RU2087184C1

RU2087184C1 - Mixer

Info

Publication number: RU2087184C1
Application number: RU94007068A
Authority: RU
Inventors: А.Ш. Беркович; А.Б. Иванов; М.Е. Иванов; В.М. Олевский; М.К. Рустамбеков; В.В. Рябов
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: mixing of various substances, for example, several loose materials or loose materials with liquid, applicable in chemical, food and other branches of industry. SUBSTANCE: the mixer uses inlet connections for substances to be mixed installed coaxially in the body axis one above the other, each inlet connection is furnished with a flow dissector. The flow dissector of the higher connection forms a protective hood for the connection positioned below. Devices regulating the substance flows are installed inside the inlet connections, and a priming device is installed inside the finished product outlet connection. EFFECT: improved design. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области смешивания различных веществ, преимущественно для смешивания сыпучих материалов или сыпучих материалов с жидкостью и может быть использовано в химической, пищевой и фармацевтической промышленности. The invention relates to the field of mixing various substances, mainly for mixing bulk materials or bulk materials with a liquid and can be used in the chemical, food and pharmaceutical industries.

Известен аппарат для смешивания веществ, находящихся в различных фазовых состояниях, содержащий вертикальный корпус, выполненный из цилиндрических и конических элементов, образующих три зоны аппарата, которые различаются по назначению, Верхняя зона аппарата предназначена для ввода смешиваемых веществ и имеет два входных патрубка для подачи этих веществ. Один из патрубков установлен тангенциально к оси корпуса аппарата, а второй коаксиально. Средняя зона аппарата является камерой смешивания, где происходит в струйном режиме взаимное проникновение одного вещества в среду другого вещества с образованием смеси. Нижняя зона аппарата предназначена для сбора смеси веществ и имеет патрубок для выгрузки готового продукта. Корпус аппарата снабжен патрубком для отвода образующихся примесей газовой фазы [1]
Недостатками этого аппарата являются большие энергозатраты на смешивание, осуществляемое, главным образом, в результате образования закрученного потока смешиваемых веществ, и повышенная неоднородность смеси, образующаяся в результате сегрегации частиц вещества в поле центробежных сил от закрученного потока. Кроме того, за счет использования закрученных потоков смешиваемых сыпучих веществ, в них образуются повышенные относительные скорости движения частиц, приводящие к истиранию материалов и пылеобразованию.A known apparatus for mixing substances in different phase states, containing a vertical housing made of cylindrical and conical elements forming three zones of the apparatus, which differ in purpose, the upper zone of the apparatus is designed to enter the mixed substances and has two inlet pipes for supplying these substances . One of the nozzles is installed tangentially to the axis of the apparatus body, and the second is coaxial. The middle zone of the apparatus is a mixing chamber, where in the jet mode the mutual penetration of one substance into the medium of another substance occurs with the formation of a mixture. The lower zone of the apparatus is designed to collect a mixture of substances and has a pipe for unloading the finished product. The casing of the apparatus is equipped with a pipe for removing the resulting gas phase impurities [1]
The disadvantages of this apparatus are the high energy consumption for mixing, carried out mainly as a result of the formation of a swirling flow of mixed substances, and increased heterogeneity of the mixture resulting from the segregation of particles of matter in the field of centrifugal forces from the swirling flow. In addition, due to the use of swirling flows of mixed bulk solids, increased relative particle velocities are formed in them, leading to abrasion of materials and dust formation.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аппарат для смешивания сыпучего материала с жидкостью, содержащий вертикальный корпус, выполненный из цилиндрических и конических элементов, образующих три, различающиеся по назначению, зоны аппарата. Closest to the invention in technical essence and the achieved result is an apparatus for mixing granular material with a liquid, comprising a vertical body made of cylindrical and conical elements forming three zones of the apparatus that differ in purpose.

Верхняя зона аппарата предназначена для ввода смешиваемых веществ и снабжена для этого двумя присоединенными входными патрубками, один из которых установлен тангенциально к оси корпуса аппарата, а второй коаксиально. Непосредственно у выходного отверстия коаксиально расположенного патрубка установлен рассекатель потока, подаваемого на смешивание вещества, обеспечивающий дробление потока этого вещества на части. The upper zone of the apparatus is designed to introduce mixed substances and is equipped for this with two connected inlet pipes, one of which is installed tangentially to the axis of the apparatus body, and the second coaxially. Directly at the outlet of the coaxially located nozzle is installed a flow divider supplied to the mixing of the substance, which ensures crushing of the flow of this substance into parts.

Средняя зона корпуса аппарата является камерой смешивания, где в струйном режиме происходит взаимное проникновение одного вещества в среду другого. The middle zone of the apparatus body is a mixing chamber, where in the jet mode there is a mutual penetration of one substance into the environment of another.

Нижняя зона аппарата предназначена для сбора образующейся смеси веществ и имеет патрубок для выгрузки готового продукта. The lower zone of the apparatus is designed to collect the resulting mixture of substances and has a pipe for unloading the finished product.

Тангенциально установленный входной патрубок создает условие подачи одного из смешиваемых веществ по касательной к корпусу аппарата, за счет чего в поле центробежных сил образуются закрученные потоки смешиваемых веществ. Под воздействием этих сил создается условие осаждения смешиваемых веществ на боковую поверхность аппарата, сопровождающееся сегрегацией и истиранием сыпучих материалов с образованием пыли [2]
Недостатками описанного аппарата смешивания являются повышенная неоднородность смеси и большие энергозатраты на процесс смешивания, обусловленные расположением входных патрубков и образованием закрученных потоков смешиваемых веществ.The tangentially installed inlet pipe creates a condition for supplying one of the mixed substances tangentially to the apparatus body, due to which swirling flows of mixed substances are formed in the field of centrifugal forces. Under the influence of these forces, a condition is created for the deposition of mixed substances on the side surface of the apparatus, accompanied by segregation and abrasion of bulk materials with the formation of dust [2]
The disadvantages of the described mixing apparatus are increased heterogeneity of the mixture and high energy consumption for the mixing process, due to the location of the inlet pipes and the formation of swirling flows of mixed substances.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса смешивания, выражающееся в получении однородной смеси веществ при повышении экономичности процесса. The objective of the invention is to increase the efficiency of the mixing process, expressed in obtaining a homogeneous mixture of substances while increasing the efficiency of the process.

Это достигается тем, что используется аппарат смешивания сыпучих материалов или сыпучих материалов с жидкостью, содержащий вертикальный корпус, собранный из цилиндрических и конических элементов, образующих три, различающиеся по функциональному назначению зоны аппарата. This is achieved by the use of a device for mixing bulk materials or bulk materials with a liquid, containing a vertical body assembled from cylindrical and conical elements, forming three, differing in the functional purpose of the zone of the apparatus.

Верхняя зона аппарата предназначена для ввода смешиваемых веществ и снабжена для этого входными патрубками. The upper zone of the apparatus is designed to introduce mixed substances and is equipped with inlet pipes for this.

Средняя зона аппарата является камерой смешивания, где происходит взаимное проникновение частей одного вещества в среду, разделенного на части другого вещества в струйном режиме с образованием смеси. The middle zone of the apparatus is a mixing chamber, where the mutual penetration of parts of one substance into the medium occurs, divided into parts of another substance in a jet mode with the formation of a mixture.

Нижняя зона аппарата предназначена для сбора полученной смеси веществ и имеет патрубок для выгрузки готовой смеси. The lower zone of the apparatus is designed to collect the resulting mixture of substances and has a pipe for unloading the finished mixture.

Корпус аппарата снабжен патрубком для отвода образующихся при смешивании газовых выделений. Для дробления смешиваемых веществ на части входные патрубки, установленные в верхней зоне аппарата, снабжены, присоединенными к каждому патрубку, рассекателями потоков, подаваемых на смешивание, веществ. The casing of the apparatus is equipped with a pipe for the discharge of gas emissions formed during mixing. For crushing the mixed substances into parts, the inlet nozzles installed in the upper zone of the apparatus are equipped with flow dividers connected to each nozzle and splitters for mixing the substances.

В предлагаемом аппарате смешивания патрубки ввода смешиваемых веществ установлены коаксиально по оси корпуса аппарата, один над другим, каждый со своим рассекателем потока. In the proposed mixing apparatus, the input pipes of the mixed substances are mounted coaxially along the axis of the apparatus body, one above the other, each with its own flow divider.

Количество входных патрубков и рассекателей потоков соответствует количеству смешиваемых веществ, которых может быть два, три и более. The number of inlet pipes and flow dividers corresponds to the number of mixed substances, which may be two, three or more.

Рассекатель потока вышестоящего патрубка образует защитный зонт для патрубка, расположенного ниже, что создает защиту от попадания потока верхнего вещества в поток нижнего вещества непосредственно у нижестоящего патрубка. Внутри входных патрубков установлены устройства, регулирующие потоки подаваемых на смешивание веществ, натекающих на рассекатели потоков и, таким образом, обеспечивающие равномерное распределение смешиваемых веществ в объеме камеры смешивания. The flow divider of the upstream pipe forms a protective umbrella for the pipe located below, which protects against the flow of the upper substance into the flow of the lower substance directly at the lower pipe. Inside the inlet pipes, devices are installed that regulate the flows of substances supplied to the mixing flowing into the flow dividers and, thus, ensuring a uniform distribution of the mixed substances in the volume of the mixing chamber.

Внутри патрубка для выгрузки готовой смеси веществ установлено подпорное устройство, регулирующее выход готового продукта из аппарата смешивания. Inside the pipe for unloading the finished mixture of substances installed retaining device that regulates the output of the finished product from the mixing apparatus.

Рассекатели потоков, подпорные устройства, установленные во входных патрубках, и подпорное устройство, установленное внутри патрубка для выгрузки готовой смеси, образуют комплект съемных и заменяемых узлов и деталей, которые подбираются в зависимости от физических характеристик смешиваемых веществ и смеси, а также от их количественных соотношений. Flow dividers, retaining devices installed in the inlet nozzles, and a retaining device installed inside the nozzle for unloading the finished mixture form a set of removable and replaceable assemblies and parts that are selected depending on the physical characteristics of the mixed substances and mixture, as well as on their quantitative ratios .

В аппарате смешивания для дробления на части потока жидкости в качестве рассекателя потока, как вариант, используется форсунка. In the mixing apparatus, a nozzle is used as a flow divider for crushing into parts of the fluid stream, as an option.

На фиг. 1 и 2 показаны примеры конструкции аппарата смешивания по изобретению. In FIG. 1 and 2 show examples of the construction of a mixing apparatus according to the invention.

Аппарат, показанный на фиг. 1, содержит вертикальный корпус 1, собранный из цилиндрических и конических элементов, верхняя часть корпуса 1 образует зону 3 для ввода смешиваемых веществ и имеет два присоединенных входных патрубка 5 и 9, которые установлены коаксиально к оси корпуса аппарата 1, при этом патрубок 5 установлен над патрубком 9, патрубки 5 и 9 оканчиваются рассекателями потоков 4 и 11, которые имеют форму конуса, закрепленного по оси каждого патрубка и своим острием направленного против потока, подаваемого на смешивание вещества; патрубок 9 установлен под рассекателем потока 4, принадлежащим верхнему патрубку 5, вследствие чего рассекатель потока 4 выполняет роль защитного зонта для патрубка 9. Внутри патрубков 5 и 9 установлены подпорные устройства 6 и 10, представляющие собой подпорные шайбы, положение которых может изменяться, например, для центрирования потоков. Подпорные устройства 6 и 10 съемные и, при необходимости, заменяются на другие, соответствующие производительности аппарата смешивания и физическим характеристикам смешиваемых веществ. Патрубки 5 и 9 соединены трубопроводами 7 и 8 для подачи смешиваемых веществ в аппарат смешивания. The apparatus shown in FIG. 1, contains a vertical housing 1, assembled from cylindrical and conical elements, the upper part of the housing 1 forms a zone 3 for input of mixed substances and has two connected inlet pipes 5 and 9, which are installed coaxially to the axis of the apparatus 1, while the pipe 5 is mounted above pipe 9, pipes 5 and 9 end with flow dividers 4 and 11, which have the shape of a cone, fixed along the axis of each pipe and with its tip directed against the flow supplied to the mixing of the substance; a pipe 9 is installed under the flow divider 4 belonging to the upper nozzle 5, as a result of which the flow divider 4 acts as a protective umbrella for the nozzle 9. Inside the nozzles 5 and 9, retaining devices 6 and 10 are installed, which are retaining washers, the position of which can be changed, for example, to center the flows. Retaining devices 6 and 10 are removable and, if necessary, are replaced with other ones corresponding to the performance of the mixing apparatus and the physical characteristics of the substances being mixed. The nozzles 5 and 9 are connected by pipelines 7 and 8 for feeding the mixed substances into the mixing apparatus.

Средняя часть корпуса аппарата 1 образует камеру смешивания 2, в которой осуществляется процесс смешивания. The middle part of the body of the apparatus 1 forms a mixing chamber 2, in which the mixing process is carried out.

Нижняя часть аппарата является зоной 12 для сбора полученной смеси веществ. Она выполнена в форме усеченного конуса, нижнее основание которого заканчивается патрубком 16 для выгрузки готовой смеси. Внутри патрубка 16 имеется подпорное устройство 17, регулирующее выход готового продукта из аппарата смешивания. The lower part of the apparatus is zone 12 for collecting the resulting mixture of substances. It is made in the form of a truncated cone, the lower base of which ends with a pipe 16 for unloading the finished mixture. Inside the pipe 16 there is a retaining device 17 that controls the output of the finished product from the mixing apparatus.

К боковой поверхности аппарата смешивания 1 присоединен патрубок 14, который сверху закрыт козырьком 15 и соединен с трубопроводом 13. Этот патрубок служит для отвода газовых выделений, образующихся в процессе смешивания. A pipe 14 is attached to the side surface of the mixing apparatus 1, which is closed by a visor 15 on top and connected to the pipe 13. This pipe is used to divert the gas emissions formed during the mixing process.

На фиг. 2 показан аппарат смешивания, в котором для диспергирования на капли жидкости в качестве рассекателя потока жидкости используется форсунка 11. In FIG. 2 shows a mixing apparatus in which a nozzle 11 is used as a liquid flow divider to disperse into liquid droplets.

Описанный на фиг. 1 и 2, аппарат смешивания двух веществ работает следующим образом. Described in FIG. 1 and 2, the apparatus for mixing two substances works as follows.

По трубопроводам 7 и 8 к входным патрубкам 5 и 9, расположенным в верхней зоне 3 аппарата смешивания 1, поступают на смешивание исходные вещества. Внутри патрубков 5 и 9 потоки веществ проходят подпорные устройства 6 и 10 и после них, строго по центру, натекают на конические поверхности рассекателей потоков 4 и 11, образуют на боковых поверхностях рассекателей тонкие слои (пленки) веществ, которые затем дробятся на части (отдельные струи) при свободном течении, под действием силы тяжести, внутри аппарата 1, в средней его зоне 2. Частицы веществ при движении в этой зоне свободно в разреженном потоке перемешиваются, при этом процесс смешивания может сопровождаться теплообменом и химическим взаимодействием. Through pipelines 7 and 8 to the inlet pipes 5 and 9 located in the upper zone 3 of the mixing apparatus 1, the starting materials are fed to the mixing. Inside the nozzles 5 and 9, the substance flows pass the retaining devices 6 and 10 and after them, strictly in the center, flow onto the conical surfaces of the flow dividers 4 and 11, form thin layers (films) of substances on the lateral surfaces of the dividers, which are then crushed into parts (separate jets) during free flow, under the action of gravity, inside the apparatus 1, in its middle zone 2. Particles of substances, when moving in this zone, are freely mixed in a rarefied stream, while the mixing process can be accompanied by heat exchange and chemical Interaction of.

Образовавшаяся смесь веществ собирается в нижней зоне аппарата 12 и через выходной патрубок 16, подпорное устройство 17 выводится из аппарата 1. При этом выход готовой смеси регулируется положением подпорного устройства 17. The resulting mixture of substances is collected in the lower zone of the apparatus 12 and through the outlet pipe 16, the retaining device 17 is removed from the apparatus 1. The output of the finished mixture is regulated by the position of the retaining device 17.

Образующиеся в процессе смешивания газовые выделения отводятся из аппарата 1 через патрубок 14, защищенный козырьком 15. Далее газы транспортируются по трубопроводу 13 на очистку. The gas emissions formed during the mixing process are discharged from the apparatus 1 through a nozzle 14 protected by a visor 15. Next, the gases are transported through a pipe 13 for purification.

Для дробления на части жидкости в качестве рассекателя потока, как вариант, используется форсунка 11. For crushing into parts of a liquid, as an option, a nozzle 11 is used as a flow divider.

Работа аппарата смешивания иллюстрируется примерами. The operation of the mixing apparatus is illustrated by examples.

Пример 1. Example 1

Для приготовления тукосмеси из 1 т/ч. карбамида и 1 т/ч. нитроаммофоски используется аппарат смешивания диаметром 500 мм и высотой 2000 мм с входными патрубками для подачи смешиваемых веществ диаметром 100 мм и выходным патрубком диаметром 150 мм. Входные патрубки снабжены подпорными устройствами в виде шайб с диаметром отверстий в них 50 мм, выходной патрубок имеет подпорное устройство с диаметром проходного отверстия 60 мм. К входным патрубкам присоединены рассекатели потоков карбамида и нитроаммофоски. Рассекатели потоков имеют форму гладкого конуса высотой 100 мм и с диаметром основания 200 мм. Карбамид подается на смешивание через верхний входной патрубок, а нитроаммофоска через нижний входной патрубок. For the preparation of fertilizer mixtures from 1 t / h. urea and 1 t / h. nitroammophoski uses a mixing apparatus with a diameter of 500 mm and a height of 2000 mm with inlet nozzles for supplying mixed substances with a diameter of 100 mm and an outlet nozzle with a diameter of 150 mm. The inlet nozzles are equipped with retaining devices in the form of washers with a hole diameter of 50 mm in them; the outlet nozzle has a retaining device with a hole diameter of 60 mm. Urea flow dividers and nitroammophoski are connected to the inlet pipes. The flow dividers are in the form of a smooth cone with a height of 100 mm and a base diameter of 200 mm. Urea is fed for mixing through the upper inlet pipe, and nitroammophoska through the lower inlet pipe.

Движение смешиваемых сыпучих материалов происходит под действием силы тяжести. Сыпучие вещества натекают на коническую поверхность рассекателей потоков и затем при отрыве от конуса дробятся на части (отдельные гранулы), которые затем при свободном падении разреженным потоком движутся внутри аппарата, образуют тукосмесь. The movement of mixed bulk materials occurs under the influence of gravity. Bulk substances flow onto the conical surface of the flow dividers and then, when separated from the cone, are crushed into parts (individual granules), which then, when freely falling by a rarefied stream, move inside the apparatus and form a fertilizer.

Тукосмесь собирается на нижнем приемном конусе аппарата и через выходной патрубок выводится для последующего использования. The mixture is collected on the lower receiving cone of the apparatus and is discharged through the outlet pipe for subsequent use.

Процесс смешивания осуществляется при достаточно разреженном движении частиц, что обеспечивает относительно свободное проникновение одного вещества в среду другого с образованием однородной смеси. При этом дополнительные затраты энергии на перемешивание отсутствуют. The mixing process is carried out with a fairly rarefied movement of particles, which ensures relatively free penetration of one substance into the environment of another with the formation of a homogeneous mixture. Moreover, there is no additional energy consumption for mixing.

Пример 2. Example 2

С целью уменьшения слеживаемости гранулированного нитрата аммония его смешивают с поверхностно-активными веществами (ПАВ). В аппарате обрабатывают 30 т/ч гранулированного нитрата аммония стандартного состава (основная фракция гранул от 1 до 4 мм составляет 95%). Количество вносимого ПАВ равно 0,1% или 30 кг/ч. In order to reduce the caking behavior of granular ammonium nitrate, it is mixed with surfactants. 30 t / h of granular ammonium nitrate of standard composition are treated in the apparatus (the main fraction of granules from 1 to 4 mm is 95%). The amount of surfactant added is 0.1% or 30 kg / h.

Аппарат для смешивания имеет диаметр 600 мм и высоту 2500 мм. Этот аппарат снабжен верхним входным патрубком диаметром 200 мм, в котором установлено подпорное устройство с проходным отверстием 100 мм. Названный входной патрубок имеет присоединенный конический рассекатель потока с высотой конуса 150 мм и диаметром основания конуса 300 мм. The mixing apparatus has a diameter of 600 mm and a height of 2500 mm. This device is equipped with an upper inlet pipe with a diameter of 200 mm, in which a retaining device with a passage opening of 100 mm is installed. The named inlet pipe has an attached conical flow divider with a cone height of 150 mm and a cone base diameter of 300 mm.

Нижний входной патрубок имеет диаметр 20 мм. В качестве рассекателя потока к нему присоединена форсунка, работа которой регулируется подпорной шайбой, установленной внутри входного патрубка. The lower inlet has a diameter of 20 mm. As a flow divider, a nozzle is attached to it, the operation of which is regulated by a thrust washer installed inside the inlet pipe.

Патрубок для выгрузки готового продукта имеет диаметр 300 мм, в нем установлено подпорное устройство с диаметром проходного отверстия 150 мм. The pipe for unloading the finished product has a diameter of 300 mm, it has a retaining device with a hole diameter of 150 mm.

В описанном аппарате поток гранулированного нитрата аммония подается через верхний входной патрубок. Масса гранулированного продукта течет по вертикальному патрубку под действием силы тяжести, проходит через отверстие подпорного устройства, натекает на конус рассекателя потока строго по центру, на поверхности конуса поток гранулированного нитрата аммония движется тонким слоем и, попадая в среднюю зону аппарата, камеру смешивания, дробится на отдельные гранулы. Гранулы движутся под действием силы тяжести сверху вниз в разреженном потоке, при этом они взаимодействуют с раствором ПАВ, диспергированным на капли форсункой, которая выполняет роль рассекателя потока жидкости. In the apparatus described, a stream of granular ammonium nitrate is supplied through an upper inlet pipe. The mass of the granular product flows along the vertical nozzle under the influence of gravity, passes through the opening of the retaining device, flows directly into the cone of the flow divider, on the cone surface the flow of granular ammonium nitrate moves in a thin layer and, falling into the middle zone of the apparatus, the mixing chamber is crushed into individual granules. Granules move under the action of gravity from top to bottom in a rarefied stream, while they interact with a surfactant solution dispersed into droplets by a nozzle, which acts as a liquid flow divider.

В результате обеспечивается хорошее взаимодействие сыпучего материала с жидкостью, достигается высокая степень равномерности обработки гранул. Процесс обработки гранулированного нитрата аммония в аппарате описанной конструкции обеспечивает 100% рассыпчатость продукта при его хранении. При обработке гранулированного нитрата аммония практически отсутствует истирание гранул. The result is a good interaction of the bulk material with a liquid, a high degree of uniformity of the processing of granules is achieved. The processing of granular ammonium nitrate in the apparatus of the described design provides 100% friability of the product during storage. When processing granular ammonium nitrate, there is practically no abrasion of the granules.

В процессе перемешивания не затрачивается дополнительная энергия. During the mixing process, no additional energy is expended.

Claims

1. Apparatus for mixing bulk materials or bulk material with a liquid, comprising a vertical body assembled from cylindrical and conical elements forming three zones of the apparatus, an upper zone for introducing mixed substances and provided with inlet nozzles, one of which has an attached divider the flow of the mixed substance, the middle zone, which is the mixing chamber, and the lower zone, designed to collect and unload the mixture of substances through the discharge pipe installed in the base apparatus, characterized in that the inlet pipes for introducing the mixed substances are installed coaxially along the axis of the apparatus body one above the other, each inlet pipe is equipped with its own flow divider and a retaining device inside the pipe, while the flow divider of the upstream pipe forms a protective umbrella for the next, lower pipe, a retaining device is installed inside the pipe for unloading the finished product.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the retaining devices in the inlet nozzles, the retaining device inside the nozzle for unloading the finished product and flow dividers form a set of removable and replaceable components and parts.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that a nozzle is used as a liquid flow divider.