затраты энергии в два раза ниже, чем у турбин юй мешалки равного диаметра, работающей в подобном гидро динамическом режиме. На фиг. 4 и 5 показана зависимость удельных затрат энергии от отношения De и от «х. Сплошные линии приведены для отношений1 (HP - высоты раствора В в емкости, В - ширина емкости), штриховые - для г- 1,5, штрих пунктирные для Данная мешалка увеличивает интенсивность и эффективность процесса .перемешивания растворов (смесей) за счет более совершенной организации потоков жидкости .в емкости, т.е. созд ния во всем объеме аппарата прямотоЧных, противоточных и перекрестно-точ.ных потоков жидкости, что ликвидирует застойные зоны, улучшает условия для поднятия осевшего материала со дна емкости, сокращает затраты времени И энергии на приготовление растворов (.смесей) и улучшает их качество. Формула изобретения Мешалка, содержащая ступицу, элемент для крепления лопастей, лопасти, закрепленные на этом элементе, дополнительные лопасти, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы мешалки путем создания прямоточных, противоточных и перекрестно-точных потоков во всем объеме перемешиваемой в емкости жидкости, элемент для крепления лопастей выполнен в виде кольца, отношение внутреннего диаметра которого к наружному диаметру мешалки составляет 0,3-0,9, ее дополнительные лопасти установлены внутри кольца и прикреплены одним концом к ступице, а другим - к кольцу под углом 5-45 к плоскости кольца. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 648249, кл. В 01 F 5/16, 30.08.74.