Аппарат для усреднения жидких дисперсий Советский патент 1983 года по МПК B01F7/16 

1 . ; Изобретение относится к устройствам для механического перемешивания жидких дисперсий и может быть использован во всех отраслях промышленности для получения однородных суспензий и эмульсий, а более конкретно - в ка,честве танка для хранения и нормализации молока, производства кисломолочных продуктов. Известна лопастная мешалка, состоя щая из ступицы, наклонных допастей, установленных под одинаковымуглом к оси вращения м иалки и имеющих акод ные и выходные кромки СО. Недостатками такой мешалки являются слабое перемешивание нижних И верх них слоев жидкости вследствие низкой циркуляционной производительности в вертикальной плоскости; трудность организации процесса перемешивания в больших объемах, что связано с резко прогрессирующим возрастаммем мощности , затрачиваемой на перемешивание, с ростом диаметра аппарата. Известен аппарат для проведения реаку4 й между газом и жидкостью, содержащий прямоугольный сосуд, разделенный перегородкой по крайней мере на две сообщающиеся камеры, у противоположных оснований которых размещены горизонтальные роторы, снабженные разбрызгивателями, привод роторов, при этом в камерах размещены направляющие пластины, а в перегородках выполнены отверстия для прохода жидкое 1 2Принудительная циркуляция жидкости между сообщающимися камерами осуществляется преимущественно в горизонтальной плоскости за счет насосного эффекта роторов, поэтому в качестве аппарата для эффективного усреднения дисперсий он не может быть использован, так как интенсивность усреднения жидких дисперсий (суспензий, эмульсий) целиком и полностью определяется аксиальными составляющими скорое39тей потоков жидкости, т.е. циркуляцией в вертикальной плоскости. Известно устройство для смешения сыпучих материалов, содержащее по крайней мере две сообщающиеся конические обечайки, направленные большими основаниями в одну сторону, пр этом в каждой обечайке установле на винтовая мешалка планетарного типа З Основным недостатком этого устрой ства является наличие принудительной циркуляции только в одном направлении (снизу вверх), в то времп как обратная циркуляция осуществляется только под действием силы тяжести. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аппарат для усреднения суспензий, содержащий корпус, выполненный из нескольких сопряженных между собой обечаек, образующих сообщающиеся камеры, в каждой из которых установлены на валу мешалки С . Усреднение суспензий в аппарате достигается за счет создания между обечайками радиальных встречно направленных потоков жидкости, которые при столкновении между собой взаимно гасятся. Недостатком такого аппарата является трудность получения гомогенных жидких дисперсий (суспензий, эмульсий) вследствие практический полного отсутствия в сопряженных обечайках аксиальных потоков жидкости, так как при суспензировании дисперсная фаза, как правило, находится в низу аппарата, а при эмульгирования - в верху Известно, что получение устойчивой двухфазной системы жидкость - твердо тело, жидкость - жидкость с равномер но распределенной дисперсной фазой в объеме аппарата решающим образом зависит от величины аксиальных составляющих скоростей потоков жидкости, тогда как в указанном аппарате создаются преимущественно радиальные потоки жидкости. Целью изобретения является интенсификация процесса за счет создания аксиальных противоположных направленных потоков жидкости. Цель достигается тем, что в аппарате для усреднения жидких дисперсий содержащем вертикальный корпус, выполненный из нескольких сопряженных между собой обечаек с установленными в них мешалками, соединенными с приводными валами, обечайки выполнены в форме усеченных конусов, направленных меньшими основаниями в разные стороны, а мешалки размещены у больших оснований конусов. Сечение каждой обечайки может имепу форму витка спирали Архимеда, при этом начала заходов спиралей соседних обечаек смещены относительно друг друга на 1 80 , спИрали большего и меньшего оснований одной и той же обечайки имеют противоположное направление, а мешалки размещены у больших оснований конусов. Конусная форма обечаек позволяет наиболее полно достичь цель, стоящую перед любыми механическими перемешивающими устройствами, обеспечить рае-. номерное распределение дисперсной фазы и вводимой извне энергии в объеме всего аппарата. В данном аппарате энергия центробежного поля вращающейся жидкости используемой для создания в конических обечайках аксиальных, противоположно направленных (в сто-, рону больших оснований конусов7 потоков жидкости. Так как мощность центробежного поля (центробежного давления) прямо пропорциональна радиусу вращения, то вращающаяся жидкость интенсивно перетекает из обечайки с большим поперечным сечением (ионы большего центробежного давления) в смежную обечайку с меньшим поперечным сечением (зону меньшего центробежного давления) и вследствие сплошности (неразрывности) движущейся жидкости вдоль каждой обечайки возникают мощные противоположно направленные аксиальные потоки, эффективно взмучивающие осадок со дна аппарата, либо обеспечивающие равномерное распределение эмуль гирующей жидкости по всему объему аппарата. Второй вариант аппарата отличается от первого тем, что в нем практически весь скоростной напор вращающейся жидкости расходуется на увеличение аксиальной скорости потока. На фиг.1 показан предлагаемый аппарат для усреднения жидких дисперсий, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - конструктивная схема аппарата, вариант; на ,, 5 - сечения Б-Б и В-В соответственно на фиг.З; на фиг.6 - аксонометрическое изображение корпуса аппарата, вариант; на фиг.7 - конструктивная схема горизонтальной компоновки аппарата из трех конических обечаек; на фиг.8 - сечение Г-Г на s фиг,7; на фиг.9 - конструктивная схема вертикальной компоновки аппарата из четырех конических обечаек.

Аппарат для усреднения жидких дисперсий содержит вертикальный корпус, ю выполненный из нескольких сопряженных между собой конических обечаек 1, обращенных меньшими основаниями в разные стороныt внутри которых на валах 2 у больших оснований размеце- is ны мешалки 3. Снаружи аппарат снабжен теплообменной рубашкой Ц. Штуцера 5 и 6 служат соответственно для ввода и вывода продукта, а штуцера 7 и 8 - для подвода и отвода тепло 20 (хладб)агента.

Отличие аппарата по варианту состоит в том, что сечение каждой обечайки имеет форму витка спирали Архимеда, при этом начала заходов 9, Ю 2s спиралей соседних обечаек смецены относительно друг друга на 180 и спирали большего и меньшего оснований одной и той же обечайки имеют противоположное направление.зо

Принцип работы аппарата по ббоим вариантам одинаков и заключается в ледующем.

При включении.мешалок 3 во встречом направлении жидкость в обечайках 1 вовлекается во врёщательное движение. Так как обечайки t выполнены в орме конусов, то в большем поперечном сечении развивается большее центробежное давление, и жидкость в месте сопряжения Ьбечаек перетекает в смежную обечайку 1 меньшего поперечного сечения, т.е. в область меньшего центробежного давления. Вследствие сплошности Движущейся жидкости вдоль обечаек 1 в. сторону их больших оснований ,образуется мощный циркуляционный поток, обеспечивающий интенсивное усреднение любых жидких дисперсий

в объеме каждой обечайки и в аппарате в целом.

Использование предложенного аппарат а вместо вертикальных танков для хранения молока вместимостью 6000 л , позволит снизить потери жира в резултате отстаивания молока, уменьшить расход энергии на перемешивание. Условно годовой эконсжический эффект отиспользования одного аппарата со Ставляет около 12 тыс. руб.

Формула изобретения

Т. Аппарат для усреднения жидких дисперсий; содержащий вертикальный корпус, выполненный из нескольких сопряженных между собой обечаек с установленными в них мешалками, соединенными с приводными валами, о т л ичающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет создания аксиальныхпротивоположно направленных потоков жидкости, обечайки выполнены в форме усеченных конусов, направленных меньшими основаниями в разные стороны, а мешалки ра.змещены у больших оснований конусов,

2, Аппарат по п.1, от л и чающий с я тем, что сечение каждой обечайки имеет форму витка спирали Архимеда, при этом начала заходов спиралей соседних обечаек смещены относительно друг друга на 180°, спирали большего и меньшего оснований однпй и той же обечайки имеют протиг воположное направление, а мешалки размещены у больших оснований конусоо.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР IP , кл. В 01 F 7/18, 1978.

2,Патент ФРГ Vf 1202252, кл. 12 е V01, 1966.

3,Патент Франции Г 1157359, кл. В 01 F, 1958.

k. Авторское свидетельство СССР Н-676310. кл. В 01 F 7/16, 1977.

в-в

фуг.З

Фуг,д