Мешалка

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для проведения процесса перемешивания дисперсий типа жидкость-жидкость, жидкость - твердое тело, либо жидкость-газ. Мешалка может быть использована в различных областях химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической и нефтехимической промышленности.
Процесс перемешивание используется не только для приготовления растворов, эмульсий, дисперсий, пен, но и как способ интенсификации технологических процессов теплообмена и массообмена. Известно множество перемешивающих устройств, при использовании которых внутри перемешиваемого объема возникают радиальные потоки, под действии центробежных сил, что приводит значительному сокращению времени проведения процесса и интенсифицикации процессов тепло- и массобмена [А.Г. Касаткин Основные процессы и аппараты химической технологии - М.: «Химия», 1971. с. 260].
Известны конструкции мешалок, в которых устанавливаются лопасти на рабочем элементе мешалки, которые способствуют повышению эффективности работы мешалки путем создания прямоточных, противоточных и перекрестно-точных потоков во всем объеме перемешиваемой жидкости [А.с. №889076, B01F 5/16, патент на полезную модель №35602].
Наиболее близким конструктивным аналогом является комбинированная ленточно-прерывистая мешалка [Химическое и нефтегазовое машиностроение, №5, 2015, с. 13-14.]. Мешалка представляет собой следующую конструкцию: во всех витках сверху донизу в противоположных четвертях удалены куски лент. Образовавшиеся секции мешалки крепятся на валу с помощью разборных ступиц. В самом низу мешалки имеются две горизонтальные противоположно направленные лопасти, к которым снизу приварены (под углом к направлению движения) отражательные пластинки, которые обеспечивают большие скорости движения перемешиваемой среды у днища аппарата, тем самым, способствуя поднятию твердой фазы со дна аппарата.
Недостатком представленной мешалки является большая потребляемая мощность, низкая интенсивность перемешивания в верхних и средних слоях объема.
Задача предлагаемой полезной модели: интенсификация процесса перемешивания по всему объему аппарата за счет создания интенсивной циркуляции перемешиваемой жидкости, как в осевом, так и в радиальном направлении.
Поставленная задача достигается тем, что предлагается мешалка, содержащая вал, ленточные элементы с наклонными лопастями, ступицы для крепления лопастей к валу, причем на нижней поверхности ленточных элементов установлены криволинейные загнутые назад лопатки (по аналогии с лопатками центробежного насоса).
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемой мешалки.
На фиг. 2 представлен вид А.
Мешалка состоит из нескольких ленточных элементов 1. Ленточные элементы приварены к наклонным лопастям 2, которые крепятся к валу 4 с помощью ступицы 3. На нижней части каждого ленточного элемента мешалки установлены загнутые назад лопатки 5.
При вращении мешалки создается интенсивная циркуляция перемешиваемой жидкости в осевом направлении. Кроме этого за счет загнутых назад криволинейных лопаток каждая частица жидкости в канале между лопатками движется вдоль лопатки. Это движение характеризуется относительной скоростью w. Одновременно жидкость вращается вместе с мешалкой, движение по окружности характеризуется окружной скоростью u. Геометрическая сумма вышеуказанных скоростей - абсолютная скорость с. Таким образом, за счет лопаток перемешиваемая жидкость веером отбрасывается к стенкам аппарата - создается интенсивная циркуляция перемешиваемой жидкости в радиальном направлении. Если в аппарате имеется змеевик, то интенсивная циркуляция жидкости за змеевиком позволяет отводить теплоту от змеевика и стенок аппарата при его индукционном обогреве.
Благодаря предложенному устройству происходит интенсивная циркуляция перемешиваемой среды как в вертикальном, так и в радиальном направлениях. При этом значительно увеличиваются напряжения сдвига внутри перемешиваемого объема (или на границе смешиваемых фаз).
При осевой циркуляции перемешиваемая среда движется в основном вдоль поверхности змеевика направленной внутрь реактора, интенсивного теплообмена при этом не достигается. Предложенная конструкция мешалки обеспечивает как осевую, так и радиальную циркуляцию, что способствует интенсивному теплообмену между перемешивающей средой и змеевиком за счет омывания змеевика со всех сторон.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задач, связанных с интенсификацией процесса перемешивания. Это достигается путем установки на нижней поверхности ленточных элементов мешалки криволинейных загнутых назад лопаток.