Аппарат для перемешивания вязкожидких и порошкообразных веществ

Аппарат для перемешивания вязкожидких и порошкообразных веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ВЯЗКО-ЖИДКИХ И ПОРОШКООБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ, содержащий вертикально расположенный корпус, штуцеры для загрузки и выгрузки перемешиваемых вешеств, вертикально закрепленный в подшипниковых узлах ротор с мешалкой, выполненной с отверстиями на поверхности лопастей, расположенными рядами в шахматном порядке относительно отверстий смежных лопастей, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания и повышения однородности смеси при использовании веш.еств .с вязкостью 50-300 Пз, корпус аппарата снабжен приводом возвратно-поступательного его перемещения относительно продольной оси ротора, а отверстия в каждом ряду лопастей выполнены с переменными диаметрами, равномерно увеличивающимися от продольной оси ротора к его периферии и составляющими 0,03-0,1 диаметра корпуса аппарата , причем количество рядов отверстий i каждой лопасти выбрано в пределах 3-5. (Л со о 4 00 О) ОООО ОООо ОООО ОООо ооох5 ОООо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D В 29 В 1/06; В 01 F 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЛВтОЕСК0М GBMQETESlbGTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3580680/23-05 (22) 15.04.83 (46) 23.12.84. Бюл. № 47 (72) А. 3. Микаелян, А. й. Гинак, Г. М. Тиманьков, П. А. Пирогов и Л. Н. Невзоров (53) 678.053.3 (088.8) (56) 1. Патент Австралии № 475332, кл. 10.8 опублик. 1976.

2. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. М., «Химия», 1975, с. 61 — 63 (прототип). (54) (57) АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ВЯЗКО-ЖИДКИХ И ПОРОШКООБРАЗЦЫХ ВЕЩЕСТВ, содержащий вертикально расположенный корпус, штуцеры для загрузки и выгрузки перемешиваемых веществ, вертикально закрепленный в

„„SU„„1130486 А подшипниковых узлах ротор с мешалкой, выполненной с отверстиями на поверхности лопастей, расположенными рядами в шахматном порядке относительно отверстий смежных лопастей, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания и повышения однородности смеси при использовании веществ . с вязкостью

50 †3 Пз, корпус аппарата снабжен приводом возвратно-поступательного его перемещения относительно продольной оси ротора, а отверстия в каждом ряду лопастей выполнены с переменными диаметрами, равномерно увеличивающимися от продольной оси ротора к его периферии и составляющими 0,03 — 0,1 диаметра корпуса аппарата, причем количество рядов отверстий д каждой лопасти выбрано в пределах 3 — 5.

1130486

55

Изобретение относится к химическому машиностроению и может найти применение в химической промышленности, в частности, для перемешивания вязко-жидких и порошкообразных веществ, полимерных систем.

Известен аппарат, содержащий горизонтальный корпус, в котором установлен червячный ротор с прерывистой спиральной нарезкой, выполненный таким образом, что на каждом витке образовано по четыре лопасти, причем ротор имеет привод вращения и отдельный привод для возвратнопоступательного перемещения (1).

При вращении ротора в результате взаимодействия подвижных выступов спирали с веществом последнее перемещается вдоль оси аппарата, подвергаясь интенсивной деформации сдвига в зазоре между выступами, з результате чего появляется большая величина крутящего момента, обусловленная значительной площадью поверхности вещества, одновременно подвергающегося сдвигу. Этим обуславливается образование застойных зон, а также обратное расслоение перемешиваемого вещества . Таким образом, недостатком данного аппарата является неоднородность получае мой смеси из-за наличия застойных зон, образующихся между поверхностью ротора и спиральными лопастями. Кроме того, в д анном аппарате возможно образование застойных зон из-за возвратно-поступательного движения и сравнительно малых скоростей вращения червячного ротора (до 200 об/мин).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аппарат для перемешивания вязкожидких и порошкообразных веществ, содержащий вертикально расположенный корпус, штуцеры для за грузки и выгрузки перемешиваемых веществ, вертикально закрепленный в подшипниковых узлах ротор с мешалкой, выполненной с отверстиями на поверхности лопастей, расположенными рядами в шахматном порядке относительно отверстий смежных лопастей (2).

Недостатком известного аппарата является плохое перемешивание систем вязкая жидкость — порошок из-за отсутствия достаточной степени перемешивания в вертикальном направлении. Кроме того, выполнение отверстий одинакового диаметра и отсутствие возвратно-поступательного движения приводит к образованию застойных зон и, как следствие, получению неоднородной смеси. Необходимость использования сравнительно малых скоростей вращения ротора до 500 об/мин (так как при больших скоростях, даже при скорости 500 об/мин, наблюдается обратное

Зо

50 расслоение) замедляет процесс перемешивания.

Цель изобретения — интенсификация процесса перемешивания и повышение однородности смеси при использова нии веществ с вязкостью 50 — 300 Пз.

Указанная цель достигается тем, что в аппарате для перемешивания вязко-жидких и порошкообразных веществ, содержащем вертикально-расположенный корпус, штуцеры для загрузки и выгрузки перемешиваемых веществ, вертикально закрепленный в подшипниковых узлах ротор с мешалкой, выполненной с отверстиями на поверхности лопастей, расположенными рядами в шахматном порядке относительно отверстий смежных лопастей, корпус аппарата снабжен приводом возвратно-поступательного его перемещения относительно продольной оси ротора, а отверстия в каждом ряду лопастей выполнены с переменными диаметрами, равномерно увеличивающимися от продольной оси к его периферии и составляющими 0,03 — 0,1 диаметра корпуса аппарата, причем количество рядов отверстий каждой лопасти выбрано в пределах 3 — ".

С изменением диаметра отверстий на лопастях от центра работа, проводимая различными равными участками лопасти по мере удаления участков от центра к периферии, остается постоянной по всей длине лопасти. Благодаря уменьшению площади этих участков и за счет увеличения диаметра отверстий (без учета краевых эффектов на концах лопастей) силы, действующие на перемешиваемые вещества, равным образом распределяются по всей длине лопасти.

Расположение отверстий на лопастях мешалки в шахматном порядке с переменным диаметром создает при вращении ротора воздушные потоки, которые, проникая через одну лопасть, ударяются в стенку последующей, чем вызывают хаотичные движения воздушного потока. В результате возникает сильное вихревое движение, что исключает налипание вещества к лопастям мешалки и корпусу аппарата. Таким образом, именно выполнение лопастей мешалки с отверстиями переменного диаметра, составляющего 0,03 — 0,1 диаметра аппарата, при числе рядов 3 — 5 достигаются высокие производительность и однородность смеси, а степень слипания смеси понижается до минимума.

На фиг. 1 показан предлагаемый аппарат, общий вид; Hd фиг. 2 — смежные лопасти с шахматным расположением отверстий.

Аппарат содержит вертикально разме щенный корпус 1, штуцеры 2 и 3 соответственно для загрузки и выгрузки переме1130486 шиваемых веществ, ротор 4 с мешалкой, содержащей на поверхности лопастей 5 отверстия 6. Ротор 4 закреплен вертикально в подшипниковых узлах 7 и 8. Корпус

1 снабжен направляющей 9 и приводом 10 для возвратно-поступательного перемещения относительно продольной оси ротора 4, соединенного с приводом 11 для вращения ротора 4.

В данном варианте аппарат имеет четыре лопасти 5 прямоугольной формы. Возможны и другие формы лопастей. Отверстия

6»а поверхности лопастей 5 расположены рядами в шахматном порядке относительно отверстий 6 смежных лопастей 5, причем отверстия 6 (одного диаметра) смещены в смежных лопастях 5 относительно продольной оси ротора 4 и также в поперечном направлении. Диаметр отверстий 6 равномерно увеличивается от продольной оси ротора 4 к его периферии и составляет

0,03 — 0,1 диаметра корпуса 1 аппарата, 20 причем количество рядов отверстий 6 каждой лопасти 5 выбрано в пределах 3 — 5.

Аппарат работает следующим образом.

Загружают через штуцер 2 смешиваемые вешества в тот момент, когда. лопасти 5 находятся на крайнем верхнем уровне.

Вначале загружают порошкообразное вешество, затем вязко-жидкое. С помощью привода 11 приводят во вращение ротор 4 с лопастями 5 мешалки. После достижения постоянного числа оборотов корпус 1 30 с помощью привода 10 подается в крайнее верхнее положение. После перемешивания веществ корпус 1 переводится в крайнее нижнее положение, и через штуцер 3 производится выгрузка смеси. Таким образом за цикл осуществляется одно поступатель-ное перемещение корпуса 1.

При вращении лопастей 5 мешалки в крайнем верхнем положении приводится в движение перемешиваемая смесь (из-за образования вихревого движения), что ис- 40 ключает налипание вязкой жидкости к лопастям 5 мешалки и корпусу 1 аппарата (т. е. образование застойных зон) . При подъеме корпуса 1 и продолжающемся вращении лопастей 5 мешалки образуются вертикальные вихревые потоки, а также вих- 45 ревые движения между рядами отверстий 6 как вертикально, так и горизонтально перемешиваемых веществ, что приводит к высокой однородности и интенсификации процесса перемешивания. Кроме того, именно возвратно-поступательное движение корпуса 1 в вертикальном направлении (резкое встряхивание) позволяет избежать слипания смеси с дном аппарата. Расположение отверстий 6 на лопастях 5 мешалки в шахматном порядке позволяет увеличить 55 мощность хаотичного движения воздушного потока, что создает сильное вихревое движение перемешиваемых веществ и исключает их налипание к лопастям 5 и корпусу

1 аппарата.

Диаметр отверстий 6 лопастей 5 мешалки равномерно увеличивается от центра к периферии и равен 0,03 — 0,1 диаметра кор- . пуса 1 аппарата, причем число рядов меняется от 3 до 5. Необходимость изменения диаметров отверстий 6 можно объяснить следующим: для равномерности перемешивания веществ от центра к периферии необходимо, чтобы работа, производимая различными равными участками лопасти 5 мешалки, была одинакова и силы, действующие на перемешиваемые вешества, равным образом распределялись по всей длине лопастей 5, при этом количество рядов отверстий 6 определяет число вихрей в горизонтальном направлении.

Данные по конструктивным параметрам аппарата и полученной смеси приведены в таблице.

Для получения экспериментальных данных были выбраны следующие вещества: N — бензтиазолинтион-(NN-тетраэтилдиамидо) - фосфат-вязко-жидкое вещество (70О/p смеси) и аэросил-175 — порошкообразное вешество (30 /p смеси) — Фокаптам с вязкостью 180 Пз.

Из данных таблицы видно, что именно при наличии возвратно-поступательного движения корпуса 1 и выполнения лопастей

5 мешалки с отверстиями 6 переменного диаметра, равного 0,03 — 0,1 диаметра корпуса 1 аппарата, и числе рядов 3 — 5 (при меры 3 — 5) достигаются высокие производительность и однородность смеси, а степень слипания вешеств понижается до минимума.

Изменение числа рядов и соответственно количества отверстий на одной лопасти приводит к уменьшению производительности аппарата, а также ухудшает степень однородности и увеличивает степень слипания (примеры 6 и 7).

Изменение диаметра отверстий первого и последнего ряда, выход за указанные пределы, хотя и сохраняет высокую производительность, приводит к еше большему ухудшению степени однородности смеси, а также увеличивает степень слипания (примеры

8 — 10) .

Если оставить размеры на требуемом уровне или изменить диаметры отверстий 6, но при этом исключить возвратно-поступательное движение корпуса 1, то получим наиболее высокую производительность аппарата. Однако степень однородности и степень слипания в этих случаях получаются наиболее низкими, а также наблюдается обратное расслоение (примеры 11 и 12) .

Экспериментальными данными подтверждено, что поставленная цель достигается при переработке веществ с вязкостью 50 и 265 Пз. Но при переработке веществ с вязкостью менее 50 или более 300 Пз, на1130486

Количество

Степень

Диаметр отверстия

Диаметр аппаратаР

Степень налипания к апДиаметр отверстия

Время опыта, с

Число рндов

Высота аппаСкорость вращения, об/мин

ПроизводительПримечание

Пример

Аппарат отверстий на одной лопасоднородности рата, мм последнего ряда от f) первого ряда от П ность, кг/ч парату смеси

Известный (1) 200 100 400

76 30 120 30 Иалопроизводительно

500 150 300 12 0,033 0,053 4 54 40 300 12 Обратное расслоение

Известный (2) 9 0,033 0,10 3 94 5 35 100

150 300

Предлагаемый 1400

12 0,033 0,10 4 97 2 25 140

150 300

1400

1400 150 300 15 0,033 0,10 5 96 4 30 120

Контрольный 1400 150 300 18 0,033 0,10 6 89 8 40 90

1400 150 300 6 0,033 0,10 2 82 12 45 80

1400 150 300 12 0,027 0,10 4 86 10 30 120

1400 150 300 12 0,033 0,12 4, 85 10 25 140

1400 150 300 12 0,027 0,12 4 85 15 30 120

Контрольный без возвратно-поступательного двикения

1400 150 300 12 0,033 0,10 4 76 20 20 180

1400 150 300 12 0,027 0,12 4 74 22 20 180

Обратное расслоение

Обратное расслоение

12 блюдается резкое ухудшение однородности в первом случае и обратное расслоение во втором.

Таким образом, благодаря тому, что корпус аппарата для перемешивания выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения, отверстия на лопастях имеют переменный диаметр, равномерно увеличивающийся от центральной части аппарата к периферии и равный 0,03 — 0,1 диаметра аппарата, а количество рядов отверстий равно 3 — 5, обеспечивается возможность интенсифицировать процесс перемешивания и получить однородную смесь.

Зкономический эффект от внедрения изобретения ориентировочно составит 55000 р. за счет высокопроизводительности и малых потерь данного аппарата.

За базовый объект принят аппарат с лопастными мешалками, в котором потери продукта — Фокаптама (только за счет неоднородности) составляют 5%. По предлагаемому решению потеря получаемого продукта составляет 1%, т. е. в 5 раз меньше.

1130486

Редактор И. Николайчук

Заказ 9115/16

Составитель Л. Кольцова

Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4