RU124185U1

RU124185U1 - MIXER

Info

Publication number: RU124185U1
Application number: RU2012125136/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталья Александровна Дулькина; Марина Викторовна Коржова; Денис Сергеевич Мурзенков; Елена Владимировна Васильева; Виктор Михайлович Гончаров
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2013-01-20

Abstract

Техническое решение относится к механическим перемешивающим устройствам и может быть использовано для перемешивания гетерогенных жидкостей с частицами или каплями дисперсной фазы, имеющей плотность меньшую, чем плотность дисперсной фазы. Смеситель может найти применение в химической, нефтехимической, биохимической, микробиологической, фармацевтической, пищевой, сельскохозяйственной, других отраслях промышленности и в экологический процессах очистки сточных вод.The technical solution relates to mechanical mixing devices and can be used for mixing heterogeneous liquids with particles or droplets of the dispersed phase, having a density less than the density of the dispersed phase. The mixer can be used in chemical, petrochemical, biochemical, microbiological, pharmaceutical, food, agricultural, other industries and in environmental wastewater treatment processes.

Техническим результатом предлагаемой конструкции смесителя является увеличение интенсивности перемешивания частиц и капель дисперсной фазы, имеющих плотность меньшую, чем плотность жидкости у ее поверхности за счет выполнения лопастей тихоходной мешалки из материала с положительной плавучестью.The technical result of the proposed design of the mixer is to increase the intensity of mixing of particles and droplets of the dispersed phase, having a density less than the density of the liquid at its surface due to the performance of the blades of a low-speed mixer from a material with positive buoyancy.

Поставленный технический результат достигается тем, что в смесителе, содержащем корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком и установленную соосно корпусу, и гидромуфту, ведомая полумуфта которой закреплена на лопастях тихоходной мешалки и выполнена в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, причем отношение внутреннего диаметра патрубка к диаметру вала составляетThe technical result is achieved by the fact that in a mixer comprising a housing, a central high-speed stirrer mounted on a drive shaft, a low-speed stirrer equipped with a float and mounted coaxially to the housing, and a hydraulic coupling, the driven half-coupling of which is fixed on the blades of a low-speed stirrer and made in the form of a cylindrical nozzle, installed axisymmetrically with the shaft, and the ratio of the internal diameter of the nozzle to the diameter of the shaft is

,

где D и d - соответственно внутренний диаметр патрубка и диаметр вала, при этом поплавок выполнен в виде лопастей пропеллерной мешалки. where D and d are respectively the inner diameter of the nozzle and the diameter of the shaft, while the float is made in the form of propeller stirrer blades.

Description

Техническое решение относится к механическим перемешивающим устройствам и может быть использовано для перемешивания гетерогенных жидкостей с частицами, или каплями дисперсной фазы, имеющей плотность меньшую, чем плотность дисперсной фазы. Смеситель может найти применение в химической, нефтехимической, биохимической, микробиологической, фармацевтической, пищевой, сельскохозяйственной, других отраслях промышленности и в экологический процессах очистки сточных вод.The technical solution relates to mechanical mixing devices and can be used for mixing heterogeneous liquids with particles or droplets of the dispersed phase, having a density less than the density of the dispersed phase. The mixer can be used in chemical, petrochemical, biochemical, microbiological, pharmaceutical, food, agricultural, other industries and in environmental wastewater treatment processes.

Известен смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку и гидромуфту, ведущая полумуфта которой 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 установленным соосно корпусу (Авт. св. СССР №697167, B01F 13/00, B01F 7/18, 1979).A mixer is known, comprising a housing, a central high-speed agitator mounted on a drive shaft, a low-speed agitator and a hydraulic coupling, the half coupling half of which is fixed on the high-speed shaft, and driven on the blades of a low-speed agitator, while the low-speed agitator is fitted with a float made in the form of a torus fixed in its upper part and installed coaxially to the body (Ed. St. USSR №697167, B01F 13/00, B01F 7/18, 1979).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится малая интенсивность перемешивания гетерогенных жидкостей у ее свободной поверхности, что снижает скорость гидромеханических и тепло-массообменных процессов между частицами или каплями дисперсной фазы, имеющих плотность меньше плотности сплошной фазы.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the low intensity of mixing of heterogeneous liquids at its free surface, which reduces the rate of hydromechanical and heat mass transfer processes between particles or droplets of the dispersed phase, having a density less than the density of the solid phase.

Известно перемешивающее устройство, включающее вал с шарнирно соединенными с ним поперечными лопастями с возможностью поворота относительно продольной оси вала на угол от 10° до 90°, и которые в верхнем ряду шарнирно соединены с продольными лопастями, при этом на продольных лопастях жестко закреплены элементы с положительной плавучестью (Патент на полезную модель РФ №109008, B01F 7/00, 2011).A mixing device is known, including a shaft with transverse blades pivotally connected to it with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis of the shaft at an angle from 10 ° to 90 °, and which in the upper row are pivotally connected with longitudinal blades, while elements with a positive one are fixed on the longitudinal blades buoyancy (Utility Model Patent of the Russian Federation No. 109008, B01F 7/00, 2011).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая допускаемая скорость вращения вала из-за возможной поломки шарниров, приводящая к недостаточной интенсивности перемешивания дисперсных частиц или капель у свободной поверхности, имеющих плотность меньше, чем плотность гетерогенной жидкости.The reasons that impede the achievement of a given technical result include a low permissible shaft rotational speed due to possible damage to the hinges, leading to an insufficient intensity of mixing of dispersed particles or droplets on the free surface having a density less than the density of a heterogeneous liquid.

Наиболее близким техническим решение по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту, ведомая полумуфта которой закреплена на лопастях тихоходной мешалки, при этом ведомая полумуфта выполнена в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, а отношение внутреннего диаметра патрубка к диаметру вала составляетThe closest technical solution on the totality of signs to the claimed object and adopted for the prototype is a mixer, comprising a housing, a central high-speed stirrer mounted on a drive shaft, a low-speed stirrer equipped with a float made in the form of a torus, rigidly fixed in its upper part, and mounted coaxially to the housing , and the fluid coupling, the driven half coupling of which is fixed on the blades of a low-speed agitator, while the driven coupling half is made in the form of a cylindrical nozzle installed axisymmetrically with the shaft Ohm, and the ratio of the internal diameter of the pipe to the diameter of the shaft is

,

где D и d - соответственно внутренний диаметр патрубка и диаметр вала (Патент на полезную модель РФ №109010, B01F 7/16, 2011).where D and d are respectively the inner diameter of the nozzle and the diameter of the shaft (Patent for utility model of the Russian Federation No. 109010, B01F 7/16, 2011).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность перемешивания частиц и капель дисперсной фазы, имеющих плотность меньшую, чем плотность жидкости у ее поверхности, что уменьшает скорость гидромеханический, тепло- и массообменных процессов на границе раздела сплошной и дисперсной фаз.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the insufficient intensity of mixing of particles and droplets of the dispersed phase, having a density less than the density of the liquid near its surface, which reduces the speed of hydromechanical, heat and mass transfer processes at the interface between the solid and dispersed phases.

Техническим результатом предлагаемой конструкции смесителя является увеличение интенсивности перемешивания частиц и капель дисперсной фазы, имеющих плотность меньшую, чем плотность жидкости у ее поверхностиThe technical result of the proposed design of the mixer is to increase the intensity of mixing of particles and droplets of the dispersed phase, having a density less than the density of the liquid at its surface

где D и d - соответственно внутренний диаметр патрубка и диаметр вала, при этом поплавок выполнен в виде лопастей пропеллерной мешалки.where D and d are respectively the inner diameter of the nozzle and the diameter of the shaft, while the float is made in the form of propeller stirrer blades.

Выполнение поплавка в виде лопастей пропеллерной мешалки позволяет интенсифицировать процесс перемешивания частиц или капель дисперсной фазы, имеющих плотность меньшую чем плотность жидкости, у ее поверхности, так как лопасти пропеллерной мешалки всегда будут перемешивать жидкость у ее поверхности, независимо от колебаний уровня жидкости в корпусе. Кроме того, лопасти пропеллерной мешалки помимо основной технологической функции - перемешивания дисперсной фазы в жидкости - выполняют функцию поплавка, то есть всегда плавают у поверхности жидкости. Для выполнения этой функции лопасти могут быть изготовлены из материала, плотность которого меньше плотности жидкости, или быть пустотелыми. Этим материалом может быть дерево, полимер, например, полипропилен, плотность которого меньше плотности жидкости, например водного раствора, или другое вещество с плотностью больше чем плотность жидкости, но выполненного в виде пустотелой оболочки, имеющей форму лопастей и заполненной внутри пенопластом, пробкой или другим материалом малой плотности.Execution of the float in the form of propeller stirrer blades allows intensifying the process of mixing particles or droplets of the dispersed phase, having a density less than the density of the liquid, at its surface, since the blades of the propeller stirrer will always mix the liquid at its surface, regardless of fluctuations in the level of the liquid in the body. In addition, in addition to the main technological function - mixing the dispersed phase in a liquid - the blades of the propeller stirrer function as a float, that is, always float at the surface of the liquid. To perform this function, the blades can be made of a material whose density is less than the density of a liquid, or be hollow. This material can be wood, polymer, for example, polypropylene, the density of which is less than the density of a liquid, for example an aqueous solution, or another substance with a density greater than the density of a liquid, but made in the form of a hollow shell, having the shape of blades and filled with foam plastic, cork or low density material.

Таким образом, выполнение поплавка в виде лопастей пропеллерной мешалки позволяет интенсифицировать процесс перемешивания у поверхности жидкости, где находятся частицы или капли дисперсной фазы, имеющих плотность меньше чем плотность жидкости.Thus, the implementation of the float in the form of blades propeller stirrer allows to intensify the mixing process at the surface of the liquid, where there are particles or droplets of the dispersed phase, having a density less than the density of the liquid.

На фиг. представлен общий вид в разрезе предлагаемой конструкции смесителя. Он содержит цилиндрический корпус 1, центральную быстроходную мешалку 2, закрепленную на валу 3 привода диаметром d, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде лопастей пропеллерной мешалки 4 и установленных соосно корпусу 1, гидромуфту, ведущей полумуфтой которой является вал 3, а ведомая выполнена в виде цилиндрического патрубка 5, имеющей внутренний диаметр D и высоту L, и закреплена на лопастях 4 пропеллерной мешалки с помощью стержней 6. На корпусе 1 закреплена крышка 7 с подшипником и узлом уплотнения 8 вала 3 и штуцером 9 для подачи жидкости. В нижней части корпуса 1 установлен штуцер 10 для отвода перемешиваемой жидкости.FIG. presents a general view of the proposed design of the mixer. It contains a cylindrical body 1, a central high-speed stirrer 2 mounted on a drive shaft 3 of diameter d, a low-speed stirrer equipped with a float made in the form of propeller stirrer blades 4 and mounted coaxially to the housing 1, the hydraulic coupling whose leading coupling half is shaft 3 and driven in the form of a cylindrical tube 5 having an internal diameter D and a height L, and fixed to the blades 4 of the propeller agitator with rods 6. On the body 1 a cover 7 is fixed with a bearing and a shaft 8 seal assembly 8 and fitting 9 for I am supplying fluid. In the lower part of the housing 1 is installed fitting 10 for removal of the stirred liquid.

Смеситель работает следующим образом. По штуцеру 9 подают жидкость в корпус 1 на смешение частиц и капель дисперсной фазы, находящихся в жидкости и имеющих плотность меньшую, чем плотность этой жидкости. Под действием силы Архимеда эти частицы и капли всплывают вверх. Включают привод, приводящий во вращение со скоростью n₁ вал 3 с быстроходной мешалкой 2. От вращающегося вала 3 через кольцевой слой жидкости, находящийся в зазоре между валом 3 и цилиндрическим патрубком 5 вращение передается цилиндрическому патрубку 5 со скоростью n₂ меньшей скорости n₁, а от нее через стержень 6 к лопастям 4 пропеллерной мешалки. Лопасти 4 пропеллерной мешалки имеют положительную плавучесть, так как являются поплавком, выполненным в виде лопастей, то есть они всегда находятся на поверхности жидкости при любых колебаниях ее уровня и интенсивно перемешивают частицы и капли дисперсной фазы, имеющие плотность меньшую чем плотность жидкости и скапливающиеся у ее поверхности. Соотношение диаметров вала d и внутреннего диаметра D цилиндрического патрубка 5 в пределах, указанных в уравнении (1), как и высота цилиндрического патрубка L позволяют при их варьировании подбирать оптимальную скорость вращения n₂, обеспечивающих высокую интенсивность перемешивания частиц и капель дисперсной фазы, имеющих плотность меньшую чем плотность жидкости. Перемешиваемая жидкость отводится из корпуса по штуцеру 10.The mixer works as follows. The fitting 9 serves liquid into the housing 1 for mixing particles and dispersed phase droplets that are in a liquid and have a density less than the density of this liquid. Under the influence of Archimedes force, these particles and drops float upward. The drive is turned on, causing rotation at a speed of n ₁ shaft 3 with a high-speed stirrer 2. From the rotating shaft 3 through the annular fluid layer located in the gap between the shaft 3 and the cylindrical nozzle 5, the rotation is transmitted to the cylindrical nozzle 5 with a speed n _{2 of} lower speed n ₁ , and from it through the rod 6 to the blades 4 of the propeller stirrer. The blades 4 of the propeller stirrer have positive buoyancy, since they are a float made in the form of blades, that is, they are always on the surface of the liquid with any fluctuations of its level and intensively mix the particles and droplets of the dispersed phase, having a density less than the density of the liquid and accumulating surface. The ratio of the diameters of the shaft d and the inner diameter D of the cylindrical nozzle 5 within the limits specified in equation (1), as well as the height of the cylindrical nozzle L, allow varying the optimal rotation speed n ₂ , which provide a high intensity of mixing of particles and droplets of the phase less than the density of the liquid. Stir the liquid is discharged from the housing by fitting 10.

Таким образом, выполнение поплавка в виде лопастей пропеллерной мешалки, позволяет в предлагаемой конструкции смесителя обеспечивать интенсивное перемешивание частиц и капель дисперсной фазы, плотность которых меньше плотности жидкости, так как положительная плавучесть лопастей пропеллерной мешалки обеспечивает их вращение у поверхности жидкости в корпусе смесителя при любых колебаниях ее уровня. Предлагаемая конструкция смесителя несложна в изготовлении и может быть реализована как при изготовлении новых смесителей, так и реконструкции известных обычных аппаратов с перемешивающими механическими устройствами, при этом, изменяя внутренний диаметр D цилиндрического патрубка и его высоту L, можно для каждой жидкости с ее частицами или каплями дисперсной фазы, имеющей плотность меньшую плотности жидкости, подбирать скорость вращения n₂ пропеллерной мешалки, обеспечивающую необходимую интенсивность перемешивания при постоянной скорости вращения быстроходной мешалки n₁.Thus, the implementation of the float in the form of propeller mixer blades allows in the proposed design of the mixer to provide intensive mixing of particles and droplets of the dispersed phase, the density of which is less than the density of the liquid, since the positive buoyancy of the propeller mixer blades ensures their rotation at the surface of the liquid in the mixer housing with any fluctuations her level. The proposed construction of the mixer is simple to manufacture and can be implemented both in the manufacture of new mixers and in the reconstruction of well-known conventional devices with mixing mechanical devices, while changing the inner diameter D of the cylindrical tube and its height L for each fluid with its particles or drops. a dispersed phase having a density less than the liquid density, to select the rotational speed n ₂ propeller mixer providing the necessary intensity of stirring at the constant c orosti rotational-speed n ₁ agitator.

Claims

A mixer comprising a housing, a central high-speed stirrer mounted on the drive shaft, a low-speed stirrer equipped with a float and mounted coaxially to the housing, and a hydraulic coupling, the driven half coupling of which is fixed on the blades of the low-speed stirrer and is made in the form of a cylindrical nozzle installed axisymmetrically with the shaft the internal diameter of the nozzle to the diameter of the shaft is

,

where D and d are respectively the inner diameter of the nozzle and the diameter of the shaft, characterized in that the float is made in the form of propeller stirrer blades.