RU177043U1

RU177043U1 - Смеситель

Info

Publication number: RU177043U1
Application number: RU2017124668U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталья Андреевна Прохоренко; Ксения Васильевна Чёрикова; Михаил Дмитриевич Романенко; Николай Сергеевич Быков; Дарья Олеговна Смольская
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2018-02-06

Abstract

Предлагаемая конструкция перемешивающего устройства относится к механическим смесителям жидкостей, особенно высоковязких структурированных и неньютоновских растворов, суспензий и эмульсий, и может найти применение в химической, нефтехимической, фармакологической, пищевой, лакокрасочной, строительной, металлургической, энергетической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах переработки жидких отходов при их смешении.Техническим результатом предлагаемой конструкции мешалки является увеличение производительности.Поставленный технический результат достигается тем, что смеситель, состоящий из емкости, вала с мешалкой, теплообменной рубашки и цилиндрической пружины, причем мешалка состоит из закрепленной на валу втулки, к которой посредством разъемного соединения присоединены вертикальные пластины, к каждой из которых крепится цилиндр, имеющий наружный диаметр, равный внутреннему диаметру витков жестко соединенной с ним цилиндрической пружины.

Description

Предлагаемая конструкция перемешивающего устройства относится к механическим смесителям жидкостей, особенно высоковязких структурированных и неньютоновских растворов, суспензий и эмульсий, и может найти применение в химической, нефтехимической, фармакологической, пищевой, лакокрасочной, строительной, металлургической, энергетической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах переработки жидких отходов при их смешении.

Известна конструкция устройства для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах, содержащее штангу, подвешенную свободно на пружине в центре бункера, с элементами обрушения, выполненными в виде радиальных упругих тяг, которые жестко закреплены на штанге, при этом устройство снабжено вибратором осевых колебаний, к которому подсоединена пружина с подвешенной на ней штангой [патент 149025 РФ, В65D 88/66, 2014 г.].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая скорость перемешивания на микроуровне жидких сред, так как упругие тяги обеспечивают микровихревое движение только на границе упругих пластин, что снижает производительность, особенно при перемешивании структурированных неньютоновских жидкостей.

Известна конструкция вибрационного смесителя для смешивания сыпучего материала с жидкостью, содержащего камеру, установленную на несущей конструкции аппарата, шток вибрационной мешалки, несущий один или несколько дисков с отверстиями и присоединенный верхним концом к якорной части электромагнитного вибровозбудителя вертикально направленных колебаний, при этом несущая конструкция смесителя выполнена в виде станины для размещения смесительной камеры и двух, диаметрально расположенных и жестко скрепленных со станиной стоек, между которыми с возможностью перемещения в вертикальных направлениях и скрепленных с ними установлены две перемычки, на первой из которых укреплена статорная часть электромагнитного вибровозбудителя, а со второй, расположенной над первой, через пружину свободно скреплена якорная часть вибровозбудителя, при этом шток введен в камеру через пассивный герметизирующий элемент [патент 133434 РФ, В01F 11/00, 2013 г.].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая скорость микроперемешивания якорем в жидкости, в статорной части и как следствие низкая производительность.

Известна конструкция мешалки для емкостей с малой горловиной, состоящая из стержня с прутками одинаковой длины и формы, верхние и нижние участки которых закреплены на стержне по спирали, при этом стержень выполнен телескопическим из двух коаксиальных раздвижных частей, а прутки крепятся к стержню с помощью цилиндрических шарниров, причем нижние участки прутков крепятся к внутренней части стержня, а верхние участки прутков - к наружной части стержня [патент к изобретению 2516654 РФ, В01F 7/16, 2014 г.].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкое гидравлическое сопротивление из-за малой площади обхвата стержня с прутками перемешивающей среды, невысокая скорость перемешивания жидкостей, особенно неньютоновских и структурированных на микроуровне из-за малого числа вихрей, образующихся при перемешивании потока жидкостей, что приводит к снижению производительности.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту, принятому за прототип, является конструкция смесителя, состоящего из емкости, вала с мешалкой и рубашки для охлаждения или обогрева обрабатываемого продукта, при этом вал в зоне смешения представляет собой цилиндрическую пружину [патент РФ 154488, В01F 7/24, 2015 г.].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится вихреобразование при вибрации только на границах лопастей, что снижает производительность при микроперемешивании.

Техническим результатом предлагаемой конструкции мешалки является увеличение производительности.

Поставленный технический результат достигается тем, что смеситель, состоящий из емкости, вала с мешалкой, теплообменной рубашки и цилиндрической пружины, отличается тем, что мешалка состоит из закрепленной на валу втулки, к которой посредством разъемного соединения присоединены вертикальные пластины, к каждой из которых крепится цилиндр, имеющий наружный диаметр, равный внутреннему диаметру витков жестко соединенной с ним цилиндрической пружины.

Смеситель, состоящий из вала с мешалкой и цилиндрической пружины, обеспечивает при вращении мешалки вибрацию ее витков за счет набегающего потока перемешиваемой жидкости, что вызывает образование микровихрей, которые интенсифицируют перемешивание на микроуровне, обеспечивают уменьшение необходимого времени перемешивания и повышают производительность. Особенно этот эффект микросмешения интенсифицируется при перемешивании неньютоновских структурированных жидкостей, эффективная вязкость которых резко снижается при вибрации.

Выполнение жесткого соединения на одном конце внутри каждой пружины цилиндра, имеющего наружный диаметр, равный внутреннему диаметру витков цилиндрической пружины, позволяет неподвижно без проскальзывания закрепить цилиндрические пружины на поверхности цилиндра, обеспечить устойчивое перемешивание на микроуровне за счет колебания витков пружины под действием набегающего потока перемешиваемой жидкости.

Прикрепление свободного конца цилиндра к вертикальной пластине и присоединение другого конца этой пластины с помощью разъемного соединения к втулке позволяют быстро разбирать и заменять одни пружины с цилиндрами и пластинами на другие в зависимости от плотности и эффективной вязкости перемешиваемой среды, уменьшать время ремонта, увеличивать время работы, а значит в целом производительность.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой конструкции смесителя; на фиг. 2 представлен вид мешалки; на фиг. 3 - вид мешалки сверху; на фиг. 4 - общий вид цилиндра с вертикальной пластиной; на фиг. 5 - вид сверху на цилиндр с вертикальной пластиной.

Смеситель состоит из корпуса 1 со съемной крышкой 2, на которой осесимметрично с корпусом 1 установлен двигатель 3 с редуктором 4, соединенный с валом 5. На конце вала 5 закреплена мешалка 6. На крышке 2 установлен патрубок 7 для подачи в корпус 1 обрабатываемого продукта, а в нижней части корпуса 1 установлен патрубок 8 для отвода обрабатываемого продукта. На стенке и днище корпуса 1 установлена рубашка 9 с патрубками подвода 10 и отвода 11 теплоносителя. На рубашке 9 закреплены опоры 12. Закрепленная на валу 5 мешалка 6 состоит из цилиндрической пружины 13, цилиндра 14, жестко закрепленного на одном конце цилиндрической пружины 13 внутри нее и имеющего наружный диаметр d₂, равный внутреннему диаметру витков цилиндрической пружины d₁. Свободный конец цилиндра 14 прикреплен к вертикальной пластине 15. Другой конец вертикальной пластины 15 присоединен с помощью разъемного соединения 16 (болтов, гаек и шайб) к втулке 17.

Смеситель работает следующим образом.

По патрубку 7 в корпус 1 попадают обрабатываемый продукт, а по патрубку 8 его отводят. Одновременно по патрубку 10 подводят в рубашку 9 теплоноситель, а по патрубку 11 его отводят из рубашки 9. Включают двигатель 3, который через редуктор 4 передает вращение валу 5 и мешалке 6. При вращении мешалки 6, состоящей из втулки 17, вращаются обе мешалки, выполненные в виде цилиндрических пружин 13. Под действием набегающего потока перемешиваемой жидкости витки цилиндрической пружины 13 начинают вибрировать, создавая микровихри около поверхности, обеспечивая микросмешение струй перемешиваемой жидкости, проходящих между витками цилиндрической пружины 13. Эта вибрация, кроме того, в неньютоновских структурированных жидкостей уменьшает их эффективную вязкость, что еще в большей степени способствует микроперемешиванию, интенсификации тепло- и массообменных процессов, уменьшению необходимого для эффективного смещения времени, а значит росту производительности.

Особенно эффективно применение предлагаемой конструкции смесителя в аппаратах с отражательными перегородками. В этом случае при прохождении концов цилиндрической пружины 13 вблизи отражательных перегородок сопротивление вращению возрастает из-за эффекта гидроклина. Мешалки, состоящие из цилиндрических пружин 13, изгибаются в плоскости вращения мешалки, а затем возвращаются в первоначальное положение. Такие дополнительные круговые колебания витков цилиндрической пружины 13 еще в большей степени способствует образованию микровихрей в перемешиваемой жидкости, интенсифицируя сам процесс перемешивания, снижая необходимое время, а значит, увеличивает производительность.

Таким образом, выполнение мешалки в виде цилиндрической пружины 13 и жесткое закрепление на одном конце внутри нее цилиндра 14, имеющего наружный диаметр d₂, равный внутреннему диаметру d₁ витков цилиндрической пружины 13, а также прикрепление свободного конца цилиндра 14 к вертикальной пластине 15 и присоединение последней с помощью разъемного соединения к втулке 17 позволяют обеспечить при вращении мешалки в жидкости вибрацию витков цилиндрической пружины 13, что приводит к образованию вихрей, способствующих микроперемешиванию, интенсификации гидродинамических, тепло- и массообменных процессов в перемешиваемой жидкости, уменьшению необходимого времени перемешивания, а значит, увеличению производительности.

Claims

Смеситель, состоящий из емкости, вала с мешалкой, теплообменной рубашки и цилиндрической пружины, отличающийся тем, что мешалка состоит из закрепленной на валу втулки, к которой посредством разъемного соединения присоединены вертикальные пластины, к каждой из которых крепится цилиндр, имеющий наружный диаметр, равный внутреннему диаметру витков жестко соединенной с ним цилиндрической пружины.