RU1768263C

RU1768263C - Apparatus with stirring device

Info

Publication number: RU1768263C
Application number: SU904797492A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Медведев; Владимир Леонидович Садовский; Валентин Николаевич Поляков; Владимир Сергеевич Живилов; Юрий Николаевич Яковлев; Евгений Михайлович Михеев; Геннадий Николаевич Жиганов
Original assignee: Союзное проектно-монтажное бюро машиностроения "Малахит"; Ленинградский научно-исследовательский институт химического машиностроения
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1992-10-15

Abstract

Изобретение относитс к химическому аппаратостроению и предназначено дл интенсивной обработки - отмывки суспензий, содержащих твердые волокнистые частицы с посто нным отводом жидкой промывной среды. Предпочтительное применение оно найдет дл проведени технологических процессов водной отмывки волокнистых частиц хлопковой целлюлозы от посторонних включений, котора используетс как фильтрационный материал при производстве желатина и других продуктов. Цель изобретени - снижение металлоемкости и повышение эффективности работы. Аппарат содержит корпус 1 с патрубками дл ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, перемешивающее устройство - активатор 2 с ребрами на внешней стороне и с приводом дл его вращени , фильтрующие элементы 5, установленные за активаторами 2 на стенках корпуса 1, например, перфорированный лист, а в самом активаторе на различных радиусах вращени выполнены сквозные каналы, входные отверсти которых расположены на внешней стороне на радиусах RBx, а выходные отверсти на внутренней стороне активатора направлены в сторону фильтрующего элемен га и расположены на радиусах НВых с соблюдением услови Нвых RBX, причем входные отверсти упом нутых каналов расположены на кормовой стороне ребер активатора по направлению его вращени в месте пересечени плоскостей ребра и активатора. 4 ил. сл С vj о S Qv GJThe invention relates to chemical apparatus engineering and is intended for intensive processing - washing suspensions containing solid fibrous particles with a constant drain of a liquid washing medium. It will find preferable application for carrying out technological processes of water washing the fibrous particles of cotton cellulose from foreign matter, which is used as a filter material in the production of gelatin and other products. The purpose of the invention is to reduce metal consumption and increase work efficiency. The apparatus comprises a housing 1 with nozzles for inputting the initial components and outputting the finished product, a mixing device — an activator 2 with ribs on the outside and with a drive for its rotation, filter elements 5 installed behind the activators 2 on the walls of the housing 1, for example, a perforated sheet, and in the activator itself, through channels at various radii of rotation are made through channels, the inlet openings of which are located on the outer side at radii RBx, and the outlet openings on the inner side of the activator are directed towards fil of the element and are located on the radii of the HBs, subject to the condition of the NBs RBX, and the inlets of the said channels are located on the aft side of the activator ribs in the direction of its rotation at the intersection of the rib and activator planes. 4 ill. next C vj o S Qv GJ

Description

Изобретение относитс к химическому аппаратостроению и предназначено дл интенсивной обработки - отмывки суспензий, содержащих твердые волокнистые частицы, с посто нным отводом жидкой промывной среды. Предпочтительное применение оно найдет дл проведени технологических процессов водной отмывки волокнистых частиц хлопковой целлюлозы от посторонних включений, котора используетс как фильтровальный материал при производстве желатина и других продуктов.The invention relates to chemical engineering and is intended for intensive processing - washing suspensions containing solid fibrous particles, with a constant drain of the liquid washing medium. It will find preferable application for carrying out technological processes of water washing the fibrous particles of cotton cellulose from foreign matter, which is used as a filter material in the production of gelatin and other products.

Это техническое решение может быть также использовано в отрасли синтетических волокон, полимерных материалов (промывка частиц полиэтилена и полистирола от стабилизаторов и катализаторов) и в микробиологической промышленности при проведении процессов биосинтеза, где имеет место обработка суспензий с твердой фазой в виде волоконных частиц.This technical solution can also be used in the industry of synthetic fibers, polymeric materials (washing particles of polyethylene and polystyrene from stabilizers and catalysts) and in the microbiological industry when carrying out biosynthesis processes, where processing of suspensions with a solid phase in the form of fiber particles takes place.

Известно техническое решение, в котором дл повышени эффективности стирки на вращающемс активаторе на его верхней (внешней) поверхности установлены лопасти-ребра , в которых выполнены открытые сверху пазы, при этом каждый паз имеет ширину, уменьшающуюс от центра к периферии , а в центральной части активатора пазы лопастей сообщаютс между собой.A technical solution is known in which, in order to increase the washing efficiency, on a rotating activator, on its upper (external) surface, blade ribs are installed in which grooves are open at the top, each groove having a width that decreases from the center to the periphery, and in the central part of the activator the grooves of the blades communicate with each other.

Однако, основным недостатком известного решени вл етс то, что активатор выполнен таким образом, что интенсифицирует процесс стирки только со своей внешней-наружной поверхности, т. к. пазы у него выполнены только с этой наружной стороны , а поверхность активатора с внутренней стороны (полость между этой поверхностью и корпусом) не усовершенствована и не пригодна дл обработки волокнистых суспензий в силу того, что эта полость вл етс застойной и частицы твердого продукта будут налипать на поверхности.However, the main disadvantage of the known solution is that the activator is designed in such a way that it intensifies the washing process only from its outer-outer surface, since the grooves are made only from this outer side, and the activator surface is from the inside (cavity between this surface and the housing) is not improved and is not suitable for processing fibrous suspensions due to the fact that this cavity is stagnant and solid particles will stick to the surface.

Известно техническое решение дл перемешивани моющего раствора в стиральной машине, в котором используютс два встроенных друг в друга активатора на параллельных валах, причем один активатор расположен по отношению к другому с эксцентриситетом . Такое выполнение позвол ет эффективно обрабатывать моющий раствор как с внешней стороны активаторов , так и с внутренней. Однако, большим отрицательным моментом у этого решени вл етс то, что оно конструктивно сложно. Наличие внутренних подшипников, элементов контактного уплотнени , соединение эксцентрично расположенных валов плане- тарно зубчатой передачей, специальное электрическое устройство дл реверсировани направлени вращени активаторов и др. делает данное техническое решение сложным, дорогосто щим, ненадежным в эксплуатации особенно при обработке жидких сред, содержащих твердые волокнистые включени .A technical solution is known for stirring a washing solution in a washing machine in which two activators are mounted on top of each other on parallel shafts, one activator being eccentric to the other. This embodiment allows the effective processing of the washing solution both on the outside of the activators and on the inside. However, the big negative point about this solution is that it is structurally complex. The presence of internal bearings, contact seal elements, the connection of eccentrically arranged shafts with a planetary gear transmission, a special electrical device for reversing the direction of rotation of the activators, etc. makes this technical solution difficult, expensive, unreliable in operation, especially when processing liquid media containing solid fibrous inclusion.

В качестве прототипа прин то техническое решение стиральной машины, в донной части которой установлен активатор. ВAs a prototype, a technical solution of a washing machine was adopted, in the bottom of which an activator is installed. AT

0 этом техническом решении установлено, что в полости расположенной между внутренней поверхностью активатора и стенкой корпуса при вращении активатора возникает вакуум, который отрицательно сказыва5 етс на работоспособности машины (увеличивает осевую нагрузку на активатор, а, следовательно, и на подшипники, создает вибрацию машины и др.). Дл ликвидации этого нежелательного эффекта вакуумна 0 this technical solution established that in the cavity located between the inner surface of the activator and the wall of the housing during rotation of the activator, a vacuum occurs that adversely affects the performance of the machine (increases the axial load on the activator, and, consequently, on the bearings, creates vibration of the machine, etc. .). To eliminate this undesirable effect of vacuum

0 полость путем установки специального обратного подпружиненного клапана sa стенке днища сообщаетс с атмосферным давлением окружающей среды, и атмосферный воздух всасываетс в эту полость и лик5 видирует вакуум. Нар ду с положительным эффектом, данное техническое решение имеет следующие недостатки:0 cavity by installing a special non-return valve sa the bottom wall communicates with the atmospheric pressure of the environment, and atmospheric air is sucked into this cavity and eliminates vacuum5. Along with a positive effect, this technical solution has the following disadvantages:

-подача (засасывание) воздуха в нижнюю часть корпуса в котором содержитс - supply (suction) of air to the lower part of the housing which contains

0 стиральный раствор, вызовет барботаж этого воздуха через раствор, его энергичное вспенивание и выброс частиц моющих средств в окружающую атмосферу;0 washing solution will cause bubbling of this air through the solution, its vigorous foaming and release of particles of detergents into the surrounding atmosphere;

-воздух вл етс все же сжимающимс 5 веществом, поэтому полностью исключить-air is still a compressible 5 substance, therefore completely eliminate

осевую нагрузку на подшипники активатора невозможно;axial load on the activator bearings is impossible;

-подпружиненный обратный клапан, да к тому же расположенный на днище может- a spring-loaded check valve, and besides, located on the bottom can

0 надежно работать только на чистых моющих растворах, что практически недостижимо, т. к. даже небольшие содержани твердых частиц в растворе, которые в момен остановов активатора будут оседать на днище0 it is reliable to work only on clean detergent solutions, which is practically unattainable, since even small concentrations of solid particles in the solution, which at the time of activator shutdowns will settle on the bottom

5 неминуемо попадут под седло клапана и вызовут протечки стирального раствора наружу .5 will inevitably fall under the valve seat and cause the washing liquid to leak out.

Целью изобретени вл етс снижение металлоемкости и повышение эффективно0 сти работы аппарата.The aim of the invention is to reduce the metal consumption and increase the efficiency of the apparatus.

Указанна цель достигаетс тем, что в аппарате за активатором на стенке корпуса установлен фильтрующий элемент, например перфорированный лист, а в самом акти5 ваторе выполнены сквозные каналы, входные отверсти которых расположены на внешней стороне на радиусах R3x, а выходные отверсти на внутренней стороне направлены в сторону фильтрующего элемента и расположены на радиусах РВых сThis goal is achieved by the fact that in the apparatus behind the activator a filter element is installed on the wall of the housing, for example a perforated sheet, and in the actuator itself 5 through channels are made, the inlet openings of which are located on the outside on radii R3x and the outlet openings on the inside are directed to filter element and are located on the radii of Rvyh with

соблюдением услови RBUX RBX., причем входные отверсти упом нутых каналов расположены на кормовой стороне ребер активатора по направлению его вращени в месте пересечени плоскостей ребра и активатора ,observing the condition RBUX RBX., wherein the inlet openings of said channels are located on the aft side of the fins of the activator in the direction of its rotation at the intersection of the planes of the rib and activator,

На фиг. 1 изображены продольный разрез аппарата; на фиг. 2 - в укрепленном масштабе узел активатора-фильтрующий элемент; на фиг. 3 - вид на внешнюю сторону активатора; на фиг. 4 - разрез по ребру активатора.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the apparatus; in FIG. 2 - on a fortified scale, the activator-filter element assembly; in FIG. 3 - view of the external side of the activator; in FIG. 4 - section along the edge of the activator.

Аппарат состоит из корпуса 1, при необходимости он может быть снабжен теплооб- менной рубашкой (не показана). На боковых стенках корпуса противоположно друг другу установлены перемешивающие устройства в виде дисковых сребренных с внешней стороны, активаторов 2, укрепленных на валах 3. Эти валы вращаютс в подшипниковых станци х 4 от электродвигателей (не показаны). За активаторами, на боковых стенках корпуса, концентрично ос м активаторов , установлены круговые фильтрующие элементы 5 в виде перфорированных листов с мелкими отверсти ми. С наружной стороны стенок корпуса, в местах установки фильтрующих элементов 5 приварены прикрывающие листы 6, образующие кольцевые плоскости Б дл сбора и отвода загр зненной промывной жидкости через штуцер 7.The apparatus consists of a housing 1; if necessary, it can be equipped with a heat-exchange jacket (not shown). On the side walls of the casing, opposite each other, mixing devices are installed in the form of disk silver on the outside, activators 2 mounted on shafts 3. These shafts rotate in bearing stations 4 from electric motors (not shown). Behind the activators, on the side walls of the housing concentric with the activators, circular filter elements 5 are installed in the form of perforated sheets with small holes. From the outside of the housing walls, at the locations of the filter elements 5, cover sheets 6 are welded to form annular planes B for collecting and discharging the contaminated washing liquid through the nozzle 7.

На внешней стороне 8 активатора выполнены ребра 9, высота которых на периферии - максимальна, а центру плавно сходит до минимума. Активатор пронизан наклонными каналами 10, входные отверсти которых расположены на внешней стороне в местах пересечени плоскости I ребра с плоскостью II активатора, т. е. в углу на кормовой стороне ребер, если смотреть по направлению вращени активатора. Это сделано, исход из опыта работы с суспензи ми , содержащими волокнистые твердые частицы - расположение входных каналов 10 на любой стороне активаторов от набегающего потока суспензии быстро забивает каналы и жидка фаза через них не проходит, а их расположение на кормовой стороне ребер 9 исключает забивку каналов 10, т. к. ребра отбрасывают волокнистые твердые частиц, т. е. выполн ют роль защитных козырьков.On the outer side 8 of the activator, ribs 9 are made, the height of which on the periphery is maximum, and the center smoothly descends to a minimum. The activator is penetrated by inclined channels 10, the inlet openings of which are located on the outer side at the intersection of the plane of the rib I with the plane of the activator II, i.e. in the corner on the aft side of the ribs, when viewed in the direction of rotation of the activator. This is done based on the experience of working with suspensions containing fibrous solid particles - the location of the input channels 10 on either side of the activators from the oncoming flow of the suspension quickly clogs the channels and the liquid phase does not pass through them, and their location on the aft side of the ribs 9 excludes clogging of the channels 10, since the ribs discard fibrous solid particles, i.e., they serve as protective visors.

Непременным условием успешной работы каналов 10 вл етс выполнение их таким образом, чтобы радиусы вращени выходных отверстий каналов - Рвых. всегда были большими радиусов вращени входных отверстий тех же каналов - RBx., т. е. чтобы соблюдалось условие Рвых RBX. ЭтоAn indispensable condition for the successful operation of the channels 10 is to make them so that the radii of rotation of the outlet openings of the channels are Pout. always were large radii of rotation of the inlets of the same channels - RBx., i.e., to satisfy the condition Rvy RBX. it

необходимо дл создани насосного эффекта жидкой фазы обрабатываемой среды. При этом выходные отверсти каналов, расположенные на большем радиусе враще- ни . чем входные отверсти , имеет также и большую окружную скорость. По известному уравнению критери Эйлера Еи ДР/necessary to create the pumping effect of the liquid phase of the medium being treated. In this case, the outlet openings of the channels located on a larger radius of rotation. than inlets, it also has a greater peripheral speed. According to the well-known equation of the Euler criterion Ei DR /

/у -й 2сила давлени ДР (гидродинамический напор) пр мо пропорциональна квад0о // y 2nd pressure force DR (hydrodynamic pressure) is directly proportional to quad

рату скорости ш (окружна скорость вытекающей струи жидкости), т, е. АР Еихratio of velocity w (the velocity of the outflowing liquid stream is surrounded), m, i.e., AR Eih

хо) у, где у- плотность жидкой среды. Таким образом, через каналы 10 будет про5 исходит интенсивна циркул ци жидкой среды, котора засасываетс через входные отверсти и нагнетаетс (выбрасываетс ) в виде наклонных струй, направленных на фильтрующий элемент 5, расположенный заxo) y, where y is the density of the liquid medium. Thus, through the channels 10 there will be an intensive circulation of the liquid medium, which is sucked in through the inlets and is pumped (ejected) in the form of oblique jets directed at the filter element 5 located behind

0 активатором.0 activator.

Количество и диаметры сквозных каналов 10 определ етс расчетом и экспериментальным путем в зависимости от габаритов аппарата, активаторов, их скоро5 сти вращени , массового содержани волокнистых твердых частиц, их размеров и др. Наиболее оптимальным вариантом расположени входных и выходных отверстий наклонных каналов 10 вл етс расположе0 ние на различных радиусах их вращени . Тогда каждый канал 10 будет омывать и смывать прилипшую твердую фазу на конкретном своем участке площади фильтрующего элемента 5.The number and diameters of the through channels 10 are determined by calculation and experimentally, depending on the dimensions of the apparatus, activators, their rotation speed, mass content of fibrous solid particles, their sizes, etc. The most optimal arrangement of the inlet and outlet openings of the inclined channels 10 is different radii of rotation. Then each channel 10 will wash and wash off the adhered solid phase in a specific area of the filter element 5.

5Каналы 10, кроме выполнени функций5Channels 10, except for the performance of functions

приведенных выше, также ликвидирует вакуум , который создаетс в полости между внутренней поверхностью активатора и стенкой корпуса. Это способствует тому, что above also eliminates the vacuum that is created in the cavity between the inner surface of the activator and the wall of the housing. This contributes to the fact that

0 устран етс осева нагрузка на вал и на подшипниковую станцию, а также значительно улучшаетс фильтраци жидкой фазы через элементы 5, т. к. вакуум вызывал обратное течение фильтрата из полости Б0 eliminates the axial load on the shaft and the bearing station, and also significantly improves the filtration of the liquid phase through elements 5, since the vacuum caused the reverse flow of the filtrate from cavity B

5 в реакционную зону аппарата.5 into the reaction zone of the apparatus.

Работа аппарата происходит следующим образом. Через патрубок 11 отверсти впода среды загружаютс исходные продукты - загр зненна в фильтрах хлопкова The operation of the apparatus is as follows. Through the pipe 11 of the inlet of the medium, raw materials are loaded - soiled in cotton filters

0 целлюлоза, вода, моющие добавки. Включаютс приводы, которые привод т во вращательное движение валы 3 с насаженными на них активаторами 2. Количество активаторов выбираетс в зависимости от габаритов0 cellulose, water, detergents. Drives are turned on, which rotate the shafts 3 with the activators 2 mounted on them. The number of activators is selected depending on the size

5 аппарата и может быть установлено от 1 до 3-4 шт. На последних, с наружной стороны, выполнены ребра 9 со скругленными кра ми дл предотвращени измельчени волокон хлопковой целлюлозы. Ребра активаторов создают энергичное перемешивание водной фазы с хлопковой массой в аппарате и происходит процесс ее отмывки и непрерывного удалени загр зненной воды через фильтрующий элемент 5, представл ющий собою перфорированную перегородку.5 units and can be installed from 1 to 3-4 pcs. On the latter, ribs 9 with rounded edges are provided on the outside to prevent the crushing of cotton pulp fibers. The activator ribs create vigorous mixing of the aqueous phase with the cotton mass in the apparatus and the process of washing and continuously removing contaminated water through the filter element 5, which is a perforated septum, takes place.

В св зи с высокими скорост ми вращени активаторов 2 пор дка 500 - 800 об/мин в щелевой полости между их внутренней поверхностью и корпусом 1 аппарата возни- кает вакуум, из-за которого резко возрастает осева нагрузка на вал 3 и подшипники станции 4. Так при среднем диаметре активатора 600 мм осева нагрузка составл ет 2820 кг., что заставл ет увеличивать диа- метр вала 3, усложн ет конструкцию подшипниковой станции 4. Поэтому выполнение в активаторах 2 наклонных каналов 10, ликвидирует вакуум, а расположение входных отверстий каналов 10 на пересечении плоскостей I и I устран ет их забивку волокнистыми частицами и обеспечивает надежность работы аппарата.Due to the high rotational speeds of the activators 2, of the order of 500-800 rpm, a vacuum is created in the slit cavity between their inner surface and the housing 1 of the apparatus, due to which the axial load on the shaft 3 and bearings of station 4 sharply increases. So, with an average activator diameter of 600 mm, the axial load is 2820 kg., Which forces to increase the diameter of the shaft 3, complicates the design of the bearing station 4. Therefore, the implementation of inclined channels 10 in the activators 2 eliminates the vacuum, and the arrangement of the channel inlet openings 10 at the intersection ii I planes I and avoids clogging of the fibrous particles and ensures reliable operation of the apparatus.

Наклонное расположение каналов 10, когда выходное отверстие располагаетс на большем радиусе, чем входное обеспечивает косое (под углом) наиболее оптимальное натекание струй жидкости на фильтрующий перфорированный элемент 5 (как показано стрелками на фиг. 2), энергичный смыз во- локнистых частиц с фильтровальных отверстий перфорированного листа обеспечивающий непрерывный отвод (слив) загр зненной водой фазы в полость Б и далее через штуцер 7 на ее очистку.The oblique arrangement of channels 10, when the outlet is located at a larger radius than the inlet, provides oblique (at an angle) the most optimal flow of liquid jets onto the perforated filter element 5 (as shown by arrows in Fig. 2), energetic removal of fibrous particles from the filter holes perforated sheet providing continuous drainage (discharge) of the water-contaminated phase into cavity B and then through nozzle 7 for cleaning it.

Расположение выходных отверстий каналов 10 на различных радиусах вращени RiBbix.; R2abix.; Рзвых. и так далее также способствует высокой производительности фильтрующего элемента 5, т. к. струи выте- кающей жидкости наход тс на различных радиусах.The location of the outlet openings of the channels 10 at different radii of rotation of the RiBbix .; R2abix .; Vzvykh. and so on, also contributes to the high performance of the filter element 5, since the jets of leaking liquid are at different radii.

После проведени процесса суспензи с чистыми частицами хлопковой целлюлозы After carrying out the process, the suspension with pure cotton cellulose particles

выгружаетс через вентиль 12 отверсти вывода среды на дальнейшую обработку.discharged through the valve 12 of the medium outlet for further processing.

Экономическа целесообразность предлагаемого решени заключаетс в снижении металлоемкости элементов привода активаторов ввиду устранени осевой нагрузки и снижении отходов обрабатываемого продукта, так как установка фильтрующих перфорированных элементов непосредственно за активаторами, организаци непрерывного и энергичного смыва частиц волоконного продукта стру ми вытекающей из наклонных каналов позволила, при сохранении производительности, выполнить отверсти фильтра диаметром до 0,2 - 0,4 мм. В результате проскок частиц продукта через отверсти практически отсутствует и нет необходимости устанавливать дополнительные фильтры дл улавливани частиц продукта.The economic feasibility of the proposed solution is to reduce the metal consumption of the activator drive elements due to the elimination of the axial load and the waste of the processed product, since the installation of filter perforated elements directly behind the activators, the organization of continuous and energetic flushing of the fiber product particles with jets flowing from the inclined channels allowed, while maintaining performance , make holes for the filter with a diameter of up to 0.2 - 0.4 mm. As a result, there is practically no passage of product particles through the openings and there is no need to install additional filters to trap product particles.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device with a stirring device for processing fibrous suspensions, comprising a housing with openings for introducing and discharging a medium, a stirring device, an activator with ribs on the outside and with a drive for rotating it, characterized in that, in order to reduce the metal consumption and increase efficiency in operation, the housing is equipped with a filter element mounted on its wall behind the activator, for example, a perforated sheet, and through the activator, through Anal, inlets which are located on the outer side at radii RBx., and the outlet openings on the inside directed towards the activator of the filter element and are located on radii Pout. under the condition of New RBX, wherein the channel inlets are located on the aft side of the activator fins in the direction of its rotation at the intersection of the rib and activator planes.

10

YU

Direction, rotation of the activator

YU

FI2.3

Plane

Plane n

tg.h