СМЕСИТЕЛЬ

Устройство относится к конструкциям для перемешивания ньютоновских и неньютоновских жидкостей, суспензий и эмульсий, расплавов и растворов полимеров, реакционных смесей и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, фармакологической, горноперерабатывающей и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах при очистке сточных вод.
Известна конструкция перемешивающего устройства, состоящая из комбинаций быстроходной и тихоходной мешалок, закрепленных на соосных валах, быстроходном и тихоходном соответственно и узла уплотнения валов. Каждый из валов получает вращение от своего привода (Стренк Ф, Перемешивание и аппараты с мешалками, Л.: Химия, 1975, с.64).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится сложность конструкции, связанная с необходимостью установки двух соосных валов и двух приводов, а также узла уплотнения валов, особенно для смесителей, работающих при высоком давлении с агрессивными средами.
Известна конструкция смесительной установки для приготовления растворов, содержащее транспортное средство, имеющее ресивер и компрессор, мешалку с перемешивающим устройством, измерители объема, сетчатую емкость, гидронапорный смеситель, струйный гидросмеситель со сбросным стволом и сливным патрубком, резервуар для жидкости с запорными органами, насос, бункер для сыпучих материалов с крышкой, люком и заслонкой в нижней части его конусного днища. Мешалка выполнена с растворопроводом, установленным в ее центре. Верхняя часть растворопровода соединена герметично со сливным патрубком струйного гидросмесителя. В нижней части растворопровода установлено вращающееся перемешивающее устройство типа сегнерова колеса с насадками (Патент РФ №2179928, В28С 9/02, 2002).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и ограниченность ее применения смешиванием растворов.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и принятым за прототип является смеситель для растворов и суспензий, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на волу привода тихоходную мешалку, установленную соосно корпусу и снабженную поплавком, выполненным в виде тора и жестко закрепленным в верхней ее части, и гидромуфту, ведущая полумуфта которой закреплена на центральном валу, а ведомая на лопастях тихоходной мешалки, при этом на внутренней стороне лопастей тихоходной мешалки в зоне вращения быстроходной мешалки жестко закреплены лопатки под углом 40÷50° к плоскости лопастей тихоходной мешалки. (Описание полезной модели №88286, B01F 13/00, B01F 7/18, 2009)
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная с узлом уплотнения вала быстроходной мешалки, особенно для смесителей, работающих при высоком давлении с агрессивными средами.
Техническим результатом предлагаемого смесителя является упрощение конструкций для смесителей, работающих при высоком давлении с агрессивными средами, за счет использования кинетической энергии перемешиваемой среды для вращения быстроходной и тихоходной мешалок.
Поставленный технический результат достигается тем, что в смесителе, содержащем корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу, тихоходную мешалку, установленную соосно корпусу и снабженную поплавком, выполненным в виде тора и жестко закрепленным в верхней ее части, и лопатки, закрепленные на внутренней стороне лопастей тихоходной мешалки в зоне вращения быстроходной мешалки под углом 40÷50° к плоскости лопастей, при этом осесимметрично с корпусом установлена труба для подвода перемешиваемой среды, в нижней части которой установлен вал, выполненный полым с закрепленным на нем сегнеровым колесом.
Осесимметричная установка с корпусом трубы для провода перемешиваемой жидкости позволяет упростить ее герметизацию, так как труба относительно корпуса не вращается, и при высоких давлениях при перемешивании агрессивных сред их пары и капли не будут попадать наружу.
Установка в нижней части трубы полого вала позволяет упростить узел уплотнения этого полого вала с трубой, так как этот узел находится внутри корпуса с перемешиваемой средой и даже при высоком давлении в корпусе, пары и капли агрессивной перемешиваемой среды будут через узел уплотнения попадать не наружу, а внутрь перемешиваемой среды.
Закрепление сегнерова колеса на полом валу позволяет использовать для вращения обеих мешалок кинетическую энергию струй перемешиваемой среды, подаваемой в смеситель, без установки приводов и редукторов.
Кроме того, закрепление лопастей быстроходной мешалки на полом валу вместе с сегнеровым колесом позволяет увеличить их прочность и жесткость без установки дополнительных конструктивных элементов.
Таким образом, предлагаемая конструкция смесителя упрощается за счет использования кинетической энергии перемешиваемой среды на вращение быстроходной и тихоходной мешалки, особенно при перемешивании агрессивных сред под высоким давлением.
На фигуре 1 изображен общий вид предлагаемой конструкции смесителя, на фигуре 2 сечение в зоне работы быстроходной мешалки и сегнерова колеса. Смеситель содержит быстроходную - турбинную, лопастную или пропеллерную мешалку 1 для центральной зоны, закрепленную в нижней части на полом валу 2, и тихоходную рамную или якорную мешалку 3, установленную соосно корпусу для периферийного медленного перемешивания жидкости вблизи стенки корпуса, к лопастям которой в верхней части прикреплен поплавок 4, выполняющий роль опоры тихоходной мешалки 3 и выполненный, например, в виде тора. На внутренней стороне лопастей тихоходной мешалки 3 в зоне вращения быстроходной мешалки 1 жестко закреплены лопатки 5, под углом 40÷50° к плоскости лопастей тихоходной мешалки 3. Осесимметрично с корпусом установлена труба 6 для подвода перемешиваемой среды. Полый вал 2 установлен в нижней части с возможностью вращения на трубе 6 на подшипнике 7. На полом валу 2 вместе с лопастями быстроходной мешалки 1 закреплено сегнерово колесо 8, сопла которого направлены на лопатки 5.
1
2
Смеситель работает следующим образом. По трубе 6 сверху вниз подается под напором перемешиваемая среда, которая через полый вал 2 поступает внутрь сегнерова колеса 8 и с большой скоростью выходит через его сопла. Кинетическая энергия реактивных струй перемешиваемой среды, выходящих из сопел сегнерова колеса 8, заставляет вращаться само сегнерово колесо, полый вал 2 и быстроходную мешалку 1 с числом оборотов n. Так как сопла сегнерова колеса 8 направлены на лопатки 5 лопастей тихоходной мешалки 3, то она вместе с поплавком 4 под действием ударного давления струй перемешиваемой среды, выходящих из сопел сегнерова колеса 8, медленно вращается с числом оборотов n в сторону, противоположную вращению быстроходной мешалки 1.
Предлагаемая конструкция смесителя может быть использована для перемешивания жидкостей и газа. В этом случае по полой трубе 6 подают газ и для вращения сегнерова колеса 8 с полым валом 2, быстроходной мешалки 1 и тихоходной мешалки 2 используют кинетическую энергию газа, выходящего с большой скоростью через сопла сегнерова колеса 8.
Предлагаемая конструкция смесителя позволяет упростить узел уплотнения вала быстроходной мешалки, особенно при перемешивании агрессивных сред под высоким давлением за счет его установки внутри смесителя. Кроме того, установка сегнерова колеса позволяет использовать кинетическую энергию перемешиваемой среды, подаваемой в смеситель для вращения быстроходной и тихоходной мешалок, то есть отказаться от установки привода, редуктора и узла уплотнения вала в крышке смесителя.