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 круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения. Основным недостатком таких мешалок является то, что они, в основном, обеспечивают перемешивание жидких компонентов только вне конфузоров.

Известно перемешивающее устройство (Патент РФ №2396108, 2010, С1), содержащее приводной вертикальный вал, ротор с радиальными спицами, на концах которых закреплены конфузоры, выполненные в виде 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 предполагаемому изобретению является мешалка (Патент РФ №2578156, 2016, С1), прототип, содержащая приводной вертикальный вал, ротор с радиальными спицами, на концах которых закреплены парами друг в друге конфузоры, выполненные в виде круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения. К основным недостаткам мешалки можно отнести то, что потоки жидких компонентов смеси, разогнанные в конфузорах, взаимодействуют друг с другом только после выхода их из конфузоров.

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

Решение указанной задачи достигается тем, что конфузоры изготовлены одинаковой высоты, меньшие основания конфузоров выполнены в виде эллипсов, плоскости которых наклонены под углом 40…60 градусов к осям симметрии конфузоров, конфузоры установлены друг в друге несоосно, большие основания внутренних конфузоров установлены со смещением в осевом направлении в сторону вращения по отношению к большим основаниям внешних конфузоров на величину радиусов их больших оснований, каждая пара конфузоров жестко соединена между собой меньшими образующими конусов внутренних конфузоров и большими образующими конусов внешних конфузоров.

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

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 круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения. Конфузоры 3,4 изготовлены одинаковой высоты. Меньшие основания конфузоров 3,4 выполнены в виде эллипсов, плоскости которых наклонены под углом альфа составляющим от 40 до 60 градусов к осям симметрии конфузоров. Конфузоры 3,4 установлены друг в друге несоосно с помощью ребер 5. Большие основания внутренних конфузоров 3 установлены со смещением в осевом направлении в сторону вращения по отношению к большим основаниям внутренних конфузоров 4 на величину радиусов их больших оснований. Каждая пара конфузоров жестко соединена между собой меньшими образующими конусов внутренних конфузоров 3 и большими образующими конусов внешних конфузоров 4.

Мешалка работает следующим образом.

Компоненты смеси загружаются в корпус аппарата. При вращении ротора мешалки конфузоры 3,4 подхватывают жидкость. Скорости движения потоков жидкости в конфузорах многократно возрастают и они взаимодействуют между собой сначала внутри внешнего конфузора и затем ударяются 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 интенсификации процессов перемешивания и диспергирования компонентов смеси взаимодействие разогнанных потоков жидкости осуществляется уже внутри конфузоров, для этого они выполнены определенных размеров и конфигурации.

Путем изготовления конфузоров одинаковой высоты, с меньшими основаниями, выполнеными в виде эллипсов и изготовленных под углом к осям симметрии конфузоров, установленных несоосно и со смещением обеспечивается свободный объем (между меньшими основаниями конфузоров), в котором потоки жидкости могут несколько раз изменять направление движения. Опытным путем установлено, что угол наклона плоскостей меньших оснований конфузоров зависит от взаимного расположения больших оснований конфузоров в осевом направлении и при их смещении на величину радиуса большего основания внешнего конфузора угол наклона меньших оснований конфузоров целесообразно выбрать в пределах 40…60 градусов.

Таким образом повышается эффективность процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов.