ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД

Техническое решение относится к перемешивающим устройствам и может быть использовано для перемешивания гетерогенных жидкостей с частицами или каплями дисперсной фазы. Оно может найти применение в химической, нефтехимической, биохимической, микробиологической, фармацевтической и других отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и экологических процессах очистки сточных вод.
Известно перемешивающее устройство, включающее корпус, вал с шарнирно соединенными с ним поперечными лопастями с возможностью поворота относительно продольной оси вала на угол от 10° до 90°, и которые в верхнем ряду шарнирно соединены с продольными лопастями, при этом на продольных лопастях жестко закреплены элементы с положительной плавучестью [Описание патента на полезную модель РФ №109008, U1, 2011].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая интенсивность перемешивания нижних слоев жидкости с помощью продольных лопастей, что приводит к необходимости увеличения времени перемешивания и снижению производительности.
Известна конструкция турбинной мешалки, содержащая вращающий вал с диском и жестко закрепленными на диске лопастями, периферийная часть диска выполнена с отогнутыми секторными элементами, жестко соединенными с лопастями, при этом смежные элементы отогнуты в разные стороны от торцевой поверхности диска [Описание изобретения к авторскому свидетельству №1122348, А, 1984].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невозможность перемешивания осадка у дна аппарата, что требует дополнительных затрат времени на взмучивание осадка, а значит снижает производительность.
Известна конструкция пропеллерной мешалки для перемешивания жидких сред, выполненная в виде сбалансированных и совмещенных на цилиндрической или эллипсоидной поверхности втулки нескольких лопастей, имеющих передние и задние кромки, и торцевые гребни которых составляют диаметр винта, а одна из двух поверхностей каждой лопасти является рабочей и составляет с плоскостью вращения острый угол, отличающаяся тем, что торцевой гребень каждой лопасти загнут в сторону рабочей поверхности на угол β, имеющий интервал от 85 до 175°, а высота отогнутого гребня относительно рабочей поверхности составляет от 1 до 15% от величины диаметра винта. [Описание изобретения к патенту РФ №2253506, С1, 2005].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая скорость перемешивания нижних слоев жидкости, где возможен осадок.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является конструкция перемешивающего устройства, состоящего из эксцентричного расположения вала мешалки или установки его под некоторым углом к оси аппарата (можно использовать одновременно оба способа) [Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л.: Химия, 1975, стр. 61-62].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неравномерное перемешивание жидкости по радиусу и высоте аппарата, что приводит к необходимости увеличения времени перемешивания, особенно высоковязких и неньютоновских жидкостей и как следствие вызывает снижение производительности.
Техническим результатом предлагаемой конструкции перемешивающего устройства является повышение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в перемешивающем устройстве, состоящем из центрально расположенного вала мешалки и закрепленных на нем лопастей, причем лопасти, находящиеся в нижней части вала мешалки, выполнены в виде прямой пластины направленной вверх под углом 45° и изогнутой пластины направленной вниз под углом 45° и лопасти, находящаяся в верхней части вала мешалки выполнены в виде прямой пластины направленной вниз под углом 45° и изогнутой пластины направленной вверх под углом 45°.
Лопасти, находящиеся в нижней части вала мешалки, выполнены в виде изогнутой пластины направленной вниз под углом 45°, усиливает, помимо окружного и радиального, осевое перемешивание жидкости, что способствует взмучиванию осадка на дне аппарата и переводу его во взвешенное состояние, что приводит к увеличению производительности.
Установка лопасти, находящейся в нижней части вала мешалки, выполненной в виде прямой пластины, направленной вверх под углом 45°, обеспечивает одинаковое перемешивание, как в осевом, так и в окружном и радиальном направлениях, что способствует равномерному перемешиванию в нижней части аппарата всего объема жидкости, без застойных зон. Это уменьшает время перемешивания, увеличивая тем самым производительность.
Выполнение в верхней части вала мешалки лопасти в виде прямой пластины, направленной вниз под углом 45° относительно поверхности втулки, и изогнутой пластины, направленной вверх под углом 45°, позволяет перемешивать верхние слои жидкости, которые являются застойными, при этом изогнутая пластина мешалки будет создавать окружное перемешивание, а прямая пластина мешалки будет тормозить осевой поток, тем самым гасить образующую воронку, что в целом будет способствовать увеличению производительности.
Выполнение лопасти в виде прямой пластины и изогнутой пластины, находящейся в верхней и нижней части вала, под разным углом, позволяет перемешивать жидкую фазу в противофазе, из-за чего меняется градиент скорости и уменьшается вязкость жидкости, что приводит к увеличению производительности.
На фигуре изображен общий вид предлагаемой конструкции перемешивающего устройства (продольное сечение). Перемешивающее устройство для перемешивания жидких сред состоит из изогнутой пластины 1, наклоненной вниз под углом 45° в нижней части и наклоненная вверх под углом 45° в верхней части прямой пластины 2 наклоненный вверх под углом 45° в верхней части и вниз под углом 45° в нижней части, относительно поверхности втулки 3, которые крепятся в виде сбалансированных и совмещенных на цилиндрической поверхности втулки 3. Втулка 3 жестко соединена с центральным валом 4.
Перемешивающее устройство работает следующим образом.
При вращении центрального вала 4, каждая лопасть начинает вращаться и врезаться своей кромкой в толщу перемешиваемой жидкой среды. За счет наклоненной вниз изогнутой пластины 1, под углом 45° в нижней части, начинается подниматься осадок и перемешиваться нижние слои жидкости. За счет наклоненной прямой пластины 2 вверх под углом 45° перемешиваются верхние слои жидкости. За счет наклоненной вверх изогнутой пластины 1 под углом 45° в верхней части, начинается создаваться окружной поток, тем самым перемешивая верхний слой жидкости. За счет наклоненной прямой пластины 2 вниз под углом 45° в верхней части, создается осевой поток, который гасит образующую воронку.
Таким образом, выполнение мешалки в виде сбалансированных и совмещенных на поверхности втулки 3 лопасти, изогнутой пластины 1, наклоненной вниз под углом 45° в нижней части и наклоненная вверх под углом 45° в верхней части, относительно поверхности втулки 3 и прямой пластины 2 наклоненный вверх под углом 45° в верхней части и вниз под углом 45° в нижней части, относительно поверхности втулки 3 позволяет интенсифицировать процесс перемешивания во всем объеме аппарата, особенно высоковязких и неньютоновских жидкостей и способствует увеличению производительности. Уменьшение этого угла уменьшает объем перемешивания в верхней части аппарата, а его увеличение уменьшает объем перемешивания у боковых стенок. Оба этих эффектов связаны с уменьшением объема перемешиваемой жидкости в верхней части аппарата, что приводит к увеличению производительности.