АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД

Техническое решение относится к аппаратам и реакторам с механическим перемешивающим устройством гомогенных и гетерогенных ньютоновских и неньютоновских жидкостей, растворов и расплавов, в которых процесс смешения происходит при повышенных температурах. Оно может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки сточных вод.
Известны конструкции вертикальных цилиндрических аппаратов для механического перемешивания жидких сред, в которых помимо корпуса со съемной крышкой и рубашкой, перемешивающего устройства с приводом, внутри корпуса установлены, как правило, четыре отражательные перегородки, позволяющие ликвидировать воронку и преобразовать вращательное движение жидкости в осевое [Э.А. Васильцов, В.Г. Ушаков. Аппараты для перемешивания жидких сред. Справочное пособие. - Л.: Машиностроение, 1979, с. 26].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся значительные затраты мощности в пусковые режимы из-за большого гидравлического сопротивления отражательных перегородок набегающему потоку перемешиваемых жидких сред. Это увеличивает время выхода работы аппарата на номинальный режим работы, что приводит к снижению времени основной работы, затрагиваемого на перемешивание, и в целом снижает производительность.
Известны конструкции вертикальных цилиндрических аппаратов для механического перемешивания жидких сред, в которых помимо корпуса со съемной крышкой и рубашкой, перемешивающего устройства с приводом, внутри корпуса установлены, как правило, четыре отражательные перегородки, позволяющие ликвидировать воронку и преобразовать вращательное движение жидкости в осевое [Э.А. Васильцов, В.Г. Ушаков. Аппараты для перемешивания жидких сред. Справочное пособие. - Л.: Машиностроение, 1979, с. 26].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится медленный разгон вала с мешалками на номинальное рабочее число оборотов в пусковой режим работы из-за большого гидравлического сопротивления отражательных перегородок набегающему потоку перемешиваемой жидкой среды, это увеличивает затраты времени на пусковой режим, уменьшает основное время работы, а значит производительность аппарата.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип по совокупности признаков к заявляемого объекту, является аппарат для механического перемешивания жидкостей, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с плоским или выпуклым днищем, несколько отражающих перегородок и одну или несколько быстроходных мешалок, закрепленных на валу привода и имеющих центральное, косое эксцентричное или боковое расположение относительно оси аппарата [Ф. Стренк. Перемешивание и аппараты с мешалками. - Л.: Химия, 1975. - стр. 45-47].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится длительность пускового периода, связанная с большими затратами мощности при разгоне вращения мешалку до номинального рабочего тела оборотов из-за большого сопротивления поверхности отражательных перегородок, установленных перпендикулярно набегающему потоку перемешиваемых жидких сред, особенно высоковязких, структурированных и неньютоновских. Это увеличивает затраты времени на вывод аппарата на номинальный режим оборотов вала мешалки и снижает время основной работы и производительности.
Техническим результатом предлагаемой конструкции аппарата для перемешивания жидких сред является увеличением производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в аппарате для перемешивания жидких сред, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с плоским днищем, отражательные перегородки и быстроходные мешалки, закрепленные на валу привода и имеющие центральное расположение относительно оси аппарата, причем отражательные перегородки прикреплены к корпусу аппарата вертикальными пластинами, выполненными из материала, обладающего эффектом памяти.
Прикрепление отражательных перегородок к корпусу аппарата вертикальными пластинами, выполненными из материала обладающего эффектом памяти, позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление отражательных перегородок набегающему потоку перемешиваемой жидкой среды, так как в момент пуска жидкость и сами отражательные перегородки с вертикальными пластинами находятся в холодном состоянии и вертикальный пластины изогнуты в сторону боковой стенки корпуса вместе с отражательными перегородками. Это создает минимальное сопротивление вращению мешалок, что позволяет быстро выводить их на номинальный режим работы с необходимой скоростью вращения.
При нагревании перемешиваемой жидкой среды до рабочей температуры происходит разогрев отражательных перегородок вместе с вертикальными пластинами, которыми отражательные перегородки прикреплены к корпусу, а так как вертикальные пластины выполнены из материала, обладающего эффектом памяти, то они в горячем состоянии распремляются и заставляют вместе с ними поворачиваться на 90° отражательные перегородки, прижимающие перпендикулярное рабочее положение относительно набегающего потока перемешиваемой жидкой среды.
Материалы, обладающие эффектом памяти известны и широко применяются в машиностроении (Физические эффекты в машиностроении: Справочник. Под общ. ред. В.А. Лукьянца, 1993 г.)
На фиг. 1 представлена схема общего вида в разрезе предлагаемой конструкции аппарата для перемешивания аппарата с мешалками, на фиг. 2 - горизонтальный разрез А-А с отражательной перегородкой, установленной вдоль боковой стенки корпуса в холодном нерабочем состоянии; а на фиг. 3 горизонтальный разрез А-А с отражательной перегородкой, перпендикулярной стенке корпуса в рабочем состоянии при повышенной температуре.
Аппарат для перемешивания жидких сред состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с днищем 2, нескольких отражательных перегородок 3, равномерно расположенных по окружности корпуса 1, мешалок 4, осесимметрично закрепленных на валу 5 привода 6, а сам привод 6 установлен на крышке 7 корпуса 1. Отражательные перегородки 3, расположенные относительно оси аппрата, прикреплены к корпусу 1 аппарата вертикальными пластинами 8, выполненными из материала, обладающим эффектом памяти.
При нормальной температуре в холодном состоянии вертикальные пластины 8, выполненные из материала, обладающего эффектом памяти, изогнуты вдоль стенки корпуса 1 аппарата, а вместе с ними также вдоль стенки корпуса 1 аппарата повернуты отражательные перегородки 3 (фиг. 2). В таком положении они оказывают наименьшее сопротивление вращению жидкой среды, залитой в корпусе 1 и началу вращения вала 5 с мешалками 4 от привода 6. В результате химической реакции (или от рубашки или змеевика с горячим теплоносителем - на фигурах 1 и 2 не показаны) перемешиваемая среда нагревается, а от нее нагреваются стенки корпуса 1 и отражательные перегородки 3 с вертикальными пластинами 8. Так как пластины 8 изготовлены из материала, обладающего эффектом памяти, то под действием высокой температуры они выпрямляются и поворачивают закрепленные на них отражательные перегородки 3 навстречу потоку перемешиваемой среды.
Таким образом в период пуска в работу в холодном состоянии отражательные перегородки 3, закрепленные на вертикальных пластинах 8, оказывают наименьшее сопротивление потоку перемешиваемой жидкой среды и этот период разгона можно проводить быстрее при небольших затратах мощности привода 6. После начала основной работы, когда перемешиваемая жидкая среда нагревается, отражательные перегородки 3 вместе с вертикальными пластинами 8 поворачиваются на 90° навстречу потоку перемешиваемой жидкой среды, то есть занимают рабочее положение, предупреждающее образование воронки и снижающие объемы застойных зон у стенок корпуса 1. Все вышесказанное способствует уменьшению затрат времени на подготовку и выход аппарата на рабочий режим работы с заданной температурой перемешиваемой среды и числом оборотов мешалки 4, а значит способствует росту производительности.