CS261981B1

CS261981B1 - Device for the stirring of dispersions

Info

Publication number: CS261981B1
Application number: CS87170A
Authority: CS
Inventors: Petr Rndr Csc Zaloudik
Original assignee: Zaloudik Petr
Priority date: 1987-01-08
Filing date: 1987-01-08
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS17087A1

Abstract

Zařízení, pro míchání disperzí je tvořeno svislou válcovou nádobou, na jejíž stěně jsou umístěny alespoň dvě nepohyblivé narážky a na rotujícím hřídelí je nad nepohyblivými narážkami upevněno lopatkové míchadlo a pod nepohyblivými narážkami ..dvě míchadla s výhodou pásová, tvořená šikmými plochami. Zařízení je vhodné pro,, míchání disperzí, které mění během míchání svou konzistenci.A device for mixing dispersions is formed a vertical cylindrical vessel on whose wall they are at least two stationary cues and on the rotating shaft is above the stationary a paddle stirrer is fastened with the stops and below the stationary stops preferably banded, formed oblique areas. The device is suitable for mixing dispersions that change during mixing consistency.

Description

Vynález se týká zařízení pro míchání disperzí, tj. vícefázových systémů s dispergovanou a pevnou fází, které se vyskytují v nejrůznějších technologiích, zvláště v chemickém průmyslu.The present invention relates to dispersion mixing devices, i.e., dispersed and solid phase multiphase systems, which occur in a variety of technologies, particularly in the chemical industry.

Známá zařízení vyhovují pro mnoho běžných aplikací. Tak lze zcela uspokojivě míchat v zařízeních nejrůznějšího vnějšího tvaru řídké disperze pevné fáze v kapalině působením rotujících rychloběžných, např. vrtulových, míchadel a/nebo podobně míchat sypké suché prášky (tj. fakticky disperze pevná fáze—plyn] působením lopatkových míchadel. Míchání v obtížnějších případech koncentrovaných a viskózních disperzí lze obvykle zvládnout, např. v zařízeních s kotvovými, šroubovými a pásovými míchadly v obvyklém a všeobecně známém uspořádání (svislé a/nebo ležaté válce, zařízení typu „Nautamix“) a/nebo v zařízeních vyznačených kombinacemi míchadel, speciálními míchadly, různými směry otáčení míchadel a kontejneru, jak jsou známy např. z DE 2 318 949, DE 2 445 287, DE 2 524 323, US 4 024 530.Known devices are suitable for many common applications. Thus, it is quite satisfactory to mix the solid outer liquid-liquid dispersion in rotating high-speed, eg propeller, stirrers and / or the like, dry bulk powders (i.e., solid-gas dispersions) under the action of paddle stirrers. cases of concentrated and viscous dispersions can usually be handled, eg in devices with anchor, screw and belt stirrers in a conventional and well-known arrangement (vertical and / or horizontal cylinders, "Nautamix" type devices) and / or in devices marked with mixer combinations, special agitators and containers, as known from e.g. DE 2 318 949, DE 2 445 287, DE 2 524 323, US 4 024 530.

K nejobtížněji zvládnutelným případům míchání patří disperze pevné fáze se změnou Teologických vlastností v širokém rozmezí, jako je tomu zvláště při postupném odstraňování kapalné fáze z disperze, ať už v důsledku chemické reakce nebo fyzikálních procesů, jako je sorpce, sušení, filtrace a/nebo jejich kombinací. Je známo, že v těchto případech existuje v jistém rozmezí složení disperze stav, kdy disperze nebývá charakteru pasty, resp. mokrého prášku, a projevuje pro míchání nepříhodné vlastnosti, jako nalepování na plochy, ztrátu gravitačního toku a klade vysoký odpor pohybu míchadel.The most difficult to handle mixing cases include solid phase dispersions with a wide variation in rheological properties, particularly as the liquid phase is gradually removed from the dispersion, either as a result of a chemical reaction or physical processes such as sorption, drying, filtration and / or combinations. It is known that in these cases there is a state of dispersion within a certain range of the composition of the dispersion, where the dispersion is not a paste or a paste. wet powder, and exhibits unfavorable mixing properties such as sticking to surfaces, loss of gravity flow, and imposes high resistance to agitator movement.

V těchto nejobtížnějších situacích známá a jinak výrobně relativní jednoduchá zařízení se šnekovými a pásovými míchadly ztrácejí míchací účinnost často proto, že míchadlo vytlačí materiál mimo jeho dosah působnosti do volného prostoru běžně ne zcela zaplněného zařízení. Tím dochází ke zhoršení podmínek odběru materiálu míchadlem a při nepříhodné kombinaci zmenšené rychlosti pohybu materiálu a jeho Teologických vlastností dochází k progresivnímu zhoršování míchání až k úplné ztrátě funkčnosti zařízení.In these most difficult situations, known and otherwise relatively simple devices with worm and belt stirrers lose mixing efficiency often because the agitator forces the material out of its reach into the free space of a normally not fully filled device. This leads to a deterioration of the material withdrawal conditions with the agitator, and in the case of an inadequate combination of reduced material movement speed and its rheological properties, the agitation progressively deteriorates to a complete loss of functionality of the device.

Dosavadní způsob řešení těchto nedostatků zmíněných relativně jednoduchých zařízení by(l při nejmenším nákladný: bylo nutno použit horizontální mixéry se složitým lopatkovým systémem s vyšší hmotností a vyšším příkonem elektromotoru (např. podle DE 3 006 313) nebo použít dvou a více různých míchacích zařízení v sérii za sebou. Podobně nevýhodným řešením jsou zařízení s dalším míchadlem se samostatným pohonem, které vrací materiál za stěn a víka zpět do prostoru odběru materálu hlavním míchadlem, popsané například v DE 1 604 353.The prior art method of addressing these drawbacks of said relatively simple devices would be (at least costly: horizontal mixers with a complicated blade system with a higher weight and higher electric motor input (e.g. according to DE 3 006 313) or using two or more different mixing devices Similarly disadvantageous solutions are devices with another self-propelled agitator, which return the material behind the walls and lids back to the material collection area with the main agitator, as described, for example, in DE 1 604 353.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení dle tohoto vynálezu.These drawbacks are overcome by the device according to the invention.

Podle uvedeného vynálezu je zařízení pro míchání disperzí pevné fáze v tekutině tvořené svislou válcovou nádobou s nepohyblivými narážkami s osově uloženým hřídelem s míchadly, přičemž podstata spočívá v tom, že na stěně svislé válcové nádoby poblíž klidové hladiny disperze jsou umístěny alespoň dvě nepohyblivé narážky šikmo ke svislici a na rotujícím hřídeli je nad nepohyblivými narážkami upevněno lopatkové míchadlo nejméně se dvěma skloněnými lopatkami s výhodou esovitými a pod nepohyblivými narážkami jsou na rotujícím hřídeli upevěna míchadla s výhodou pásová, tvořená šroubovými plochami.According to the present invention, the apparatus for mixing solid phase dispersions in a fluid consists of a vertical cylindrical vessel with fixed stops with an axially mounted shaft with stirrers, the principle being that at least two fixed stops inclined to the wall of the vertical cylindrical container near A paddle stirrer with at least two inclined blades, preferably S-shaped, is mounted above the stationary stops on the rotating shaft, and preferably band-shaped stirrers formed by helical surfaces are mounted on the rotating shaft under the stationary stops.

Ve výhodném provedení má míchadlo bližší rotující hřídeli opačné stoupání šroubovice než šroubovice míchadla bližšího stěně svislé válcové nádoby.In a preferred embodiment, the agitator closer to the rotating shaft has the opposite helix pitch than the agitator helix closer to the wall of the vertical cylindrical vessel.

Na obrázku je znázorněno zařízení pro míchání disperzí dle tohoto vynálezu. Zařízení sestává ze svislé válcové nádoby 1, opatřené alespoň dvěma, nepohyblivými narážkami 2 a víkem 3. Na rotující hřídeli 4 jsou pod nepohyblivými narážkami 2 uložena míchadla 5 a 6 a nad narážkami 2 lopatkové míchadlo 7.The dispersion mixing apparatus of the present invention is shown. The device consists of a vertical cylindrical container 1, provided with at least two fixed stops 2 and a cover 3. On the rotating shaft 4, agitators 5 and 6 are mounted under the fixed stops 2 and a paddle 7 above the stops 2.

Zařízení pro míchání disperzí dle tohoto vynálezu pracuje tak, že disperze, která v klidu dosahuje do výše nepohyblivých narážek 2, je rotujícím míchadlem 5 nesena přednostně podél stěny svislé válcové nádoby 1 vzhůru. Nepohyblivými narážkami 2 je přibrzděna tangenciální, resp. rotační složka pohybu disperze, popř. je tato složka usměrněna do protisměru otáčení rotující hřídele 4. Lopatkové míchadlo 7 unáší disperzi k rotující hřídeli 4, odkud disperze postupuje samovolně a/nebo spolupůsobením míchadla 6 přednostně ke dnu svislé válcové nádoby 1. Popsaný pohyb disperze vytvářejí příkladně na obrázku 1 znázorněné míchadlo 5 šrouibovicové pásové, nepohyblivé lopatkové narážky 2 ve tvaru segmentů šroubovice, míchadlo 7 s lopatkami zkrouceného esovitého» tvaru a míchadlo 6 šroubové.The dispersion mixing apparatus according to the invention operates in such a way that the dispersion, which at rest reaches the height of the stationary stops 2, is supported preferably by the rotating stirrer 5 along the wall of the vertical cylindrical container 1 upwards. The fixed stops 2 are braked tangentially, respectively. the rotational component of the dispersion movement; this component is directed in the opposite direction of rotation of the rotating shaft 4. The paddle stirrer 7 carries the dispersion to the rotating shaft 4, from where the dispersion progresses spontaneously and / or by interaction of the stirrer 6 preferably to the bottom of the vertical cylindrical vessel 1. helical band, stationary paddle stops 2 in the form of helix segments, stirrer 7 with twisted s-shaped blades and stirrer 6 screw.

Jsou pochopitelně nasnadě i jiné tvary míchadel a narážek, způsobující výše popsaný výhodný pohyb disperze. Například míchadlo 5 může být provedeno jako dvojité šroubovicové pásové anebo jako přerušovaná pásová šroubovice, nebo například lopatkové míchadlo 7 může být provedeno jako svislá skloněná přístěnná lopatka nebo- například nepohyblivé narážky 2 mohou být provedeny jako přímé skloněné plochy různého tvaru.Of course, other shapes of stirrers and stops are obvious, causing the above-described advantageous dispersion movement. For example, the agitator 5 may be designed as a double helical belt or as an intermittent belt helix, or for example a paddle agitator 7 may be designed as a vertical inclined wall blade or, for example, stationary stops 2 may be formed as straight inclined surfaces of different shapes.

Podobně jsou nasnadě i četné jiné varianty poměrných, velikostí, resp. šířek i výšek míchadel 5, 6, 7, nepohyblivých narážek 2 a svislé válcové nádoby 1, včetně jejich poměrné polohy lke klidové hladině disperze, při nichž se dosahuje výše popsaného výhodného účinku.Similarly, numerous other variations of proportions, sizes and sizes are obvious. the widths and heights of the stirrers 5, 6, 7, the stationary stops 2 and the vertical cylindrical container 1, including their relative position 1 to the rest level of the dispersion, at which the advantageous effect described above is obtained.

Zařízení dle tohoto vynálezu jsou použitelná pro míchání disperzí pevné fáze (tj. suspenzí nebo sypkých látek), včetně nejobtížnějších případů zmíněných výše a odstraňují jejich nedostatky. Účinkem nepohyblivých narážek 2 a míchadla 7 nad nimi se disperze vždy vrací na dosah působnosti míchadla 5, zajišťujícího primárně její cirkulaci. Další výhodou je jednoduchost, daná zásadně jedním rotujícím hřídelem 4, a s tím související úspora hmotnosti a v případě potřeby jednodušší utěsnění rotujícího hřídele 4. Poslední zmíněné výhody jsou zvláště významné v případech, kdy dosavadní zařízení bylo provedeno jako horizontální mísič.The devices of the present invention are useful for mixing solid phase dispersions (i.e., suspensions or bulk solids), including the most difficult cases mentioned above and eliminate their drawbacks. By virtue of the stationary stops 2 and the agitator 7 above them, the dispersion always returns to the reach of the agitator 5, ensuring primarily its circulation. A further advantage is the simplicity, essentially due to one rotating shaft 4, and the associated weight savings and, if necessary, a simpler sealing of the rotating shaft 4. The latter advantages are particularly significant when the prior art apparatus has been designed as a horizontal mixer.

Příkladem provedení zařízení podle tohoto vynálezu je migér pro impregnaci disperze prášikovítého oxidu křemičitého (silikyj v kapalném uhlovodíku organokovy a pro následné odfiltrování a odpaření uhlovodíku až doi rezultující suché práškovité a impregnované siliky. Mixér byl proveden jako tlaková svislá válcová nádoba s klenutým dnem o průměru a výšce ΰ,30 m a 0,58 m se šesti nepohyblivými narážkami 2 šířky a délky 0,04 a 0,10 m tvarovanými do šroubovice a uchycenými na stěně svislé válcové nádoby 1. Na rotujícím hřídeli 4 pod nepohyblivými narážkami 2 bylo zachyceno dvojité pásové šroubovicové míchadlo 5 o šířce pásu 0,03 m rotující v těsné blízkosti svislé stěny a dna svislé yálcové nádoby 1 a jedno míchadlo 6 šroubové o průměru 0,19 metru těsně kolem rotujícího hřídele 4. Podobně nad nepohyblivými narážkami 2 bylo na rotujícím hřídeli 4 uchyceno dvoulop,atikové esovité a nakroucené lopatkové míchadlo 7 o průměru a výšce 0,29 m a 0,07 m až 0,03 m. Vertikální vzdálenosti od dna nádoby býly tyto: horní hrana míchadla 5 dvojité pásové šroubovice 0,38 m, horní hrana šroubového míchadla 6 0,42 m, dolní, resp. horní, hrana nepohyblivých narážek 2 0,40 m, resp. 0,48 m, dolní hrana lopatkového míchadla 7 0,50 m. Impregnace 4 000 g zmíněné siliky dispergované v uhlovodíku při klidovém objemu cca 0,026 m³ v tomto zařízení a zmíněné odstranění kapalné fáze až do rezultující práškové siliky proběhlo bez přerušení míchání ve fázi těstovltého charakteru disperze, zatímco ve dříve používaných analogických zařízení bez nepohyblivých narážek 2 a/nebo bez míchadla 7 míchání v pastovité fázi bylo přerušeno v důsledku vymizení disperze z oblasti kolem hřídele. Zatímco z výše zmíněných analogických zařízení rezultoval produkt s nedostatky, jako např. nerovnost impregnace a/nebo výskyt slepků dispergované fáze, u popsaného zařízení podle tohoto vynálezu tyto nedostatky produktu nebyly pozorovány.An exemplary embodiment of the apparatus of the present invention is a migger for impregnating a dispersion of pulverulent silica (silica in an organometallic liquid hydrocarbon) and subsequently filtering and evaporating the hydrocarbon up to the resulting dry pulverized and impregnated silica. height ΰ, 30 m and 0.58 m with six stationary stops 2 of width and length 0.04 and 0.10 m helically shaped and mounted on the wall of the vertical cylindrical vessel 1. On the rotating shaft 4 underneath the stationary stops 2 a double band helical a stirrer 5 having a belt width of 0.03 m rotating in close proximity to the vertical wall and bottom of the vertical cylindrical vessel 1 and one screw stirrer 6 with a diameter of 0.19 meters just around the rotating shaft 4. Similarly above the stationary stops 2 , attic aces and nak The agitated paddle mixer 7 with a diameter and a height of 0.29 m and 0.07 m to 0.03 m. m, lower, respectively. upper edge of fixed stops 2 0,40 m, resp. The impregnation of 4000 g of said silica dispersed in a hydrocarbon at a resting volume of about 0.026 m ³ in this apparatus and said removal of the liquid phase to the resulting powdered silica took place without interruption of mixing in the phase. the pasty-like character of the dispersion, while in the previously used analogous devices without stationary stops 2 and / or without stirrer 7, the mixing in the pasty phase was interrupted due to the disappearance of the dispersion from the area around the shaft. While the above-mentioned analogous devices resulted in product deficiencies such as impregnation inequality and / or the presence of dispersed phase slices, these product deficiencies were not observed in the described device of the present invention.

Claims

, 1. Apparatus for mixing solid phase dispersions in a fluid consisting of a vertical cylindrical vessel with stationary stops and an axially mounted shaft with stirrers, characterized in that at least two stationary stops (2) at an angle to the vertical are located on the wall of the vertical cylindrical container (1) and on the rotating shaft (4) a paddle stirrer (7 is at least bINDING OF THE INVENTION and preferably inclined blades above the stationary stops (2) and above the stationary stops (2) are mounted agitators (5, 6) with rotating shaft (4). preferably a belt formed by helical surfaces.

The dispersion mixing apparatus according to claim 1, characterized in that the agitator (6), closer to the rotating shaft (4), has a helix pitch opposite to that of the agitator (5) nearer the wall of the vertical cylindrical vessel (1).