Результат интеллектуальной деятельности: 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.

Известны мешалки ViscoJet(ООО «ЕТ-Сервис» www.viscojet.ru), содержащие приводной вертикальный вал, ротор с радиальными спицами, на концах которых закреплены конфузоры, выполненные в виде прямых круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения. Основными недостатком таких мешалок является то, что они не обеспечивают достаточно полного перемешивания во всем объеме аппарата.

Известно перемешивающее устройство (Патент РФ №2396108, 2010, C1), содержащее приводной вертикальный вал, ротор с радиальными спицами, на концах которых закреплены конфузоры, выполненные в виде прямых круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения. Основным недостатком данного перемешивающего устройства является низкая эффективность перемешивания.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемому изобретению является мешалка (Патент РФ №2578156, 2016, C1), прототип, содержащая приводной вертикальный вал, ротор с радиальными спицами, на концах которых закреплены парами друг в друге конфузоры, выполненные в виде прямых круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения. К основным недостаткам мешалки можно отнести однородность осесимметричных потоков жидкости, соосно истекающих из закрепленных друг в друге конфузоров.

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

Решение указанной задачи достигается тем, что внутренние конфузоры изготовлены по высоте в 1,3 раза больше высоты наружных конфузоров, конфузоры установлены друг в друге несоосно и меньшими основаниями в одной плоскости, свободные сечения больших оснований внутренних конфузоров и свободные кольцевые зазоры между коническими поверхностями внутренних конфузоров и большими основаниями внешних конфузоров выполнены равными по площади.

На фиг. 1 изображена мешалка, общий вид; на фиг. 2 - несоосная установка конфузоров мешалки.

Мешалка содержит приводной вертикальный вал 1 ротор с радиальными спицами 2, на концах которых закреплены парами друг в друге внутренние 3 и внешние 4 конфузоры, выполненные в виде прямых круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения. Внутренние конфузоры 3 изготовлены по высоте в 1,3 раза больше высоты наружных конфузоров 4. Конфузоры 3, 4 установлены друг в друге несоосно, меньшими основаниями в одной плоскости и соединены между собой ребрами 5. Свободные сечения больших оснований внутренних конфузоров 3 и свободные кольцевые зазоры между коническими поверхностями внутренних конфузоров и большими основаниями внешних конфузоров 4 выполнены равными по площади.

Мешалка работает следующим образом.

Компоненты смеси загружаются в корпус аппарата. При вращении ротора мешалки конфузоры 3, 4 подхватывают жидкость. На выходе из них скорость потоков движения жидкости многократно возрастает и они ударяются между собой и о жидкость, находящуюся вне рабочего органа ротора. 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.

С целью уменьшения гидравлических сопротивлений конфузоров мешалки они изготовлены разной высоты и установлены друг в друге несоосно. Опытным путем установлено, что рациональным является соотношение высот внутренних и внешних конфузоров 1,3:1.

Несоосное размещение конфузоров друг в друге и установка меньших оснований конфузоров в одной плоскости повышает эффективность процессов перемешивания и диспергирования путем несимметричного движения потоков жидкости на выходе из конфузоров. Кроме того, такая компоновка конфузоров позволяет обеспечить необходимое направление движения потоков смеси в корпусе аппарата. В данном случае отклонение результирующего потока жидкости осуществляется в противоположную сторону смещению внутреннего конфузора относительно оси симметрии внешнего.

Равными по площади свободными сечениями на входе жидкости во внутренний и внешний конфузоры обеспечиваются большие скорости результирующего потока жидкости на выходе из конфузоров.