УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

Полезная модель относится к технике перемешивания гетерогенных сред, и может быть использована в химической, строительной, пищевой, радиохимической отраслях промышленности.
При разработке оборудования для практической реализации в промышленности постоянно возникают проблемы выбора конкретного варианта конструктивного исполнения устройства для перемешивания, ее работоспособности и обеспечения надлежащего качества перемешивания технологических сред.
В аппаратах большого объема устранение малоэффективных зон особенно важно, так как в подобных аппаратах количество застойных зон может быть большим, а сами зоны обширными.
Эффективное смешение сред является необходимым условием получения качественного готового продукта. Поэтому учет особенностей процесса смешения сред, выявление малоэффективных и застойных областей в аппаратах с мешалками и устранение этих областей является одним из способов повышения эффективности технологических процессов.
Исследования последних десятилетий показали, что для получения наиболее качественного перемешивания компонентов и наилучшего перемешивания технологических сред в промышленных условиях являются якорные мешалки, которые применяются для интенсивного перемешивания маловязких жидкостей, приготовления суспензий и эмульсий, поднятие со дна устройств осадков из тонкодисперсных частиц. Однако, малая эффективность перемешивания вязких жидкостей, ограниченный объем интенсивного перемешивания жидкостей являются недостатками этих типов устройств.
Особенно важно, когда в корпусе устройств для перемешивания присутствуют и взаимодействуют несколько видов жидких и твердых компонентов, отличающих по физического и химическому составу, которые необходимо рационально распределить по всему объему с целью обеспечения эффективного перемешивания жидких и гетерогенных сред, получению однородной смеси, к снижению эксплуатационных затрат и увеличению производительности устройства.
Поэтому перед разработчиками устройства стояла задача повысить эффективность процесса перемешивания гетерогенных и гомогенных сред, рационального распределения компонентов для обеспечения качественного перемешивания и получения однородной по составу смеси сред.
С этой точки зрения рассмотрим известные из уровня техники решения, аналогичные заявляемому, и проанализируем их возможности для решения указанной выше задачи.
Известен смеситель для вязких и пастообразных материалов (см. авт.свид. СССР №768445, кл. В01F 7/00, 1979), содержащий вертикальный корпус с теплообменной рубашкой, приводной вал, мешалку с лопастями, патрубок для загрузки в корпус исходных компонентов (загрузочный люк), патрубок для выгрузки (выгрузочный люк) из корпуса устройства готовой смеси.
Известно также перемешивающее устройство (см. авт.свид. СССР №829153, кл. B01F 7/16, 1979), содержащее «корпус и мешалку в виде прикрепленных к валу верхней и нижней полых лопастей с всасывающими и нагнетательными отверстиями и размещенное на внутренней поверхности емкости кольцо треугольного сечения, внутренняя кромка которого расположена в плоскости, перпендикулярной оси мешалки, и нагнетательные отверстия верхней лопасти расположены под этой кромкой, а нагнетательные отверстия нижней лопасти расположены над указанной кромкой».
Недостатком известных устройств является образование застойных зон и воронки в процессе перемешивания. Наличие на внутренней боковой поверхности спиральных гофр в первом устройстве и отражательных перегородок (распределительное кольцо, имеющее треугольное сечение) не позволяют создать необходимую турбулентность внутри потока. При перемешивании таких композиций, сопротивление в которых очень велико, поток быстро теряет скорость, в результате чего происходит налипание массы, образуются застойные зоны.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для перемешивания по авт.свид. СССР №1681930, кл. В01F 7/16, 1989), Данное устройство принято в качестве прототипа.
«Устройство содержит цилиндрическую емкость, мешалку с укрепленными на ней лопастями, патрубки для подвода жидкой и газообразной регулирующих сред и патрубок для отвода готового продукта. Каждая лопасть выполнена винтообразной и снабжена цилиндрическим насадком с участком в виде конуса, соединенного меньшим основанием с ближайшим к валу отверстием насадка. Соседние лопасти имеют противоположное направление закрутки. При этом насадок имеет форму трубы Вентури. Емкость снабжена теплообменной рубашкой»
Сравнительный анализ совокупностей признаков известного и заявляемого устройств выявил следующее: прототип также как заявляемое устройство, имеет вертикальный корпус (цилиндрическая емкость), вал с закрепленными на нем лопастями (мешалку с укрепленными на ней лопастями), патрубки для ввода исходных компонентов устройства (патрубки для подвода жидкой и газообразной сред), патрубок для выгрузки из корпуса устройства готовой смеси (патрубок для отвода готового продукта). Корпус, расположен внутри теплообменной рубашки (теплообменная рубашка).
Однако перемешивание в данном устройстве происходит недостаточно интенсивно ввиду того, что половина всасываемых в расширенную часть лопасти со дна емкости тяжелых осадков, отражаясь от корпуса устройства снова попадает в нижнюю часть емкости, не смешиваясь с верхними слоями жидкости. Известный аппарат не может обеспечить эффективность получения стопроцентной однородной смеси.
Указанные выше недостатки отсутствуют в предлагаемом в качестве полезной модели техническом решении.
Устройство для перемешивания, как и прототип, содержит вертикальный корпус, помещенный внутри теплообменной рубашки, мешалку в виде закрепленных на валу лопастей с всасывающими и нагнетательными отверстиями, патрубки для ввода исходных компонентов устройства, патрубок для выгрузки из корпуса устройства готовой смеси.
Заявляемое устройство отличается тем, что лопасти закреплены с подъемом по ходу вращения мешалки, выполнены в виде полых трубок, расположенных по всей рабочей длине вала под углом к оси вала, которая делит трубки в отношении 1:3.
Заявленная полезная модель «Устройство для перемешивания» соответствует условиям патентоспособности.
Заявляемая полезная модель обладает новизной, так как совокупность ее существенных признаков неизвестна из уровня техники, как показали проведенные заявителем патентные исследования и представленный выше анализ аналогичных заявляемому технических решений.
Полезная модель промышленно применима, так как она может быть использована в химической, строительной, пищевой, радиохимической отраслях промышленности.
Для подтверждения указанного выше представляем описание конкретного конструктивного выполнения заявляемого аппарата и его работы.
Полезная модель иллюстрируется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид аппарата в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А.
Устройство для перемешивания содержит вертикальный корпус 1, помещенный внутри теплообменной рубашки 2.
В корпусе 1 устройства расположена мешалка 3 в виде закрепленных на валу лопастей. Лопасти выполнены в виде полых гидродинамических трубок 4, 5 и 6, закрепленных с подъемом по ходу вращения мешалки и расположенных по всей рабочей длине вала под углом к оси вала, который делит трубки в отношении 1:3.
Вал соединен с двигателем 7.
Устройство снабжено также патрубками 8 и 9 для ввода исходных компонентов устройства, патрубком 10 для ввода пара в теплообменную рубашку 2, патрубком 11 для вывода конденсата из теплообменной рубашки 2.
Коническое днище 12 имеет выходной патрубок 13 для выгрузки из корпуса устройства 1 готовой смеси.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Исходные компоненты подаются в корпус 1 через патрубки 8, 9. От двигателя 7 приводится во вращение мешалка 3 в виде закрепленных на валу полых гидродинамических трубок 4, 5 и 6. Под действием центробежных сил жидкость распределяется по периферийной части корпуса 1 устройства, перетекая в центральную часть. Часть перемешиваемой среды под действием лобового сопротивления через всасывающие отверстия трубок 4, 5 и 6 перемещается к нагнетательным отверстиям, а основная масса среды под воздействием наружной поверхности полых трубок 4, 5 и 6 получает вращательное движение с образованием вторичных зон циркуляции. Поток жидкости совершает спиралевидное движение вдоль корпуса 1 устройства, таким образом, возникает интенсивный спиралевидный поток, омывающий стенки. Струи перемешиваемой среды, выбрасываемые из нагнетательных отверстий трубок 4,5 и 6 направлены навстречу друг к другу, пересекаются с горизонтальными слоями жидкости вращательного движения, что приводит к увеличению кратности циркуляции жидкости из верхней части корпуса 1 устройства в нижнюю и наоборот, в результате чего тяжелые осадки перемещаются со дна корпуса 1 устройства и распределяются по всему объему. При этом образуются четыре контура циркуляции, которые способствуют интенсивному перемешиванию в этой зоне и исключающие образование застойных зон. Благодаря наличию теплообменной рубашки, интенсифицируется теплообмен.
Под действием динамического напора потока теплообменные поверхности корпуса 1 устройства очищаются без использования скребковых приспособлений. Отсутствие залипания и образование застойных зон в корпусе 1 устройства исключает его остановку для очистки и промывки, а следовательно, способствует его бесперебойной работе. Готовый продукт выводится из корпуса 1 устройства через выходной патрубок 13.
Использование предложенного устройства позволит интенсифицировать процесс получения качественных смесей и улучшить условия их обслуживания.