Смеситель Советский патент 1983 года по МПК B01F7/04 

Изобретение относится к смесительным устройствам для перемешивания и нагрева вязких жидкостей и может найти применение в химичёскрй, нефтехимической и пищевой промышленности. Более узкгш область при1« ене ния - получение жидких полимерных композиций, используемых для образования антикоррозионных покрытий на изделиях.

Известен аппарат для перемешивания и нагрева жидкости, содержащий конический корпус с отверстиями в верхней V части и концентрично ему расположенный конический ротор с канавками, расположенными по вкчтовой линии на его .наружной поверхности , причем для интенсификации процесса смешения канавки выполнены с. шагом, увеличиваквдимся в сторону увеличения диаметра С I.-.

Недостатком аппарата является малый полезный объем для перемешиваемой жидкости и соответственно. низкая производительность. Увеличение шага винтовой линий при одновре-. .менном увеличении диаметра ротора приводят к снижению скорости жидкости и соответственно к снижению степени перемешивания.

Недостатком является также низкая скорость подачи тепла к перемешиваемой жидкости, так как конструкция ротора не обеспечивает интенсивной циркуляции жидкости, при которой достигаются высокие значения коэффициента теплоотдачи.

Известен также аппарат для перемешивания и нагрева жидкости, содержащий корпус с рубашкой, привод и безвальную мешалку в виде ленточноспиральных лопастей со скребками, причем с целью увеличения теплоотдачи отношение ширины лопастей к 5 внутреннему корпусу равно 0,08-0,,

Недостатком аппарата является низкая интенсивность перемешивания и низкая скорость теплоподвода, так как мешалка является малооборотной. Отсутствует подвод тепла за счет . диссипации энергии привода мешалки, так как конструкция лопастей мешалки не .позволяет создать организованную циркуляцию жидкости в зоне, примыкающей к теплообменной поверхности,.

Наиболее близким к предложенному по конструкции и достигаемому эффекту техническим решением является смеситель, содержащий вертикальный цилиндрический корпус со сферическим днищем, вал, установленный по оси корпуса, теплообменную рубашку, размещенную снаружи корпуса, U-образные лопасти, закрепленные на ниж нем торце вала, и штуцеры ввода и вывода компонентов 1з j.

Недостатком известного смесителя является низкая эффективность смешения, так как лопасти, изготовленные из труб, оказывают слабое смесительное воздействие на жидкость. Недостатком является-низкая скот остъ нагрева жидкости, так как выполнение лопастей из труб не приводит к интенсификации теплоотдачи.

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет создания интенсивной циркуляции перемешиваемых компонентов.

Поставленная цель достигается те что в смесителе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус со сферическим днищем, вал, установленный по оси корпуса, теплообменнуй рубашку, размещенную снаружи корпуса, и-образные-лопасти, закрепленные на нижнем торце вала, и штуцеры ввода ивывода компонентов, лопасти выполнены подковообразного профиля, вогнутой стороной направленного в сторону внутренней поверхности корпуса.

На фиг. 1 изображен смеситель, продольный разрез; на, фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Смеситель содержит вертикальный цилиндрический корпус i со сферическим днищем 2, вал 3, установленный по оси корпуса, теплообменную рубашку 4, размещенную снаружи, корпуса, и-образные лопасти 5, закрепленные на Нижнем торце вала 3, и штуцеры 6 и 7 ввода и вывода Компонентов.

Лопасти 5 выполнены подковообразными и направлены в сторону внутренней поверхности корпуса.

Смеситель работает следующим образом.

Через штуцер 6 в корпус заливаются, смешиваемые компоненты. При вращении вала 3 начинают вращаться лопасти 5. В полости, образуемой стенкой корпуса и поверхностью лопастей 5 возникает интенсивная циркуляция жидкости. Циркуляция тем выше, чем выше частота вращения ме- шапки, потому мапалка является высокооборртной, r.G. имеет частоту вра щения 4.00-700 , что на порядок превышает частоту вращения обычных тихоходных (рамных и лопастных) мешалок.

При большей частоте вращения неравномерность распределения массы мешалки относительно оси вращения приводит к появлению центробежных сил и вибрации мешалки. Для уменьшения вибрациимешалки диаметр мешалки и внутренний диаметр корпуса делаются небольшими, т.е. 0,3 м, а высота аппарата подбирается по требуемой производительности. Интенсивность циркуляции жидкости внутри лопастей 5 зависит от их размеров. При большой ширине полости по сравнению с ее глубиной циркуляции жидкости очень быстро затухает из-за проявления вязких сил. Форма полости может быть полуцилиндрической, полуэллиптической, прямоугольной, трапецеидальной и треугольной. Уменьшение застойных зон достигается, плавной поверхностью полости, т.е. использованием полостей полуцилиндрической или полузллиптической формл. Применение лопастей 5 с полуцилиндрической или полуэллиптической полостью для получения полимерных композиций, наносимых в виде пленок на поверхность изделий и имеющих вязкость 1-10 Па-с, приводит к тому, что глубина цилиндрической полости должна составлять 0,03-0,05 диаметра корпуса аппарата промышленных размеров (0,3 м). При уменьшении этого отношения снижается эффект перемешивания и производительность устройства, а при увеличении - увеичиваются затраты мощности на привод мешалки.

Для того, чтобы в полости лопасти 5 сохранялось .Циркуляционное течение жидкости, зазор между кромками лопасти 5 и корпусом 1 должен составлять 5-10 мм, т-.е.. отношение иаметра лопасти ij диаметру корпуса авно 0,95. Это отношение является общепринятым для рамных мешалок. Значение зазора менее 5 мм трудно обеспечить, так как подшипники опор вала мешалки всегда имеют люфт во избежание их быстрого износа. При зазоре более 10 мм уменьшается интенсивность циркуляционного течения в полости и возникает переток жидкости из объема аппарата через поость, что ведет к снижению интенсивности смешения и снижению коэффициента теплоотдачи.

Лопасти 5 располагаются по винтовой лИнии относительно поверхности корпуса 1. Угол подъема винтовой линии 70-90. Это обеспечивает осевое перемещение жидкости в полости лопасти 5 и перемешивание в вертикальном направлении.

Готовая смесь выводится по штуцеру 7. Устройство может работать при непрерывном вводе-выводе жид- . кости.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства . объясняется следующими достоинстваг/ги. Устройство по сравнению с наиболее совершенным- для. нагрева вязких жидкостей скребковым аппаратом обеспечивает примерно в 1,5 раза более вы сокое значение коэффициента теплоот дачи. При этом отсутствует касание лопастей мешалки корпуса аппарата, что исключает износ и повышает надежность устройства. Высокое значение коэффициента теплоотдачи, являющееся результатом циркуляционного течения жидкости в полости лопасти мешалки, одновременно свидетельству ет о высокой интенсивности переменги вания жидкости и возможности работы аппарата в непрерывном режиме при перемаиивании &1строотверждаклдихся полимерных композиций. Применение предлагаемого аппарата на участке полимерных покрытий за счет снижения брака,возникающего от получени низкоэластичных и, следовательно, недолговечных пленок из сшитого пол мера позволяет получить экономическ эффект 10 тыс.руб. в год. I Формула изобретения Смеситель, содержащий вертикальный цилиндрический корпус со сферическим днищем, вал, установленный по оси корпуса, теплообменную-рубал ку, размещенную снаружи корпуса, и-образные лопасти закрепленные на нижнем торце вала, и штуце чл ввода и вывода компонентов, отличающийся тем, что, с Целью интенсификации процесса за счет создания интенсивной циркуляции перемешиваемых компонентов, лопасти выполнены подковообразного профиля, вогнутой стороной направленного в сторону внутренней поверхности корпуса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 649451, кл. В 01 F 7/16, 1976.. 2.Авторское свидетельство СССР № 722560, кл. В 01 F 7/24, 1972. 3.Фишман К.Е., ХруЗин М.А, ПроИЗБОДСТВО волокна капрон. М., Химия, 1976, с. 47.

S

/

F