ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
HYDROPNEUMATIC DEVICE

Изобретение относится к области машиностроения, предназначено для пульсационного интенсивного безбарботажного перемешивания и суспендирования твердых материалов в жидкости и может применяться на предприятиях химической, пищевой, фармацевтической промышленности, а также в производстве цветных, редких, редкоземельных и радиоактивных соединений.
Известны устройства для пульсационного перемешивания, в частности устройство для импульсного перемешивания (SU 212229 А1, 1970), состоящее из двух коаксиальных обечаек. Наружная обечайка имеет по всей поверхности сопла, направленные тангенциально и вертикально. Внутренняя полость второй обечайки сообщается в нижней части с полостью наружной обечайки, а в верхней - с пневматическим пульсатором.
Недостатком известного устройства является неэффективное перемешивание в системах жидкость - твердый материал, в которых твердый материал значительно тяжелее жидкости.
Также известно гидропневматическое устройство (RU 21534 U1, 27.01.2002), содержащее сопловую и пульсационную камеры, пульсопровод, пневматический пульсатор, камеру смешения с приемным отверстием в нижней части, напорный трубопровод и воздушные патрубки, верхняя стенка сопловой камеры выполнена конической с окнами, имеющими обратные шаровые клапаны, в боковой цилиндрической стенке сопловой камеры и в ее днище расположены отверстия и щели, профилированные наружу, в приемном отверстии камеры смешения установлен обратный шаровой клапан.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность перемешивания пульпы.
Наиболее близким является гидропневматическое устройство (RU 31212 U1, 14.04.2003), содержащее рабочую камеру с установленным в ее днище всасывающим клапаном, имеющим подвижное седло, закрепленное на штоке, напорный патрубок, размещенный внутри рабочей камеры и проходящий через крышку, импульсный патрубок, размещенный на крышке и соединенный через пульсопровод с пневматическим пульсатором. Снаружи рабочей камеры установлены внешняя и средняя обечайка. Внешняя обечайка снабжена по поверхности соплами, в нижней ее части закреплено днище с соплами, верхняя часть закрыта крышкой. Средняя обечайка снизу открыта, а сверху в крышке имеет импульсный патрубок, соединенный с автономным пульсатором.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность перемешивания пульпы, особенно у днища аппарата, при значительных энергозатратах.
Предлагаемое изобретение направлено на увеличение эффективности перемешивания по всему объему аппарата при снижении расхода энергии, что улучшает эксплуатационные характеристики устройства.
Гидропневматическое устройство аппарата пульсационного перемешивания содержит рабочую камеру, коаксиально которой установлены внешняя и, открытая снизу, средняя обечайки, а также размещенный внутри рабочей камеры напорный патрубок со штоком внутри. К нижней части (концу) штока, установленного с возможностью продольного осевого перемещения, прикреплено седло всасывающего клапана, а в верхней части штока установлен (прикреплен) колпак таким образом, что при нижнем положении штока верхний край напорного патрубка расположен выше нижнего края колпака. Днище рабочей камеры выполнено с центральным отверстием под седло всасывающего клапана и расположено вне полости внешней обечайки. Крышки рабочей камеры и средней обечайки оснащены импульсными патрубками. В стенках и днище внешней обечайки выполнены сопла. Соотношение диаметров рабочей камеры и средней обечайки к диаметру аппарата равно 0,16-0,18 и 0,24-0,26 соответственно.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез предлагаемого гидропневматического устройства;
На фиг. 2 изображено положение всасывающего клапана при поднятии штока в положение «Б».
Гидропневматическое устройство аппарата 1 пульсационного перемешивания содержит рабочую камеру 2 с напорным патрубком 3 внутри. В напорном патрубке 3 расположен шток 4. Коаксиально рабочей камере 2 установлены внешняя обечайка 5 и, открытая снизу, средняя обечайка 6. Шток 4 установлен с возможностью продольного осевого перемещения. К нижней части (концу) штока 4,прикреплено седло 7 всасывающего клапана 8, а в верхней части штока 4 установлен (прикреплен) колпак 9 таким образом, что при нижнем положении штока 4 верхний край напорного патрубка 3 расположен выше нижнего края колпака 9. Днище 10 рабочий камеры 2 выполнено с центральным отверстием под седло 7 всасывающего клапана 8 и расположено вне полости внешней обечайки 5. Крышка 11 рабочей камеры 2 оснащена импульсным патрубком 12, который соединен через пульсопровод с пневматическим пульсатором (на чертежах не показан). Крышка 13 средней обечайки 6 оснащена импульсным патрубком 14, который соединен с автономным пульсатором (на чертежах не показан). В стенках и днище 15 внешней обечайки 5 выполнены сопла 16 и 17 соответственно. Соотношение диаметров рабочей камеры 2 и средней обечайки 6 к диаметру аппарата 1 равно 0,16-0,18 и 0,24-0,26 соответственно. При данных соотношениях эксплуатационные характеристики устройства постоянны и эффективны.
Работа заявленного технического решения осуществляется следующим образом.
Гидропневматическое устройство помещается в аппарат 1, в который поступают разнородные жидкости в смеси с твердым (например, смесь пульпы фосфогипса и ионита) до уровня налива, при этом нижний край колпака 9 должен быть опущен на 100 мм ниже уровня налива в аппарате 1. Импульсные патрубки 12 и 14 подсоединяются к пульсаторам, которые при работе подают в рабочую камеру 2 и в среднюю обечайку 6 импульс сжатого воздуха, а затем выпускают его из них. Воздух действует подобно поршню - вытесняет среду. Во время подачи сжатого воздуха уровень смеси пульпы фосфогипса и ионита опускается в камере 2 и в средней обечайке 6 до определенного уровня, и смесь выбрасывается из напорного патрубка 3 под колпак 9 и из средней обечайки 6 через сопла 17 и 16 и при этом, благодаря осевому наклону сопел, струи перемешивают содержимое объема аппарата. В течение следующего такта выпуска воздуха из рабочей камеры 2 и из средней обечайки 6 уровни смеси возвращаются в прежнее положение под воздействием статического перепада, при этом смесь поступает в рабочую камеру 2 через всасывающий клапан 8, а в среднюю обечайку 6 через сопла 16 и 17. Затем цикл повторяется. Каждый пульсатор обеспечивает требуемый режим пульсации (частоту пульсации и давление сжатого воздуха в импульсе, определяемые при пусконаладочных работах) для создания скорости от 3-х до 4-х м/с. Выход смеси из сопел 16 и 17 и в напорном патрубке 3 до 1 м/с. Тангенциальный наклон сопел 16 позволяет струям смеси простреливать смесь и обеспечивать непрерывное вращательное движение смеси в объеме аппарата, благодаря чему вся смесь пульпы фосфогипса и ионита по объему аппарата проходит через зону действия струй. Так как скорости в соплах и в напорном патрубке отличаются в три раза, то это и приводит к уменьшению энергозатрат, подача твердого с нижней части аппарата над уровнем налива в аппарате гарантирует эффективность перемешивания смеси по всему объему аппарата, а подобранные соотношения диаметров обеспечивают необходимую производительность перемешивания и транспортировки смеси пульпы фосфогипса и ионита.
Для гарантированного полного опорожнения гидропневматического устройства и выгрузки осадка со дна 18, при долгой остановке аппарата 1, поднимается шток 4 из рабочего положения «А» в положение «Б» (см. фиг. 2.), смесь пульпы фосфогипса и ионита выбрасывается через отверстие в днище рабочей камеры и интенсивно взмучивает осадок, после этого шток возвращают в рабочее положение «А». Для профилактического осмотра и или ремонта всасывающего клапана 8, он извлекается за шток 4 после остановки работы устройства.
Совокупность существенных признаков позволяет увеличить эффективность перемешивания по всему объему аппарата, снизив при этом расход энергии, что улучшает эксплуатационные характеристики устройства.