Результат интеллектуальной деятельности: Двухъярусная пропеллерная мешалка

Изобретение относится к аппаратам емкостного типа, предназначенным для проведения различных тепло- и массообменных процессов химической технологии, в которых требуется создание однородного поля концентраций и температур во всем объеме перемешиваемой среды при рациональных затратах мощности.

Известна мешалка (Патент РФ №2492920, 2013, МПК B01F 7/18), состоящая из двух ярусов наклонных лопастей, закрепленных на валу, имеющем привод вращения. Основным недостатком такой мешалки является низкая эффективность перемешивания и дезагрегирования твердой фазы суспензий.

Известна мешалка (Патент РФ №2396108, 2010, МПК B01F 7/16), содержащая наклонные лопасти, закрепленные на валу, имеющем привод вращения. Лопасти пропеллерной мешалки выполнены из прямоугольных пластин. На концах лопастей закреплены конические конфузоры с входными расширяющимися отверстиями, обращенными в сторону вращения лопастей. Основным недостатком данного перемешивающего устройства является низкая эффективность перемешивания по всему объему аппарата.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемому изобретению является аппарат для перемешивания маловязких жидкостей (Патент РФ на полезную модель №111025, 2011, МПК B01F 7/16), прототип, содержащий два яруса наклонных лопастей, закрепленных на отдельных концентричных валах, имеющих автономные приводы вращения. К основным недостаткам аппарата можно отнести значительные гидравлические сопротивления и низкую эффективность дезагрегирования твердой фазы перерабатываемых суспензий.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов.

Решение указанной задачи достигается тем, что лопасти обоих ярусов мешалки выполнены из прямоугольных пластин и наклонены в одну сторону, лопасти верхнего и нижнего ярусов мешалки установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях, под лопастями верхнего яруса мешалки и над лопастями нижнего яруса мешалки закреплены примыкающие друг к другу конфузоры прямоугольной формы в сечении, открытые с внешней их стороны, высота боковых сторон конфузоров не превышает высоты наклонной лопасти соответствующего яруса, входные расширяющиеся отверстия диффузоров-конфузов обращены в сторону вращения лопастей мешалки, лопасти мешалки верхнего и нижнего ярусов установлены с зазором, предотвращающим задевание лопастей, на концах лопастей и перпендикулярно к ним смонтированы плоские ребра в виде прямоугольной трапеции, размером большего основания трапеции, равным двум высотам наклонной лопасти и высотой трапеции, равной ширине лопасти.

На фиг. 1 изображена двухъярусная пропеллерная мешалка, общий вид; на фиг. 2 - вид с торца лопастей мешалки, А; на фиг. 3 - вид конфузоров, установленных на лопасти верхнего яруса мешалки, В.

Двухъярусная пропеллерная мешалка содержит два яруса наклонных лопастей 1, 2, закрепленных на отдельных концентричных валах 3, 4, имеющих автономные приводы вращения (на фиг. не показаны). Лопасти 1, 2 обоих ярусов мешалки выполнены из прямоугольных пластин 5, 6 и наклонены в одну сторону. Лопасти верхнего и нижнего ярусов мешалки установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях. Под лопастями 1 верхнего яруса мешалки и над лопастями 2 нижнего яруса мешалки закреплены примыкающие друг к другу конфузоры 7, 8 прямоугольной формы в сечении, которые открыты с внешней от лопастей 1 и 2 стороны. У каждого конфузора полностью или частично отсутствует одна из стенок, примыкающих к зазору (т.е. они представляют открытые каналы прямоугольной формы в сечении), образованному между верхним и нижним ярусами мешалки. Боковые стороны конфузоров 7, 8 верхнего и нижнего ярусов лопастей 1 и 2 установлены между лопастями и нормально к поверхностям лопастей. Оси симметрии конфузоров установлены (в плане) по нормали к радиусам их срединных сечений. Боковые стенки больших сечений конфузоров вплотную примыкают друг к другу. Высота боковых сторон конфузоров не превышает высоты наклонной лопасти соответствующего яруса. Входные расширяющиеся отверстия конфузоров 7, 8 обращены в сторону вращения лопастей мешалки. Лопасти 1, 2 мешалки верхнего и нижнего ярусов целесообразно установить как можно ближе друг к другу, но с зазором, предотвращающим задевание лопастей. На концах лопастей и перпендикулярно к ним смонтированы плоские ребра 9, 10 в виде прямоугольной трапеции. Размер большего основания трапеции, равен двум высотам наклонной лопасти и высотой трапеции, равной ширине лопасти.

Двухъярусная пропеллерная мешалка работает следующим образом.

Компоненты смеси загружаются в корпус аппарата, где установлена мешалка. При вращении валов 3, 4 лопасти 1, 2 и конфузоры 7, 8 мешалки подхватывают и направляют потоки жидкости навстречу друг к другу. При этом скорость потоков движения жидкости многократно возрастает, и они ударяются между собой и о жидкость, находящуюся вне лопастей мешалки. Совокупность таких воздействий (удар, кавитация) на смесь (дисперсию или эмульсию) приводит к интенсивному диспергированию и смешению компонентов с образованием гомогенной структуры.

Указанные преимущества предлагаемой мешалки, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью конструктивных элементов.

Использование трапецеидальных ребер 9, 10 и открытых конфузоров предотвращает отклонение направляемых друг на друга потоков жидкости и значительно увеличивает их радиальные скорости.