СТРУЙНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

Техническое решение относится к области устройств, предназначенных для смешения, по меньшей мере, двух жидкостных потоков, предпочтительно для смешивания раствора флокулянта с потоком суспензии, и может быть использовано в угледобывающей, углехимической, горнорудной, пищевой, химической промышленности, при очистке сточных вод, индустрии строительных материалов при разделении суспензии на жидкую и твердую фазы с дальнейшим использованием твердой фазы как целевого компонента.
Известен струйный смеситель (SU, авторское свидетельство 1232856), содержащий корпус с последовательно расположенными входной камерой, камерой смешения и диффузором с расположенным во входной камере активным многосопловым блоком, сопла которого наклонены в окружном направлении, а их оси расположены по образующей однополостного гиперболоида вращения и с зазором относительно камеры смешения и диффузора.
Недостатком известного смесителя следует признать невозможность качественного смешения жидкостей, если хотя бы одна из них имеет высокую вязкость.
Известен струйный смеситель (US, патент №5993670), содержащий привод вращения, соединительную камеру и фланец, устанавливаемый на трубе с обрабатываемой суспензией. На валу привода посредством переходной втулки закреплена соединительная труба, на противоположном относительно привода конце которой закреплена распределительная головка, выходящая за пределы фланца. К соединительной камере подведена труба подачи реагента,
отделенная от соединительной камеры запорным клапаном. На распределительной головке параллельно продольной оси выполнены щели, обеспечивающие подачу раствора реагента в обрабатываемую суспензию. Аналогичные щели выполнены на соединительной трубе против выхода трубы подачи реагента. Между щелями с внешней стороны головки размещены перемешивающие лопатки мешалки, предпочтительно имеющие аркообразную форму. Торец распределительной головки заглушен. Для закрепления соединительной трубы во фланце используют опорную втулку.
Известный струйный смеситель работает следующим образом. При подаче реагента (флокулянта или коагулянта) в соединительную камеру указанный реагент через щели поступает внутрь соединительной трубы, заполняет внутреннюю полость соединительной трубы и вытекает во внутренний объем трубы, по которой протекает обрабатываемая суспензия, через щели распределительной головки. Вращение соединительной трубы за счет работы привода, передаваемой валом привода, с одной стороны, приводит к облегчению захвата раствора реагента через щели соединительной трубы, а, с другой стороны, обуславливает вращение распределительной головки с выделением в обрабатываемую суспензию раствора реагента с перемешиванием его лопастями.
Недостатками известного струйного смесителя следует признать крепление соединительной трубы во фланце с использованием втулки, поскольку из-за неизбежного биения соединительной трубы происходит разгерметизация крепления, что приводит к неконтролируемому попаданию раствора реагента через щель во втулке в обрабатываемую суспензию. Биение соединительной трубы обусловлено не только неизбежными пульсациями давления в обрабатываемой суспензии, но и значительным плечом, образуемым
частью соединительной трубы, расположенной в соединительной камере, передающим биение вала привода. Неконтролируемое попадание раствора реагента в обрабатываемую суспензию не позволяет оптимизировать процесс обработки суспензии.
Техническая задача, решаемая посредством предложенного устройства, состоит в обеспечении возможности оптимизации процесса обработки суспензии растворами флокулянтов и/или коагулянтов.
Технический результат, получаемый при реализации предложенного устройства, состоит в сокращении непроизводительных затрат растворов флокулянтов и коагулянтов.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать струйный смеситель, содержащий фланец крепления к трубе с обрабатываемой суспензией, средство ввода реагента и привод, причем указанные фланец крепления к трубе и привод соединены посредством камеры, через указанную камеру проходит соединительное средство, зафиксированное на валу привода, на конце которого за средством крепления к трубе установлена смесительная головка, представляющая собой цилиндр, жестко соединенный с валом привода и имеющий отверстия для протекания жидкого реагента, при этом на поверхности цилиндра выполнены щелевые отверстия для ввода реагента в суспензию, между которыми на внешней поверхности цилиндра размещены перемешивающие лопасти, причем средство ввода реагента представляет собой трубу с диаметром меньшим, чем диаметр цилиндра, стационарно закрепленной на противоположной относительно места установки фланца стенке трубы для подачи суспензии, и, по меньшей частично, входящую в цилиндр смесительной головки, соединительное средство закреплено во
фланце посредством механического уплотнения, вал привода проходит через камеру до механического уплотнения, предпочтительно, выполненного как слой карбида кремния, и зафиксирован в камере посредством самоцентрирующего роликового подшипника, соединительное средство зафиксировано на валу привода по всей длине камеры, а лопасти имеют скругленную форму. В предпочтительном варианте, средство ввода реагента соединено с цилиндром смесительной головки посредством уплотнения.
Указанный технический результат будет достигнут также и при использовании струйного смесителя, содержащего фланец крепления к трубе с обрабатываемой суспензией, средство ввода реагента и привод, причем указанные фланец крепления к трубе и привод соединены посредством камеры, через указанную камеру проходит соединительное средство, зафиксированное на валу привода, на конце которого за средством крепления к трубе установлена смесительная головка, представляющая собой цилиндр, жестко соединенный с валом привода и имеющий отверстия для протекания жидкого реагента, при этом на поверхности цилиндра выполнены щелевые отверстия для ввода реагента в суспензию, между которыми на внешней поверхности цилиндра размещены перемешивающие лопасти, причем средство ввода реагента представляет полый вал привода, проходящий через привод и соединенный с источником реагента, соединительное средство закреплено во фланце посредством механического уплотнения, предпочтительно, выполненного как слой карбида кремния, вал привода проходит через камеру до механического уплотнения и зафиксирован в камере посредством самоустанавливающегося (центрирующего) роликового подшипника, соединительное средство зафиксировано на валу привода по всей длине камеры, а лопасти имеют скругленную форму.
В обоих вариантах реализации предложенной конструкции струйного смесителя желательно в средство ввода реагента ввести блок регулирования подачи реагента. Этот блок может быть выполнен, в частности, в виде винтового насоса с регулятором частоты, в виде регулируемого по пропусканию клапана или в виде заслонки, установленной с возможностью изменения положения в магистрали.
Выше приведенные варианты реализации струйного смесителя конструктивно отличаются выполнением средства подвода реагента к смесительной головке: либо через полый вал привода, либо через трубу с диаметром меньшим, чем диаметр цилиндра, стационарно закрепленную на противоположной относительно места установки фланца стенке трубы для подачи суспензии. Оба предложенных варианта, с дополнительно введенными элементами крепления, обеспечивают надежное крепление распределительной головки к валу привода, что позволяет практически полностью исключить подсачивание реагента в трубу с суспензией.
Предложенные конструкции приведены на графическом материале, где на фиг.1 приведен первый вариант предложенной конструкции, а на фиг.2 - второй вариант предложенной конструкции. На графическом материале использованы следующие обозначения: труба 1 для прохода суспензии, фланец 2, привод 3, камера 4, соединительное средство 5, зафиксированное на валу привода 3, средство 6 крепления к трубе 1, смесительная головка 7, отверстия 8 для протекания жидкого реагента через соединительное средство 5, щелевые отверстия 9 для ввода реагента в суспензию, перемешивающие лопасти 10, средство ввода реагента 11, средство механического уплотнения 12.
Предложенный по первому варианту струйный смеситель используют следующим образом.
В трубопроводе, предназначенном для прокачивания суспензии угольного шлама, выполняют отверстия для крепления фланца смесителя, а также отверстие для распределительной головки и, напротив, отверстие для трубы, предназначенной для подачи реагента (в частности, катионный флокулянт, представляющий собой сополимер полиакриламида с мономером, содержащим четвертичный атом азота). Закрепляют на трубе для суспензии посредством крепления фланца струйный смеситель, поместив предварительно в трубу распределительную головку. Укрепляют струйный смеситель таким образом, чтобы соединительное средство (и закрепленная на нем распределительная головка) было расположено перпендикулярно поверхности трубы. На противоположной стороне трубы для суспензии вводят трубу для подачи флокулянта и закрепляют ее таким образом, что конец трубы для подачи флокулянта соосно входил в распределительную головку примерно на 5-10% ее длины.
3
По трубе пропускают суспензию угольного шлама, содержащую 0,300 кг/дм твердой фазы. По трубе для подачи флокулянта пропускают 2% масс. раствор сополимер полиакриламида с мономером, содержащим четвертичный атом азота. Включают привод, что обуславливает приведение во вращение распределительной головки.
Флокулянт вытекает из каждой щели в форме широкой полосы, в которую попадает следующая за ней в направлении, противоположном направлению вращения перемешивающая лопасть, которая растягивает флокулянт вокруг своего края как полосу тумана через суспензию. Раствор флокулянта вытекает в суспензию через щели стремительным прерывистым потоком. Щели и полосы в
направлении вращения чередуются. Длина щелей и полос зависит от диаметра потока и/или распределительной головки. Направление вращения распределительной головки меняется автоматически каждые 2 минуты для предотвращения забивания шламового трубопровода и увеличения срока службы головки. Частота вращения регулируется в зависимости от объема подаваемого шлама и в преимущественном варианте составляет 1000-1200 об./мин.
Предложенный по второму варианту струйный смеситель используют следующим образом.
3
В трубопроводе, предназначенном для прокачивания суспензии угольного флотационного концентрата, выполняют отверстия для крепления фланца смесителя, а также отверстие для распределительной головки. Закрепляют на трубе для суспензии посредством крепления фланца струйный смеситель, поместив предварительно в трубу распределительную головку. Укрепляют струйный смеситель таким образом, чтобы соединительное средство (и закрепленная на нем распределительная головка) было расположено перпендикулярно поверхности трубы. К полому валу привода через предохранительный клапан подключают магистраль подачи флокулянта. По трубе пропускают суспензию угольного шлама, содержащую 0,250 кг/дм твердой фазы. По полому валу (и затем по распределительной головке) пропускают 1,8% масс. раствор сополимера полиакриламида с мономером, содержащим кислотную группу (анионный флокулянт). Включают привод, что обуславливает приведение во вращение распределительной головки.
Флокулянт вытекает из каждой щели в форме широкой полосы, в которую попадает следующая за ней в направлении, противоположном направлению вращения перемешивающая лопасть, которая растягивает флокулянт вокруг своего края как полосу тумана
через суспензию. Раствор флокулянта вытекает в суспензию через щели стремительным прерывистым потоком. Щели и полосы в направлении вращения чередуются. Длина щелей и полос зависит от диаметра потока и/или распределительной головки.
При использовании любого из вариантов удается получить сокращение расхода реагента на 3-5% благодаря исключению подсачивания реагента в трубу с суспензией, а также увеличить интервал между этапами технического обслуживания (смазка и осмотр распределительной головки) смесителя со 100 до 2500 часов эксплуатации.