RU166227U1 - Перемешивающее устройство - Google Patents

Перемешивающее устройство Download PDF

Info

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
Application number
RU2016124511/05U
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Борисович Голованчиков
Юлия Валерьевна Аристова
Евгений Вениаминович Шишкин
Сергей Александрович Фоменков
Дмитрий Михайлович Коробкин
Александр Сергеевич Долгачев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2016124511/05U priority Critical patent/RU166227U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU166227U1 publication Critical patent/RU166227U1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/91Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with propellers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00Mixers 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:
Figure 00000002
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]:
Figure 00000003
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
Figure 00000004
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
Figure 00000005
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
Figure 00000006
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)

  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;
    n - число стержней.
    Figure 00000001
RU2016124511/05U 2016-06-20 2016-06-20 Перемешивающее устройство RU166227U1 (ru)

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)

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