УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ И ДИСПЕРГИРОВАНИЯ
DEVICE FOR MIXING AND DISPERSION

Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности устройствам для смешения и диспергирования жидких гетерогенных систем, лакокрасочных материалов, приготовления различных суспензий и эмульсий.
Известен роторный аппарат (патент РФ на полезную модель №97061, 2010, МПК B01F 3), содержащий раму, приводы вращательного движения, кинематически связанные с роторами, одни концы которых погружены в статор, емкость для смешиваемых материалов. Основным недостатком данного роторного аппарата является то, что он малоэффективен для производства высококачественных суспензий, например лакокрасочных материалов, при приготовлении которых требуется обеспечить дезагрегацию твердых частиц. Этого можно достигнуть только с применением растирающих поверхностей.
Известен роликовый диспергатор (авторское свидетельство СССР №1604448, 1990, МПК A1), содержащий раму, привод вращательного движения, кинематически связанный с ротором, выполненным в виде цилиндра с роликами, один конец которого погружен в статор, изготовленный в виде цилиндрической трубы, емкость для смешиваемых материалов. К основным недостаткам роликового диспергатора применительно к перемешиванию и диспергированию жидких гетерогенных систем следует отнести незначительное время действия на суспензию сдвиговых усилий роликов.
Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемому изобретению является устройство для смешения и диспергирования (полезная модель РФ №135270, 2013, МПК B01F 3/00), прототип, содержащий раму, привод вращательного движения, кинематически связанный с ротором, выполненным в виде цилиндра, один конец которого погружен в статор, изготовленный в виде цилиндрической трубы, емкость для смешиваемых материалов. К основным недостаткам устройства применительно к перемешиванию и диспергированию жидких гетерогенных систем следует отнести сложность регулирования сдвиговых усилий между постепенно изнашивающимися цилиндрическими рабочими поверхностями ротора и статора.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов.
Решение указанной задачи достигается тем, что ротор выполнен полым, наружная его часть изготовлена из цилиндрических сегментов, сегменты закреплены друг за другом по периметру ротора одними боковыми ребрами с помощью цилиндрических шарниров, внутренняя часть ротора изготовлена в виде открытого со стороны оснований полого усеченного конуса, расширяющегося кверху, высота конуса в два раза больше высоты цилиндрической части ротора, статор и цилиндрические сегменты ротора выполнены из износостойкого неметаллического материала, статор жестко прикреплен к внутренним стенкам емкости, емкость оснащена рубашкой для теплоносителя.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства для смешения и диспергирования.
Устройство для смешения и диспергирования содержит раму 1, цилиндрическо-коническую емкость 2 для смешиваемых материалов, привод вращательного движения 3, кинематически связанный с ротором 4. Ротор 4 выполнен в виде цилиндра, один конец которого погружен в статор 5, изготовленный в виде цилиндрической трубы, жестко закрепленной в цилиндрической части емкости 2. Ротор 4 выполнен полым, наружная его часть изготовлена из цилиндрических сегментов 6. Сегменты 6 закреплены друг за другом по периметру ротора одними боковыми ребрами с помощью цилиндрических шарниров 7. Внутренняя часть ротора 4 изготовлена в виде открытого со стороны оснований полого усеченного конуса 8, расширяющегося кверху. Усеченный конус 8 смонтирован на вертикальном валу 9 с помощью лопаток 10. Вал 9 установлен в подшипниковых узлах 11. Высота конуса 8 в два раза больше высоты цилиндрической части ротора 4. Статор 5 и цилиндрические сегменты 6 ротора 4 выполнены из износостойкого неметаллического материала. Емкость 3 оснащена рубашкой 12 со штуцерами 13, 14 для ввода и вывода теплоносителя. Цилиндрическо-коническая емкость 2 снабжена герметичной крышкой 15 и патрубками 16, 17 для ввода и вывода материалов.
Устройство для смешения и диспергирования работает следующим образом.
Заполнение внутреннего объема цилиндрическо-конической емкости 2 подлежащими переработке жидкими компонентами смеси (например, суспензией) производится через патрубок 16. При вращении ротора 4 суспензия из нижней части корпуса 2 поднимается действием центробежных сил инерции по внутренней поверхности усеченного конуса 8, сливается в зазор между ротором 4 и статором 5 и подвергается интенсивному растирающему воздействию. При этом за счет высоких сдвигающих усилий и значительного времени нахождения суспензии между растирающими поверхностями пластин достигается интенсивное разрушение агломератов твердой фазы, их дезагрегация и перемешивание. Продукт отводится из емкости 2 через патрубок 17. Использование рубашки позволяет поддерживать необходимую температуру смеси.
Указанные преимущества предлагаемого устройства для смешения и диспергирования жидких гетерогенных систем, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью конструктивных элементов. Использование ротора нового конструктивного исполнения позволяет обеспечить надежную циркуляцию жидкости, необходимые зазор и прижимные усилия между ротором и статором в течение всего срока службы до момента их окончательного износа и ремонтопригодность, т.е. нетрудоемкую и быструю замену статора и сегментов ротора.