ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Техническое решение относится к перемешивающим устройствам и может быть использовано для перемешивания гетерогенных жидкостей с частицами или каплями дисперсной фазы, имеющими плотность меньшую, чем плотность сплошной фазы. Оно может найти применение в химической, нефтехимической, биохимической, микробиологической, фармацевтической и других отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и экологических процессах очистки сточных вод.
Известна конструкция перемешивающего устройства, состоящего из комбинации тихоходной и быстроходной мешалок, закрепленных на соосных валах, тихоходном и быстроходным соответственно, при этом каждый из валов получает вращение от своего привода (Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л.: Химия, 1975, стр.64)
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится сложность конструкции, связанная с установкой двух соосных валов и двух приводов. Кроме того, тихоходная мешалка не позволяет перемешивать только слои жидкости, находящиеся у ее свободной поверхности, где скапливаются частицы и капли дисперсной фазы, имеющие плотность меньшую, чем плотность сплошной фазы. Это снижает интенсивность перемешивания и скорость тепло- и массопереноса между обеими фазами.
Известен смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку и гидромуфту, при этом ведущая полумуфта закреплена на быстроходном валу, а ведомая на лопастях тихоходной мешалки, при этом тихоходная мешалка снабжена поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части и установленный соосно корпусу (Авт. св. СССР №697167, BО1F 13/00; BО17F 7/18, бюл №42, 1979).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая интенсивность перемешивания жидкости у ее свободной поверхности из-за недостатка крутящего момента передаваемого гидромуфтой к тихоходной мешалке, что снижает эффективность тепло- и массопереноса при перемешивании частиц или капель дисперсной фазы, имеющих плотность меньшую, чем плотность сплошной фазы.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является перемешивающее устройство, включающее корпус, вал с шарнирно соединенными с ним продольными лопастями, при этом поперечные лопасти в верхнем ряду выполнены двуплечными и короткими концами взаимодействуют с подпружиненным стаканом, размещенным внутри пустотелого вала, а поперечные лопасти в верхнем и нижнем рядах установлены на валу с возможностью поворота его продольной оси на угол от 10° до 90° [описание изобретения к патенту РФ №2188701, BО1F 7/18, 2002].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится низкая интенсивность перемешивания гетерогенных жидкостей, дисперсная фаза которых имеет плотность меньшую, чем плотность сплошной фазы.
Техническим результатом предлагаемой конструкции перемешивающего устройства является увеличение интенсивности перемешивания гетерогенных жидкостей, дисперсная фаза которых имеет плотность меньшую, чем плотность сплошной фазы за счет постоянного перемешивания жидкости вблизи ее свободной поверхности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в перемешивающем устройстве, включающем корпус, вал с шарнирно соединенными с ним поперечными лопастями с возможностью поворота относительно продольной оси вала на угол от 10° до 90°, которые в верхнем ряду шарнирно соединены с продольными лопастями, при этом на продольных лопастях жестко закреплены элементы с положительной плавучестью.
Жесткое закрепление на продольных лопастях элементов с положительной плавучестью позволяет этим лопастям быть погруженными в жидкость только вблизи ее свободной поверхности и обеспечивать при вращении вала постоянное интенсивное перемешивание частиц или капель дисперсной фазы, плотность которых меньше плотности сплошной фазы и всплывающих к ее поверхности.
На фигуре изображен общий вид предлагаемой конструкции перемешивающего устройства (продольное сечение). Оно включает в себя корпус 1, крышку 2 имеющую люк 3, на фланцах которого размещен привод 4 с регулируемой частотой вращения, вал 5 на котором установлены с помощью пальцев 6 поперечные лопасти 7 верхнего ряда. Продольные лопасти 8 с помощью пальцев 9 связаны с поперечными лопастями 7 верхнего ряда. На каждой продольной лопасти 8 жестко закреплены элементы 10 с положительной плавучестью. Поперечные лопасти 11 нижнего ряда с помощью пальцев 12 закреплены на валу 5. Поперечные лопасти 7 верхнего ряда и 11 нижнего ряда имеют возможность поворота относительно продольной оси вала на угол от 10° до 90°.
На крышке 2 установлен патрубок 13 для подачи жидкости в корпус 1. В нижней части корпуса 1 установлен патрубок 14 для слива жидкости.
Перемешивающее устройство работает следующим образом.
Через патрубок 13 в корпус 1 подают гетерогенную жидкость с частицами или каплями дисперсной фазы имеющий плотность меньшую, чем плотность сплошной фазы, при этом элементы 10 с положительной плавучестью вместе с поперечными лопастями 8 верхнего ряда всплывают, оставаясь на свободной поверхности жидкости. Включают привод 4, передающий вращение на вал 5, поперечные лопасти 7 верхнего ряда и 11 нижнего ряда. Вместе с поперечными лопастями 7 верхнего ряда приводятся во вращение продольные лопасти 8 с элементами с положительной плавучестью 10, а свободная поверхность жидкости приобретает воронкообразную форму (показана пунктирной линией). Однако и в этом случае элементы с положительной плавучестью 10 с продольными лопастями 8 всплывают и остаются на свободной поверхности жидкости воронкообразной формы. При вращении продольные лопасти 8 интенсивно перемешивают пытающиеся всплыть частицы или капли дисперсной фазы, имеющие плотность меньшую, чем плотность сплошной фазы, что приводит к увеличению скорости гидромеханических, тепло- и массообменных процессов, сопровождаемых химическими реакциями между дисперсной средой и частицами или каплями дисперсной фазы.
Поперечные лопасти 11 нижнего ряда при вращении вала 5 под действием центробежной силы занимают горизонтальное рабочее положение (показано пунктирной линией) и перемешивают жидкость в нижней части корпуса 1.
Таким образом, жесткое закрепление на продольных лопастях 8 элементов 10 с положительной плавучестью позволяет при любой скорости вращения вала 5 оставаться этим лопастям вблизи свободной поверхности и интенсивно перемешивать ее верхние слои, в которые всплывают частицы и капли дисперсной фазы, имеющие плотность меньшую, чем плотность сплошной фазы.