CS249746B1

CS249746B1 - Apparatus for dispersing mixing suspensions or liquids

Info

Publication number: CS249746B1
Application number: CS510385A
Authority: CS
Inventors: Jan Kvasnicka; Konstantin Hruban
Original assignee: Jan Kvasnicka; Konstantin Hruban
Priority date: 1985-07-08
Filing date: 1985-07-08
Publication date: 1987-04-16

Abstract

Předmětem řešeni je zařízení pro dispergační míchání suspenzí nebo kapalin, sestávající z nádoby (1), ve které je na svisle uloženém hřídeli (16), spojeném s poháněči jednotkou, upevněno míchadlo (2) se svislými míchacími lopatkami (5), které je obklopeno statorem (3), opatřeným svisle orientovanými pevnými lopatkami (6) a spojeným pevně s nádobou (1). Vynález řeší problém vytvořeni příznivého cirkulačního proudění suspenze nebo kapaliny v nádobě (1) tak, že míchadlo (2) je navíc opatřeno šikmými míchacími lopatkami (4), upevněnými mezi svislými míchacími lopatkami (5) a hřídelem (16) a usměrnovacími stěnami (7, 8, 9), spojenými s míchadlem (2) nebo se statorem (3). Zařízení lze využit především u chemických aparátů pro loužení polymetalických praženců, avšak též u jiných míchacích zařízení, kde se požaduje homogenizační mícháni nebo vznos partikulární fáze v kapalině při zvýšených požadavcích na vytvoření smykového napětí v míchané vsádce.The subject of the solution is a device for dispersive mixing of suspensions or liquids, consisting of a container (1), in which a stirrer (2) with vertical mixing blades (5) is mounted on a vertically mounted shaft (16) connected to a drive unit, which is surrounded by a stator (3) provided with vertically oriented fixed blades (6) and connected firmly to the container (1). The invention solves the problem of creating a favorable circulation flow of the suspension or liquid in the container (1) so that the stirrer (2) is additionally provided with inclined mixing blades (4) mounted between the vertical mixing blades (5) and the shaft (16) and with directing walls (7, 8, 9) connected to the stirrer (2) or to the stator (3). The device can be used primarily in chemical apparatus for leaching polymetallic roasts, but also in other mixing devices where homogenizing mixing or suspension of the particulate phase in a liquid is required with increased requirements for creating shear stress in the mixed batch.

Description

Vynález se týká zařízení pro dispergační míchání suspenzí nebo kapalin, zejména míchání v chemických aparátech.The invention relates to a device for dispersing mixing suspensions or liquids, in particular mixing in chemical apparatuses.

Známá míchací zařízení sestávají ze stojaté válcové nádoby s rotačním míchadlem, které má několik šikmých lopatek k vytváo ření axiálního pohybu a jednookruhového cirkulačního proudění sus penze nebo kapaliny. Jiná míchací zařízení sestávají z míchadla se svislými lopatkami a s dělicím kotoučem k vytváření radiálního pohybu a dvouokruhového cirkulačního proudění suspenze nebo ka paliny. Jsou též známá míchací zařízení, kde míchadlo se svislými lopatkami rotuje ve statoru, opatřeném pevnými lopatkami a spojeném s nádobou, který zvyšuje dispergační účinek míchadla. Pro míchání suspenzí s vyšší hustotou tuhé fáze jsou výhodná míchadla se šikmými lopatkami, vyvozujícími axiální jednookruhové proudění. Stejně tak je výhodné toto uspořádání pro homogenizační míchání vzájemně mísitelných kapalin. Pro dispergační míchání jsou výhodná míchadla se svislými lopatkami bez statoru nebo se statorem.The known agitators consist of a upright cylindrical vessel with a rotary stirrer having a plurality of oblique blades for generating axial movement and a single-circulating flow of sus pension or liquid. Other mixing devices consist of a mixer with vertical blades and a separating disk to create radial movement and a two-circuit circulation of the slurry or liquid. Mixing devices are also known where the vertical blade stirrer rotates in a stator provided with fixed blades and coupled to a vessel that enhances the dispersing effect of the stirrer. For mixing suspensions with a higher density of solid phase, inclined blade stirrers imparting axial single-circle flow are preferred. Likewise, this arrangement is advantageous for homogenizing mixing of mutually miscible liquids. Mixers with vertical blades without or with a stator are preferred for dispersing mixing.

Ve výrobní chemické technologii se vyskytují procesy, jako je například loužení polymetalických praženců, kde se požaduje jednookruhové proudění k vytvoření vznosu partikulární fáze v kapalině a zvýšení smykového napětí na mezifázovém rozhraní. Aplikace samotných šikmých lopatek je nepoužitelná pro nízkou složku smykových napětí v míchané vsádce. Rovněž je nepoužitelná aplikace míchadel se svislými lopatkami, vyvozujícími dvouokruhové cirkulační proudění, kde radiální výtok kapaliny se u stěny nádoby mění v tok kapaliny do dna a od stěny proudí kapalina k ose nádoby. To nevyhovuje požadavkům na vznos, kde má kapalina proudit naopak tj. od osy nádoby ke stěně. Ze stejných důvodů je nepoužitelné i uspořádání se statorem.There are processes in manufacturing chemical technology, such as the leaching of polymetallic frets, where a single-circuit flow is required to create a float of the particulate phase in the liquid and increase the shear stress at the interfacial interface. The application of the inclined blades alone is unusable due to the low component of shear stress in the stirred batch. It is also unusable to apply vertical mixer stirrers, generating a dual-circuit circulation flow where the radial fluid outlet turns into a liquid flow at the bottom of the vessel and liquid flows from the wall to the axis of the vessel. This does not meet the hover requirement where the liquid is to flow, i.e. from the container axis to the wall. For the same reasons, a stator arrangement is also unusable.

Odstranění těchto nevýhod řeší vynález, jehož podstata spočívá v tom, že míchadlo je opatřeno šikmými míchacími lopatkami,The elimination of these disadvantages is solved by the invention, which consists in that the stirrer is equipped with inclined stirring blades,

- 2 249 746 upravenými mezi svislými míchacími lopatkami a hřídelem, přičemž prostor vymezený svislými míchacími lopatkami je ohraničen zespodu první kotoučovou stěnou, spojenou pevně s míchadlem,a prostor vymezený pevnými lopatkami je ohraničen zespodu a z vnější boční strany druhou kotoučovou stěnou, pevně spojenými se statorem. Prostory vymezené šikmými a svislými míchacími lopatkami a pevnými lopatkami mohou mít stejnou výšku nebo mohou prostory vymezené svislými míchacími lopatkami a pevnými lopatkami mít větší výšku než prostor vymezený šikmými míchacími lopatkami. Šikmé a svislé míchací lopatky mohou ležet ve stejné úrovni nebo v různých úrovních. V alternativních provedeních je mezi šikmými a svislými míchacími lopatkami upravena dělící stěna, v prostorech vymezených svislými míchacími lopatkami a pevnými lopatkami jsou upraveny první a druhá kuželová stěna, vzájemně se sbíhající ke dnu nádoby, a mezi svislými míchacími lopatkami a pevnými lopatkami, jsou upraveny první děrovaná stěna, pevně spojená s míchadlem, a druhá děrovaná stěna, pevně spojená se statorem.- 2 249 746 provided between the vertical mixing vanes and the shaft, the space defined by the vertical mixing vanes being bounded from below by a first disk wall fixedly connected to the stirrer, and the space defined by the fixed vanes bounded from below and from the outside by a second disk wall fixedly connected to the stator . The spaces defined by the sloping and vertical mixing vanes and the fixed vanes may have the same height, or the spaces defined by the vertical mixing vanes and the fixed vanes may have a greater height than the space defined by the sloping mixing vanes. The inclined and vertical mixing vanes may lie at the same level or at different levels. In alternative embodiments, a separating wall is provided between the inclined and vertical mixing vanes, and in the spaces defined by the vertical mixing vanes and fixed vanes are provided first and second conical walls converging to the bottom of the container, and between the vertical mixing vanes and fixed vanes are provided a perforated wall firmly connected to the stirrer, and a second perforated wall firmly connected to the stator.

Uspořádáním míchacího zařízení podle vynálezu se docílí proudění suspenze nebo kapaliny ve směru ke dnu nádoby a podél stěny k hladině, přičemž radiální proudění suspenze nabo kapaliny, vyvolané svislými míchacími lopatkami, se ve statoru mění v axiální za současného zvýšení smykového napětí kapaliny. Tím se dosáhne požadovaného cirkulačního proudění, které je příznivé pro homogenizaci a vznos partikulární fáze v kapalině při zajištění požadované vysoké úrovně lokálního působení smykových napětí v míchané vsáice, aniž by při tom docházelo k nežádoucímu narušení hlavního cirkulačního toku v nádobě působením proudění s vektorem rychlosti opačného smyslu. Uvedené účinky se příznivě projeví ve zvýšení rychlosti průběhu příslušného procesu chemické technologie a ve snížení nároků na spotřebu energie na míchání při jednoduchém konstrukčním a výrobním provedení míchacího zařízení.The arrangement of the mixing device according to the invention achieves the flow of the suspension or liquid in the direction of the bottom of the container and along the wall to the surface, the radial flow of the suspension or liquid induced by the vertical mixing vanes changes axially in the stator. This achieves the desired circulation flow, which is conducive to homogenization and particulate phase elevation in the liquid while providing the desired high level of local shear stress in the stirred tray without undesirably disrupting the main circulation flow in the vessel by flowing with a counter velocity vector. meaning. These effects will have a beneficial effect on increasing the speed of the respective chemical technology process and reducing the energy consumption for mixing in a simple design and manufacture of the mixing device.

Na přiložených výkresech je znázorněn příklad zařízení podle vynálezu, kde obr. 1 představuje pohled na zařízení ve svislém řezu, obr. 2 pohled na zařízení v půdorysu a obr. 3 až 8 šest různých alternativních provedení téhož zařízení ve svislém řezu.The accompanying drawings show an example of a device according to the invention, wherein Fig. 1 is a vertical sectional view of the device, Fig. 2 is a plan view of the device, and Figs. 3-8 are six different alternative embodiments of the same vertical section.

Zařízení podle vynálezu znázorněné na obr. 1 a 2 je opatřeno nádobou 1, do které shora zasahuje svisle uložený hřídel 16, spo- 3 249 746 jený s neznázorněnou poháněči jednotkou. Na hřídeli 16 je uloženo míchadlo 2, které se skládá z radiálně uspořádaných šikmých míchacích lopatek £, spojených bezprostředně s nábojem 15 míchadla 2, a z radiálně uspořádaných svislých míchacích lopatek χ, upravených po obvodu šikmých míchacích lopatek £. Šikmé i svislé míchací lopatky £, 2 leží ve stejné úrovni, přičemž jimi vynesené prostory mají stejnou výšku. Prostor vymezený svislými míchacími lopatkami 2 J^{e ze} spodu ohraničen první kotoučovou stěnou 2, pevně spojenou s míchadlem 2. Z vnější strany je míchadlo 2 obklo pěno statorem 2, spojeným pevně s nádobou 1, který je opatřen radiálně uspořádanými pevnými lopatkami 6,, ležícími ve stejné úrovni jako šikmé a svislé míchací lopatky £, £· Prostor vymezený pevnými lopatkami 6, mající stejnou výšku jako prostor vymezený šikmými a svislými míchacími lopatkami £, 2, Je ohraničen zespodu druhou kotoučovou stěnou 8 a z vnější boční strany obvodovou stěnou 2°The apparatus according to the invention shown in Figures 1 and 2 is provided with a container 1 into which a vertically mounted shaft 16 interconnected with a drive unit (not shown) extends from above. On the shaft 16 is mounted a stirrer 2, which consists of radially arranged inclined stirring blades 6, connected directly to the hub 15 of the stirrer 2, and radially arranged vertical stirring blades 4 arranged around the circumference of the inclined stirring blades 6. Both the inclined and the vertical stirring blades 4, 2 are at the same level, the spaces provided by them having the same height. The space defined by the vertical stirring blades 2 is bounded ^from below by a first disk wall 2 fixedly connected to the stirrer 2. On the outside, the stirrer 2 is rounded by a foam stator 2 fixedly connected to the vessel 1 which is provided with radially arranged fixed blades 6 at the same level as the oblique and vertical mixing vanes 6, 6, the space defined by the fixed vanes 6 having the same height as the space defined by the oblique and vertical mixing vanes 6, 2, bounded from below by the second disk wall 8 and

Během provozu zařízení se hřídel 16 spolu s míchadlem 2 otáčí působením poháněči jednotky, přičemž šikmé míchací lopatky £ způsobují axiální tok suspenze nebo kapaliny směrem ke dnu nádoby 1 a svislé míchací lopatky 2 vyvolávají radiální tok, který se působením usměrňovačích prvků, tj. první a druhé kotoučové stě ny 2, 8 a obvodové stěny 2 mění v axiální. Tím je vyvoláno cirkulační proudění suspenze nebo kapaliny středem nádoby 1 k jejímu dfíu a podél její stěny nahoru směrem k hladině suspenze nebo kapaliny.During operation of the device, the shaft 16 together with the agitator 2 rotates under the action of the drive unit, the inclined agitator blades 6 causing axial flow of the suspension or liquid towards the bottom of the vessel 1 and the vertical agitator blades 2 producing a radial flow. the second disc walls 2, 8 and the peripheral walls 2 become axial. This causes the suspension or liquid to circulate through the center of the container 1 to its bottom and along its wall upwards towards the surface of the suspension or liquid.

V alternativních provedeních může být mezi šikmými a svislý mi míchacími lopatkami £, 2 upravena dělící stěna 10, pevně spojená s míchadlem 2, pro výraznější oddělení axiálního a radiální^ ho proudění (obr. 3), v prostorech vymezených svislými míchacími lopatkami 2 ® pevnými lopatkami 6 mohou být upraveny první a druhá kuželová stěna 13. 14. sbíhající se směrem ke dnu nádoby 1 pro zamezení víření v rozích uvedených prostorů (obr. 4), prostory vymezené svislými míchacími lopatkami 2 ® pevnými lopatkami £ mohou mít větší výšku než prostor vymezený šikmými lopatkami £ pro zvýšení dispergačního účinku míchadla 2 (obr. 5), mezi svislými míchacími lopatkami 2 ® pevnými lopatkami 6, mohou být upraveny první děrovaná stěna 11 , pevně spojená s míchadlem 2, a druIn alternative embodiments, a separating wall 10, rigidly connected to the stirrer 2, may be provided between the inclined and vertical agitator blades 4, 2 to substantially separate axial and radial flow (FIG. 3) in the spaces delimited by the vertical agitator blades 2 fixed. the first and second conical walls 13 may be provided by the blades 6, 14. converging towards the bottom of the container 1 to prevent turbulence in the corners of said spaces (FIG. 4), the spaces delimited by vertical mixing blades 2 fixed blades 6 may be greater than space delimited by the oblique blades 6 to increase the dispersing effect of the stirrer 2 (FIG. 5), between the vertical mixing blades 2 of the fixed blades 6, a first perforated wall 11, fixedly connected to the stirrer 2, and a second

- 4 249 746 há děrovaná stěna 12, pevně spojená se statorem J, za účelem zvýšení smykových napětí v suspenzi nebo kapalině (obr. 6), případně může prostor vymezený šikmými lopatkami £ ležet v nižší nebo vyšší úrovni než prostor vymezený svislými míchacími lopatkami 2 (obr, 7, 8).Or 4 249 746 a perforated wall 12 fixedly connected to the stator J to increase the shear stresses in the suspension or liquid (FIG. 6), or the space defined by the inclined blades 6 may be lower or higher than the space defined by the vertical mixing blades 2. (Figs. 7, 8).

Místo radiálního uspořádáni mohou být svislé míchací lopatky 2 uspořádány tak, že jejich osy neprotínají osu hřídele 16, takže jsou v půdorysu uloženy šikmo. Šikmé míchací lopatky £ mohou mít případně po své délce proměnlivý úhel sklonu. Svislé míchací lopatky 2 mohou být v půdorysu zakřivené.Instead of a radial arrangement, the vertical mixing vanes 2 may be arranged such that their axes do not intersect the axis of the shaft 16 so that they are inclined in plan view. The inclined mixing vanes 6 may optionally have a variable inclination angle along their length. The vertical mixing vanes 2 may be curved in plan view.

Kromě použití u chemických aparátů pro loužení polymetalických praženců se naskýtá možnost aplikace zařízení podle vynálezu u všech míchacích zařízení, kd· se požaduje homogenizační míchání nebo vznos partikulární fáze v kapalině při zvýšených požadavcích na vytvoření smykových napětí v míchané vsádce.In addition to the use of chemical apparatuses for leaching polymetallic frets, it is possible to apply the device according to the invention to all agitators where homogenization mixing or particulate phase in liquid is required with increased shear stress requirements in the stirred batch.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A device for dispersing mixing suspensions or liquids consisting of a container in which a vertical mixer paddle is mounted on a vertically mounted shaft coupled to the drive unit and is surrounded by a stator provided with vertically oriented fixed blades and fixed to the vessel, characterized in that the agitator (2) is provided with inclined agitator vanes (4) arranged between the vertical agitator vanes (5) and the shaft (16), the space defined by the vertical agitator vanes (5) being bounded from below by a first disk wall (7) ), fixedly connected to the stirrer (2), and the space defined by the fixed blades (6) is bounded from below and from the outside by a second disk wall (8) and a peripheral wall (9) firmly connected to the stator (3).

Device according to claim 1, characterized in that the spaces defined by the inclined and vertical mixing vanes (4, 5) and the fixed vanes (6) have the same height.

Device according to claim 1, characterized in that the spaces defined by the vertical mixing vanes (5) and the fixed vanes (6) have a higher height than the space defined by the inclined mixing vanes (4).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the inclined and vertical mixing vanes (4, 5) are at the same level.

O

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the inclined and vertical mixing vanes (4, 5) lie at different levels.

tf

Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a separating wall (10), fixedly connected to the stirrer (2), is provided between the inclined and vertical mixing vanes (4, 5).

tf

Apparatus according to one of Claims 1 to 6, characterized in that first and second conical walls (13, 14) converging with respect to the bottom of the container (1) are provided in the spaces defined by the vertical mixing vanes (5) and the fixed vanes (6). .

Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that between the vertical mixing vanes (5) and the fixed vanes (6) a first perforated wall (11), fixedly connected to the stirrer (2), and a second perforated wall (12) are provided. , fixed to the stator (3).