CS228249B1

CS228249B1 - ) Apparatus for homogenizing agitation of concentrated suspensions

Info

Publication number: CS228249B1
Application number: CS893182A
Authority: CS
Inventors: Konstantin Hruban; Jan Kvasnicka; Pavel Seichter
Original assignee: Konstantin Hruban; Jan Kvasnicka; Pavel Seichter
Priority date: 1982-12-09
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1984-05-14

Abstract

Zařízeni podle vynálezu slouží pro homogenizační míchání koncentrovaných suspenzí, zejména jemnozrnných. Zařízení sestává z nádoby, opatřené uvnitř narážkami, v níž jsou ns společném hřídeli umístěna míchadla sestávající z dvojic Šikmo upevněných segmentů a vyznačuje se tím, že vnitřní segmenty jsou upevněny ve dvojicích na náboji a vnější segmenty jsou upevněny ve dvojicích na ramenech, přičemž jednotlivá míchadla jsou tvořena střídavě dvojicemi vnitřních a vnějších segmentů.The device according to the invention is used for homogenizing mixing of concentrated suspensions, especially fine-grained ones. The device consists of a container, provided with stops inside, in which agitators consisting of pairs of obliquely mounted segments are placed on a common shaft and is characterized in that the inner segments are mounted in pairs on the hub and the outer segments are mounted in pairs on the arms, with the individual agitators being formed alternately by pairs of inner and outer segments.

Description

Vynález se týká zařízení pro homogenizeční míchání koncentrovaných suspenzí, zejména jemnozrnných.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for homogenising mixed concentrated suspensions, especially fine-grained suspensions.

Pro míchání suspenzí se většinou u zařízení menších objemů používá rychloběžných míchadel se šikmými lopatkami, vyvolávajícími axiální účinek proudění směrem ke dnu nádoby. Ze dna nádoby se proud suspenze obrací a pohybuje se podél stěn nádoby k hladině a zde se znovu obrací dolů. Konstrukčně je toto zařízení jednoduché, avšak náročné na energii, proto je lze využít jen pro nádoby meněích objemů.For mixing of suspensions, in the case of smaller-volume devices, high-speed agitators with oblique blades are generally used, causing an axial flow effect towards the bottom of the container. From the bottom of the container, the slurry stream reverses and moves along the walls of the container to the surface, and here again reverses down. Its design is simple but energy-intensive, so it can only be used for containers of smaller volumes.

Jinými používanými typy míchacích systémů jsou pomaluběžná míchadla relativně velkých průměrů, např. šroubová e pásová. Tato míchedle se svými vysokými čerpacími účinky zajišťují ve vysokoviskoznich kapalinách účinné promíchávání, avšak pro nádoby velkých objemů nejsou vhodná pro výrobní náročnost i montážní obtížnost.Other types of mixing systems used are slow-running stirrers of relatively large diameters, such as screw and belt mixers. These stirrers, with their high pumping effects, provide efficient mixing in high-viscosity fluids, but are not suitable for both manufacturing demands and assembly difficulty for large-volume containers.

šroubová míchedle jsou v poslední době pro některé vhodné aplikace míchání nahrazována míchedly lopatkovými se šikmými lopatkami, instalovanými nad sebou ne společném hřídeli, jako vícenásobná míchadla střídavě pootočená o 90° nebo o 45° na hřídeli.Recently, for some suitable mixing applications, screw stirrers have been replaced by paddle mixers with pitched blades installed one above the other on a common shaft, as multiple agitators rotated alternately by 90 ° or 45 ° on the shaft.

Vyskytlo se také nové provedení soustavy lopatkových míchadel se stupňovitě tvarovanými lopatkami, přičemž úhel sklonu lopatky se od náboje k obvodu míchedle postupně zmenšuje,.There has also been a new embodiment of a paddle mixer system with stepped blades, the blade pitch angle gradually decreasing from the hub to the perimeter of the stirrer.

Také se u soustavy lopatkových míchadel užívá míchadel se dvěma sklony lopatek, u nichž vnější část lopatek tlačí kapalinu v opačném směru, než vnitřní část lopatek.Also, in a paddle mixer system, two blade pitch stirrers are used in which the outer part of the blades pushes the liquid in the opposite direction to the inner part of the blades.

U zmiňovaných míchacích systémů dochází k usměrněnému axiálnímu proudění, které je nutné pro vznos tuhých částic a pro homogenizaci v celém objemu.In said mixing systems, there is a directed axial flow, which is necessary for the solid particles to rise and for homogenization throughout the volume.

Všechna tato zařízení jsou energeticky výhodnější než zařízení s axiálním rychloběžným míchadlem, mají však nevýhody v některých případech v nižší účinnosti, konstrukční složitosti a zejména ve vyšších hodnotách odporového součinitele. To způsobuje zvětšení kroutícího momentu ne hřídeli míchedle, zvýšené pevnostní a materiálové nároky a vyěěí měrnou spotřebu energie.All of these devices are more energy efficient than axial high-speed stirrers, but have disadvantages in some cases in lower efficiency, design complexity, and in particular higher resistance coefficient values. This results in increased torque on the agitator shaft, increased strength and material requirements, and increased specific energy consumption.

Jinou možností je řeěení podle čs. A. O. 221 419, jehož podstata spočívá v tom, že ne hřídeli jsou umístěné nejméně dvě vzájemně pootočená míchedle, která sestávají z vnitřních segmentů, šikmo upevněných na jedné straně náboje e z vnějších segmentů, upevněných šikmo ne ramenech, která jsou radiálně vetknutá ne protilehlých stranách nábojů. Zařízení tohoto typu umožňuje dosažení výrazných úspor energie, avěak nesymetričnost rozložení sil a momentů vede ke konstrukčním obtížím.Another option is the solution according to MS. AO 221 419, characterized in that at least two mutually rotatable agitators are disposed on the shaft, which consist of inner segments, obliquely mounted on one side of the hub and outwardly, mounted obliquely on the arms, which are radially fixed on opposite sides of the hubs . Equipment of this type allows for significant energy savings, but the asymmetry of force and torque distribution leads to design difficulties.

Uvedené nevýhody napomáhá odstranit zařízení podle vynálezu pro míchání koncentrovaných, jemnozrnných suspenzí, případně vysokoviskozních kepelin, sestávající z nádoby, opatřené uvnitř narážkami, v níž jsou na společném hřídeli umístěna míchedle, sestávají- .These disadvantages help to eliminate the device according to the invention for mixing concentrated, fine-grained suspensions and / or high-viscosity fluff, consisting of a container provided inside the stops, in which agitators are located on a common shaft.

cí z dvojic segmentů, které jsou šikmo upevněny na náboji e řemenech, přičemž vnitřní segmenty tvoří přerušovanou šroubovici opačného smyslu jako je přerušovaná ěroubovice tvořená vnějšími segmenty, jehož podstata spočívá v tom, že vnitřní segmenty jsou upev- u něny ve dvojicích ne náboji a vnější segmenty jsou upevněny ve dvojicích na ramenech.the inner segments form a discontinuous helix of the opposite sense to the discontinuous helix formed by the outer segments, which is based on the fact that the inner segments are mounted in pairs not the hub and the outer the segments are fixed in pairs on the shoulders.

Jednotlivá míchedle jsou střídavě tvořena dvojicemi vnitřních a vnějších segmentů.The individual stirrers are alternately made up of pairs of inner and outer segments.

U zařízení podle vynálezu se dosáhne intenzivního axiálního proudění míchané suspenze při nízkých nárocích na energii, přičemž vnitřní segmenty vyvolávají proudění kapaliny ve střední části průřezu nádoby směrem ke dnu a vnější segmenty naopak kolem stěn ode dne k hladině.In the device according to the invention, an intense axial flow of the stirred suspension is achieved at low energy requirements, the inner segments causing the liquid to flow in the middle of the vessel cross section towards the bottom and the outer segments around the walls from day to surface.

Při stejné účinnosti míchání oproti jiným systémům jsou nároky ne spotřebu energie i ne pevnost hřídele menší. Zařízení podle vynálezu má oproti čs. A. O. 221 419 vyěěí životnost kluzných ložisek vzhledem k použití symetrických míchadel.With the same mixing efficiency compared to other systems, the demands on energy consumption and shaft strength are less. The device according to the invention has a A. O. 221 419 will extend the service life of plain bearings due to the use of symmetrical stirrers.

S výhodou lze použít umístění michadel v nádobě tak, že sousední míchedla jsou vzájemně pootočena o 45°, 90°, 180° nebo v rozsahu 0° až 180° v rovině kolmé k ose rotace. Vzdálenost sousedních michadel je 0,25 až 0,5 průměru nádoby, umístění spodního míchadla nade dnem je 0,05 až 0,35 průměru nádoby a vzdálenost horního míchadla je 0,15 až 0,35 průměru nádoby pod hladinou.Advantageously, the placement of agitators in the vessel may be used such that adjacent stirrers are rotated relative to each other by 45 °, 90 °, 180 ° or in the range of 0 ° to 180 ° in a plane perpendicular to the axis of rotation. The distance between adjacent agitators is 0.25 to 0.5 vessel diameter, the position of the bottom agitator above the bottom is 0.05 to 0.35 vessel diameter, and the distance of the upper agitator is 0.15 to 0.35 vessel diameter below the surface.

Celkový počet míchedel v nádobě se řídí relativní Štíhlostí míchací nádoby. Tímto způsobem se dosáhne rovnoměrného rozmíchání suspenze po průřezu i po celé výšce nádoby, což je često z technologického hlediska důležité pro zvyšování výtěžnosti výroby.The total number of stirrers in the vessel is controlled by the relative leanness of the mixing vessel. In this way, an even mixing of the suspension is achieved over the cross-section and over the entire height of the container, which is, however, technologically important for increasing the production yield.

Úhel sklonu vnitřních segmentů vzhledem k horizontální rovině je 30 až 60° a úhel sklonu vnějších segmentů je 10 až 50° vzhledem k horizontální rovině, přičemž smysl stoupání přerušované šroubovice je u vnějších segmentů opačný než u vnitřních segmentů.The inclination angle of the inner segments with respect to the horizontal plane is 30 to 60 ° and the inclination angle of the outer segments is 10 to 50 ° with respect to the horizontal plane, the sense of pitch of the broken helix being the opposite of the inner segments.

Vnitřní segmenty jsou ve tvaru kruhové výseče, jejíž středový úhel je roven 40° až 90° a vnější průměr je roven 0,4 až 0,65 průměru nádoby. Vnější segmenty jsou tvaru mezikruhové výseče, jejíž středový úhel je roven 40 až 90°, vnější průměr je 0,65 až 0,85 průměru nádoby a vnitřní průměr je 0,55 až 0,75 průměru nádoby.The inner segments are in the form of a circular sector whose central angle is 40 ° to 90 ° and the outer diameter is 0.4 to 0.65 of the vessel diameter. The outer segments are in the shape of a circular arc having a central angle equal to 40 to 90 °, an outer diameter of 0.65 to 0.85 vessel diameter, and an inner diameter of 0.55 to 0.75 vessel diameter.

Toto uspořádání umožňuje dosáhnout rovnoměrného proudění suspenze ve vnitřní i vnější části průřezu nádoby, čímž se dosahuje energetických úspor. Úhel sklonu vnitřních segmentů je výhodné ponechat shodný, zatímco úhel sklonu vnějších segmentů lze s výhodou nestevit tak, že u míchedla umístěného nejblíže dne nádoby je tento úhel největší a u míchadla umístěného nejblíže hladiny je tento úhel nejmenšl. Toto nastavení úhlů je příznivé zejména při míchání rychle sedimentujících suspenzí, kdy je třebe ve spodní částí nádoby disipovat větší energii než v blízkosti hladiny.This arrangement makes it possible to achieve a uniform flow of the suspension in the inner and outer part of the vessel cross-section, thereby achieving energy savings. The angle of inclination of the inner segments is preferably left constant, while the angle of inclination of the outer segments may preferably not be such that the angle closest to the bottom of the vessel is greatest and the angle closest to the level is the smallest. This angle setting is particularly beneficial when mixing rapidly settling suspensions, where more energy needs to be dissipated in the lower part of the vessel than near the surface.

Součástí zařízení jsou také radiální narážky v počtu dvě až šest o šířce 0,04 až 0,1 průměru nádoby, které jsou umístěny ve vzdálenosti 0,015 až 0,05 průměru nádoby od její válcové stěny. Použití těchto narážek ve spojení s míchadly podle vynálezu zajišťuje potlačení nepříznivého krouživého pohybu kapaliny v nádobě a přispívá k účinnému mí cháni.The apparatus also includes radial baffles of two to six, with a width of 0.04 to 0.1 of the diameter of the container, which are located at a distance of 0.015 to 0.05 of the diameter of the container from its cylindrical wall. The use of these stops in conjunction with the stirrers according to the invention ensures the suppression of the adverse circular movement of the liquid in the container and contributes to efficient mixing.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je znázorněno ne připojených výkresech, kde obr. 1 představuje podélný řez zařízením podle vynálezu, obr. 2 představuje podélný řez zařízením jiného provedení podle vynálezu, obr. 3 představuje detail vnitřního segmentu, obr. 4 představuje detail vnějšího segmentu.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the accompanying drawings, wherein Fig. 1 is a longitudinal section of a device according to the invention; Fig. 2 is a longitudinal section of a device of another embodiment of the invention; Fig. 3 shows a detail of an inner segment;

Zařízeni znázorněná na připojených výkresech je tvořeno nádobou j_, opatřenou radiálními narážkami £ a hřídelem 7., vedeným u dna v patním uložení 8. Na hřídeli 7, je upevněno nad sebou několik michadel, tvořených nábojem £, na němž jsou upevněny na protilehlých stranách vnitřní segmenty 6 a v sousední rovině na ramenech £ vnější segmenty £. Vnitřní segmenty 6. jsou tvaru kruhové výseče a vnější segmenty £ jsou tvaru mezikruhové výseče. Jednotlivá sousední míchadla jsou vzájemně pootočena o 180°.The device shown in the accompanying drawings consists of a container 7 provided with radial stops 6 and a shaft 7 guided at the bottom in the foot bearing 8. On the shaft 7, several stirrers formed by a hub 6 are fastened one above the other on the opposite sides of the inner segments 6 and in the adjacent plane on the arms 6 the outer segments 6. The inner segments 6 are in the shape of a circular sector and the outer segments 6 are in the shape of a circular sector. Individual adjacent stirrers are rotated 180 ° relative to each other.

Jinou možností příkladného řešení je pootočení sousedních michadel o 90°, případně o 45°.Another possibility of an exemplary solution is to rotate adjacent mixers by 90 ° or 45 °.

V níže uvedené tabulce jsou příkladné parametry a hodnoty dosahované u zařízení pro míchání koncentrovaných jemnozrnných suspenzí:In the table below are exemplary parameters and values achieved with a device for mixing concentrated fine-grained suspensions:

pracovní objem zařízení working volume of equipment (m³)(m ³ ) 2 400 2 400 průměr nádoby vessel diameter (m) (m) 11 11 výška nádoby container height (m) (m) 26 26 počet michadel number of stirrers _1 _1 6 6 frekvence otáček frequency of revolutions (min ) (min) 4 4 příkon hnacího elektromotoru input power of driving electric motor (kW) (kW) 30 30 stupeň homogenity vsádky the degree of homogeneity of the batch (%) (%) Í10 Í10

Claims

1. Apparatus for homogenizing mixing concentrated suspensions comprising a container fitted with non-stoppers in which agitators consisting of pairs of segments, which are obliquely mounted on a hub and arms, are disposed on a common shaft, the internal segments forming a discontinuous helix of the opposite sense to the discontinuous helix It consists of outer segments, characterized in that the inner segments (6) are fixed in pairs on the hub (3) alternately with the outer segments (5), which are also fixed in pairs on the belts (4).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the adjacent stirrers are rotated 90 ° relative to each other in a plane perpendicular to the axis of rotation, wherein the distance of the adjacent stirrers is 0.25 to 0.50 of the vessel diameter, and the top stirrer to surface level is 0.15 to 0.35.

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the inclination angle of the inner segments (6) with respect to the horizontal plane is 30 ° to 60 ° and the inclination angle of the outer segments (5) is

10 to 50 ° to the horizontal.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the outer segments (5) are in the form of a circular arc having a central angle of 40 to 90 °, an outer diameter of 0.65 to 0.85 of the diameter of the container (1) and an inner diameter is 0,55 to 0,75 of the diameter of the container (1),

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the inner segments (6) are in the form of a circular sector whose central angle is 40 to 90 ° and the outer diameter is 0.2 to 0.65 of the diameter of the container (1).