ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
AGITATOR

Изобретение относится к устройствам для перемешивания маловязких суспензий и эмульсий в осесимметричных емкостях.
Известны пропеллерные мешалки с диффузорами (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971. - 784 с.), содержащие корпус с размещенным в нем диффузором, внутри которого установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем всасывающими элементами. Основным недостатком данной мешалки является то, что она не обеспечивает эффективного перемешивания и теплообмена, что затрудняет проведение технологических процессов в заданных условиях.
Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемому изобретению является перемешивающее устройство Максимова Н.П. (Авторское свидетельство СССР №850193, 1981), прототип, содержащее корпус с размещенным в нем диффузором со сквозными отверстиями в средней части, внутри которого установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем отражателем и всасывающими элементами, смонтированными в верхней и нижней цилиндрических горловинах диффузора. Основным недостатком данного перемешивающего устройства является то, что активной зоной перемешивания является только его центральная часть, а ее периферия выполняет, в основном, только транспортные функции.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов в осесимметричных емкостях.
Решение указанной задачи достигается тем, что диаметр диффузора в средней части больше диаметра его горловин, образующая диффузора в средней его части представляет собой правильную трапецию, цилиндрическо-конические поверхности диффузора выполнены со сквозными отверстиями, суммарная площадь которых меньше суммарной площади верхней и нижней горловин.
На фиг. 1 изображен общий вид перемешивающего устройства.
Перемешивающее устройство содержит корпус 1 с крышкой 2 и теплообменной рубашкой 3. На крышке корпуса установлен привод 4 перемешивающего устройства с валом 5. На валу 5 закреплены всасывающие пропеллеры 6, 7 и перфорированный отражатель 8. Между внутренней стенкой корпуса 1 и валом 5 смонтирован перфорированный цилиндрическо-конический диффузор 9. Всасывающие пропеллеры 6, 7 размещены в верхней 10 и нижней 11 цилиндрических горловинах диффузора. Диаметр цилиндрической части диффузора больше диаметра его горловин 10, 11. Образующая диффузора представляет собой правильную трапецию. Суммарная площадь отверстий в цилиндрическо-конической части диффузора меньше суммарной площади верхней и его нижней горловин. Диффузор установлен в корпусе с помощью кронштейнов 12. Корпус перемешивающего устройства снабжен загрузочным 13 и разгрузочным 14 патрубками, патрубками для ввода 15 и вывода 16 теплоносителя.
Устройство для перемешивания жидкостей работает следующим образом.
За счет вращения всасывающих пропеллеров 6, 7 подлежащая перемешиванию жидкость движется внутри диффузора 9 встречными вращающимися потоками, которые ударяются в верхнюю и нижнюю поверхности отражателя 8 и внутреннюю поверхность диффузора 9. На выходе из отверстий скорость потоков жидкости возрастает, и они ударяются между собой и о жидкость, находящуюся в межтрубном пространстве. Совокупность таких воздействий (удар, кавитация) на жидкость (дисперсию или эмульсию) приводит к интенсивному диспергированию и смешению компонентов с образованием гомогенной структуры. Далее часть жидкости движется в межтрубном пространстве вверх, другая часть - вниз. За счет этого осуществляется принудительная циркуляция жидкости.
Такая организация движения потоков жидкости обеспечивает эффективное радиальное и осевое ее перемешивание.
Применение предлагаемого устройства позволит эффективно перемешивать маловязкие суспензии и эмульсии в осесимметричных емкостях.
Предварительные испытания по эффективности работы перемешивающего устройства проведены при приготовлении водной суспензии (водоэмульсионной краски) на основе двуокиси титана (марки Sum TITAN R-204) с размером частиц, не превышающих 5 мкм, и кальцита (марки RM-5) с размером частиц, не превышающих 30 мкм, для трех соотношений площадей отверстий перфорации и горловин диффузора.
Перемешивающее устройство выполнено в соответствии с фиг. 1 и имело следующие технические характеристики:
Внутренний диаметр корпуса
0,55 м
Высота корпуса
0,72 м
Диаметр цилиндрической части диффузора
0,2 м
Высота цилиндрической части диффузора
0,1 м
Уклон конуса конической части диффузора
45°
Диаметр горловин диффузора
0,1 м
Суммарная площадь отверстий диффузора
1,3×10<sup>4</sup> мм<sup>2</sup>
1,2×10<sup>4</sup> мм<sup>2</sup>
1,1×10<sup>4</sup> мм<sup>2</sup>
Число отверстий диффузора
1900
1800
1600
Соотношение площадей отверстий перфорации и горловин диффузора
1:1,1;
1:1,2;
1:1,3.
Мощность привода
7,5 кВт
Объем загрузки корпуса
0,12 м
Частота вращения вала
0…1500 об/мин
Диффузор для опытов использовался с цилиндрическими отверстиями или квадратными, выполненными с использованием сетки 6 меш (по стандарту BSS).
Установлено, что достижение заданного качества водоэмульсионной краски (коэффициента неоднородности, степени дезагрегации вторичных структур частиц красителей) в предлагаемом техническом решении происходит в два, три раза быстрей, чем в аналоге и прототипе при равных энергетических затратах.
Указанные преимущества предлагаемого устройства для перемешивания жидкостей, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью конструктивных элементов.