RU166227U1 - Перемешивающее устройство - Google Patents
Перемешивающее устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU166227U1 RU166227U1 RU2016124511/05U RU2016124511U RU166227U1 RU 166227 U1 RU166227 U1 RU 166227U1 RU 2016124511/05 U RU2016124511/05 U RU 2016124511/05U RU 2016124511 U RU2016124511 U RU 2016124511U RU 166227 U1 RU166227 U1 RU 166227U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- perforated
- diffuser
- mixer
- perforated diffuser
- propeller
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
- B01F27/91—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with propellers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
Abstract
Перемешивающее устройство для смесителя, включающее перфорированный диффузор и размещенную в нем пропеллерную мешалку с закрепленным на концах пропеллера перфорированным цилиндром, отличающееся тем, что перфорированный диффузор снабжен вертикальными стержнями, верхние концы которых соединены с крышкой смесителя посредством цилиндрических пружин, упругость которых определяется выражением:K=(2π·Z·ω)·M/n,где K - упругость пружины, Н/м;Z - число отверстий в перфорированном диффузоре;ω - скорость вращения пропеллерной мешалки, об/с;М - масса перфорированного диффузора со стержнями, кг;n - число стержней.
Description
Техническое решение относится к конструкции механических мешалок для одновременного макро- и микроперемешивания высоковязких, неньютоновских и структурированных жидкостей, суспензий и эмульсий и может найти применение в химической, нефтехимической, лакокрасочной, фармокологической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известна конструкция турбинных и пропеллерных мешалок, в которых перемешивающее устройство, закрепленное на приводном валу, вращается внутри неподвижного направляющего аппарата или диффузора, установленного внутри корпуса (Ю.Н. Шаповалов, B.C. Шеин. Машины и аппараты общехимического назначения. Учебное пособие. - Воронеж. Издательство Воронежского университета. 1981, с. 86; А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. Издание восьмое, перераб. - М.: Химия, 1971, с. 269-270).
К причинам, препятствующим достижение заданного технического результата, относится недостаточная эффективность смешения, особенно при перемешивании высоковязких, неньютоновских и структурированных жидкостей, суспензий и эмульсий из-за отсутствия микросмешения на уровне молекул, так как турбинная и пропеллерная мешалки обеспечивают макросмешение перемешиваемой среды.
Известен аппарат AP2-4, состоящий из емкости с перемешивающим устройством (тихоходной мешалки) и эллиптическим днищем, рубашки для охлаждения или обогрева обрабатываемого продукта, роторного перемешивающего устройства типа ГАРТ гидроакустический смеситель роторного типа и электродвигателя. Роторная головка имеет вихревую камеру, образованную вращающимся ротором и неподвижным статором. При вращении ротора жидкость с большой скоростью проходит между зубьями ротора и статора. При этом происходит эффективное перемешивание, диспергирование, гомогенизация частиц, обрабатываемых твердых и жидким материалов с одновременным перемешиванием тихоходной мешалкой (А.С.Тимонин. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Справочник. Издание 2-ое, переработанное и дополненное. Т. 2 - Калуга: издательство Н. Бочкаревой, 2002, с. 906-907).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность перемешивания, из-за того что макроперемешивание жидкости тихоходной мешалкой и микроперемешивание в роторном перемешивающем устройстве происходит в разных местах объема емкости, что уменьшает скорость смешения, особенно при перемешивании высоковязких, неньютоновских и структурированных жидкостей, так как структура разрушается и снижается эффективная вязкость в центральной зоне, где расположена тихоходная мешалка, а в периферийной зоне работы роторного перемешивающего устройства структура жидкости и высокая неньютоновская эффективная вязкость сохраняется, что препятствует микросмешению.
Известна конструкция роторного аппарата гидроударного действия, содержащего корпус, внутри которого концентрически установлены статор и ротор со щелями, выполненными на боковых стенках в виде каналов по форме дозвуковых сопл с сужением, примыкающим к расширяющимся полостям, имеющим вогнутые поверхности, при этом ротор разделен на две части: внешнюю и внутреннюю кольцеобразным углублением, в котором размещен статор, при этом щели в форму дозвуковых сопл выполнены в статоре, а щели в форме расширяющих полостей на внешней части ротора, причем на внутренней части ротора размещены лопатки, создающие центробежные силы в обрабатываемом потоке (описание изобретения к патенту №2114689 B01F 7/12, 1998).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность особенно при перемешивании высоковязких неньютоновских и структурированных жидкостей, суспензий и эмульсий из-за малого объема обрабатываемой среды в корпусе.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип относится перемешивающее устройство, включающее аппаратат с крышкой, перфорированный диффузор и размещенную в нем пропеллерную мешалку с закрепленным на концах пропеллера перфорированного цилиндра (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №413972, B01F 7/22, 1974.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность процесса перемешивания при обработке структурированных, высоковязких неньютоновских жидкостей, суспензий и эмульсий, имеющих склонность к налипанию на поверхности, что приводит к закупориванию отверстий в перфорированных диффузоре и цилиндре.
Техническим результатом предлагаемой конструкции перемешивающего устройства является увеличение интенсивности перемешивания.
Поставленный технический результат достигается тем, что перемешивающее устройство для смесителя включает перфорированный диффузор и размещенную в нем пропеллерную мешалку с закрепленным на концах пропеллера перфорированным цилиндром, причем перфорированный диффузор снабжен вертикальными стержнями, верхние концы которых соединены с крышкой смесителя посредством цилиндрических пружин, упругость которых определяется выражением:
где K - упругость пружины, Н/м;
Z - число отверстий в перфорированном диффузоре;
ω - скорость вращения пропеллерной мешалки, об/с;
M - масса перфорированного диффузора со стержнями, кг;
n - число стержней.
Снабжение перфорированного диффузора вертикальными стержнями и соединение их верхних концов с крышкой смесителя посредством цилиндрических пружин позволяет перфорированному диффузору совершать продольные колебания, предотвращающие налипание перемешиваемых сред на стенки диффузора и закупоривание отверстий в нем, что интенсифицирует процесс перемешивания.
Соединение верхних свободных концов стержней с крышкой смесителя посредством цилиндрических пружин, упругость которых определяется выражением (1), позволяет обеспечить резонансный режим осевых колебаний перфорированного диффузора с частотой струй перемешиваемой среды, протекающих сквозь отверстия перфорированного диффузора под действием центробежной силы вращающейся пропеллерной мешалки.
Резонансный режим осевых колебаний перфорированного диффузора приводит к возрастанию амплитуды колебаний, сбрасывающих налипающую перемешиваемую жидкость на стенки перфорированного диффузора и предотвращающих закупоривание его отверстий, что интенсифицирует процесс перемешивания, особенно неньютоновских, высоковязких и структурированных сред, склонных к налипанию на поверхности.
На фиг. 1 изображен общий вид смесителя с предлагаемым перемешивающим устройством. На фиг. 2 - вид сверху с их частичным разрезом на пропеллерную мешалку с перфорированными цилиндром и диффузором.
Смеситель 1 снабжен крышкой 2 и валом 3, приводимым во вращение от привода 4. На валу 3 закреплена пропеллерная мешалка 5, на концах лопастей которой закреплен перфорированный цилиндр 6. Перфорация выполнена в виде продольных пазов, равномерно расположенных на боковой стенке перфорированного цилиндра 6. Осесиметрично с валом 3 и перфорированным цилиндром 6 закреплен перфорированный диффузор 7, причем его перфорация имеет такие же размеры и формы, как и на перфорированном цилиндре 6 и равномерно распределена по его боковой поверхности.
Перфорированный диффузор 7 снабжен вертикальными стержнями 8, верхние концы которых соединены с крышкой 2 посредством цилиндрических пружин 9, упругость которых определяется выражением (1).
Перемешивающее устройство для смесителя работает следующим образом.
В смеситель 1, снабженный предлагаемым устройством, подают перемешивающую среду. При вращении вала 3 от привода 4 с угловой скоростью со вращается пропеллерная мешалка 5 и перфорированный цилиндр 6. Перемешиваемая среда циркулирует как через перфорированный диффузор 7 в осевом направлении, так и в радиальном направлении через отверстия перфораций в перфорированных цилиндре 6 и диффузоре 7, что способствует интенсивности перемешивания. Так как в отверстиях перфораций цилиндра 6 и диффузоре 7 струи жидкости рвутся с частотой, равной [Элементарный учебник физики. Том 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. Изд. 10-е, перераб. / Под редакцией Г. С.Ландсберга. - М: Наука, 1986, с. 50]:
где vd - частота колебаний, Гц;
Z - число отверстий в перфорированном диффузоре 7;
ω - скорость вращения вала 3 с пропеллерной мешалкой 5 и перфорированным цилиндром 6, об/с.
Тогда под действием этой вибрации неньютоновские, структурированные жидкости уменьшают свою эффективную вязкость, что увеличивает скорость их перемешивания и также способствует росту интенсивности этого процесса.
Так как перфорированный диффузор (7) со стержнями 8 соединены с крышкой 2 цилиндрическими пружинами 9, имеющими упругость К, определяемой из выражения (1), а частота собственных колебаний пружинного маятника
где vn - собственная частота колебаний пружинного маятника, Гц;
K - упругость пружины, Н/м;
M - масса груза, подвешенного на пружину, кг.
[С.П. Мясников, Т.Н. Осанова. Пособие по физике. Издание пятое, испр. и перераб. - М.: Высшая школа, 1988, с. 339], то частота собственных колебаний пружинного маятника совпадает с частотой струй перемешиваемой среды (2)
vn=vd
Это вызывает резкое увеличение амплитуды осевых колебаний перфорированного диффузора 7 за счет эффекта резонанса, что приводит к еще большему разжижению перемешиваемой среды за счет снижения ее эффективной вязкости и разрушения структуры неньютоновских, структурированных жидкостей, предотвращению налипания их на стенки перфорированного диффузора 7 и закупоривания его отверстий, что еще в большей степени интенсифицирует процесс перемешивания.
Пример. Диаметр перфорированного диффузора 7 D=300 мм, число щелевых отверстий Z в его боковой стенке при шаге между отверстиями 6 мм составляет
Число оборотов пропеллерной мешалки 5;
ω=5 об/с.
Масса перфорированного диффузора 7 со стержнями M=1,5 кг. Число стержней n=4. Тогда упругость каждой из четырех цилиндрических пружин 9 должна составлять по выражению (1)
K=(6,28-157-5)2-1,5/4=9,0-106 Н/м
Собственная частота колебаний каждой из четырех цилиндрических пружин 9
Частота колебаний струй жидкости в перфорированном диффузоре 7
vn=ω·Z=5·157=785 Гц
то есть при упругости цилиндрической пружины 9 K=9-106 Н/м собственная частота колебаний будет равна частоте колебаний струй перемешиваемой среды, проходящих через отверстие перфорированного диффузора 7.
Таким образом, снабжение перфорированного диффузора 7 вертикальными стержнями 8 и соединение их верхних концов с крышкой 2 корпуса 1 посредством цилиндрических пружин 9, упругость которых определяется выражением (1), заставляет совершать осевые колебания перфорированный диффузор 7 в резонансном режиме с большой амплитудой, что приводит к тиксотропному разжижению высоковязких неньютоновских структурированных перемешиваемых сред и предотвращению налипания и закупоривания отверстий перфорированного диффузора 7для таких сред, склонных к налипанию на поверхности. Это в целом способствует интенсификации процесса перемешивания, а значит, уменьшению времени энергозатрат.
Claims (1)
- Перемешивающее устройство для смесителя, включающее перфорированный диффузор и размещенную в нем пропеллерную мешалку с закрепленным на концах пропеллера перфорированным цилиндром, отличающееся тем, что перфорированный диффузор снабжен вертикальными стержнями, верхние концы которых соединены с крышкой смесителя посредством цилиндрических пружин, упругость которых определяется выражением:K=(2π·Z·ω)2·M/n,где K - упругость пружины, Н/м;Z - число отверстий в перфорированном диффузоре;ω - скорость вращения пропеллерной мешалки, об/с;М - масса перфорированного диффузора со стержнями, кг;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124511/05U RU166227U1 (ru) | 2016-06-20 | 2016-06-20 | Перемешивающее устройство |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124511/05U RU166227U1 (ru) | 2016-06-20 | 2016-06-20 | Перемешивающее устройство |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU166227U1 true RU166227U1 (ru) | 2016-11-20 |
Family
ID=57792925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016124511/05U RU166227U1 (ru) | 2016-06-20 | 2016-06-20 | Перемешивающее устройство |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU166227U1 (ru) |
-
2016
- 2016-06-20 RU RU2016124511/05U patent/RU166227U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
MX2009002521A (es) | Sistema de tratamiento ultrasonico y metodo de susar el sistema. | |
RU171493U1 (ru) | Перемешивающее устройство для смесителя | |
US2461720A (en) | Mixing apparatus | |
RU166227U1 (ru) | Перемешивающее устройство | |
KR102092386B1 (ko) | 상·하 이중 교반익 방식의 분산 유화 장치 | |
RU167218U1 (ru) | Аппарат для перемешивания жидких сред | |
RU2626202C1 (ru) | Устройство для приготовления поризованной смеси | |
RU2651169C1 (ru) | Способ смешения компонентов в жидкой среде и устройство для его осуществления | |
RU190449U1 (ru) | Смеситель | |
JP4309114B2 (ja) | 混合装置 | |
RU154488U1 (ru) | Смеситель | |
RU2379098C1 (ru) | Пульсационно-центробежный смеситель | |
JP2005514195A (ja) | 2つの混合不能な液体を乳状化するための攪拌器並びに攪拌方法 | |
RU186250U1 (ru) | Роторный аппарат | |
RU180150U1 (ru) | Смеситель | |
RU180435U1 (ru) | Дисковый роторный смеситель | |
JP2015171695A (ja) | 攪拌装置 | |
RU2591974C1 (ru) | Роторно-пульсационный аппарат | |
RU169417U1 (ru) | Смеситель | |
JP2003047833A (ja) | 振動型攪拌混合装置 | |
RU2578153C1 (ru) | Перемешивающее устройство | |
RU2635142C1 (ru) | Генератор кавитации | |
RU2615380C1 (ru) | Мешалка | |
RU2543204C2 (ru) | Способ перемешивания жидкости | |
RU222858U1 (ru) | Смеситель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170124 |