RU2297876C1 - Mixer-disperser - Google Patents
Mixer-disperser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297876C1 RU2297876C1 RU2005128864/15A RU2005128864A RU2297876C1 RU 2297876 C1 RU2297876 C1 RU 2297876C1 RU 2005128864/15 A RU2005128864/15 A RU 2005128864/15A RU 2005128864 A RU2005128864 A RU 2005128864A RU 2297876 C1 RU2297876 C1 RU 2297876C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- teeth
- mixer
- washer
- disks
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно энергетического и химического, и предназначено для получения тонкодисперсных стойких эмульсий. Оно может быть использовано для защиты окружающей среды путем подготовки к сжиганию не подлежащих регенерации сильнообводненных отходов нефтепродуктов. Может быть использовано также в пищевой промышленности при производстве соков, сметаны и т.д. при условии изготовления деталей из материалов, отвечающих требованиям пищевой промышленности.The invention relates to the field of mechanical engineering, mainly energy and chemical, and is intended to obtain fine stable emulsions. It can be used to protect the environment by preparing to incinerate heavily watered oil products that are not subject to regeneration. It can also be used in the food industry in the production of juices, sour cream, etc. subject to the manufacture of parts from materials that meet the requirements of the food industry.
Известны смесители-диспергаторы, предназначенные для этой цели, содержащие крыльчатку, ротор и статор конической формы, причем ротор выполнен в виде набора дисков с рабочей поверхностью зубчатой формы (Авт. св. СССР №860847, 1981 г., №611659, 1976 г.).Known dispersant mixers designed for this purpose, containing an impeller, a rotor and a stator of a conical shape, the rotor made in the form of a set of disks with a working surface of a gear shape (Aut. St. USSR No. 860847, 1981, No. 611659, 1976 )
Однако в известных смесителях-диспергаторах рабочая поверхность не позволяет достаточно эффективно измельчать высоковязкие среды с плотными включениями.However, in the known dispersant mixers, the working surface does not allow efficiently grinding highly viscous media with dense inclusions.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является смеситель-диспергатор, который содержит статор и ротор, выполненный в виде зубчатых дисков, причем зубцы имеют форму равнобедренных треугольников с основанием у диска (Авт. св. СССР №424586, 1974 г.).Of the known devices, the closest in technical essence and the achieved positive effect is a mixer-dispersant, which contains a stator and a rotor made in the form of gear discs, and the teeth are in the form of isosceles triangles with a base at the disc (Ed. St. USSR No. 424586, 1974 .).
К недостаткам этого устройства следует отнести незначительную рабочую поверхность дисков и неэффективность ее использования: измельчение смешиваемых сред осуществляется малой поверхностью, а выполнение зубца в виде равнобедренного треугольника с основанием у диска не обеспечивает максимальную силу удара при измельчении плотных включений высоковязких сред, что приводит к повышенным затратам энергии (требуется многократное пропускание смеси через устройство).The disadvantages of this device include the insignificant working surface of the disks and the inefficiency of its use: grinding of the mixed media is carried out by a small surface, and the tooth in the form of an isosceles triangle with a base at the disk does not provide maximum impact force when grinding dense inclusions of highly viscous media, which leads to increased costs energy (requires multiple transmission of the mixture through the device).
Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение качества смешиваемых сред и уменьшение затрат энергии.The technical problem solved by this invention is to improve the quality of the mixed media and reduce energy costs.
Техническая задача достигается тем, что в смесителе-диспергаторе, содержащем крыльчатку, статор и конусообразный ротор, выполненный в виде набора зубчатых дисков, между которыми установлены промежуточные диски, рабочая поверхность зуба диска направлена в сторону вращения и лежит в плоскости, проходящей через ось диска, при этом на боковой поверхности зубчатого диска, примыкающего к крыльчатке, со стороны входа обрабатываемой среды установлена рифленая шайба с рифлениями в виде прямоугольного треугольника.The technical problem is achieved by the fact that in the mixer-disperser containing the impeller, the stator and the cone-shaped rotor, made in the form of a set of gear disks, between which the intermediate disks are installed, the working surface of the tooth of the disk is directed in the direction of rotation and lies in a plane passing through the axis of the disk at the same time, on the side surface of the gear disk adjacent to the impeller, from the input side of the medium to be processed, a corrugated washer with corrugations in the form of a rectangular triangle is installed.
Зубья зубчатого диска отогнуты от плоскости диска на угол 20-40°, причем каждый последующий зуб отогнут в сторону, противоположную предыдущему.The teeth of the toothed disk are bent from the plane of the disk by an angle of 20-40 °, and each subsequent tooth is bent to the side opposite to the previous one.
Каждый диск выполнен в виде двух пластин, зубья каждой из которых отогнуты в противоположные стороны.Each disk is made in the form of two plates, the teeth of each of which are bent in opposite directions.
Зубья одной пластины диска смещены по отношению к зубьям другой пластины на половину шага между зубьями.The teeth of one plate of the disk are offset with respect to the teeth of the other plate by half a step between the teeth.
Рабочая поверхность каждого рифления составляет угол 90° с поверхностью шайбы, а высота их составляет не более половины толщины шайбы, при этом рифления выполнены по радиусу, проходящему через ось вращения диска.The working surface of each corrugation is an angle of 90 ° with the surface of the washer, and their height is not more than half the thickness of the washer, while the corrugations are made along the radius passing through the axis of rotation of the disk.
Наружный диаметр рифленой шайбы равен диаметру, на котором расположено основание зуба зубчатого диска, а внутренний диаметр шайбы равен наружному диаметру промежуточного диска.The outer diameter of the grooved washer is equal to the diameter on which the tooth base of the gear disc is located, and the inner diameter of the washer is equal to the outer diameter of the intermediate disc.
Авторам не известны технические решения, имеющие признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого решения.The authors are not aware of technical solutions having features similar to the distinguishing features of the proposed solution.
На фиг.1 изображен смеситель-диспергатор в разрезе, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (диск плоский); на фиг.3 - вариант выполнения смесителя-диспергатора (зубья отогнуты от плоскости диска); на фиг.4 - общий вид смесителя-диспергатора с дисками в виде двух пластин; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.4 (зубья обеих пластин диска установлены идентично с шагом t между зубьями); на фиг.6 - вариант выполнения (зубья одной пластины диска смещены по отношению к зубьям другой пластины на величину t/2 - половину шага между зубьями); на фиг.7 - вид по стрелке В на фиг.3; на фиг.8 - вид по стрелке Г на фиг.6; на фиг.9 - сечение Е-Е смесителя-диспергатора (рифленая шайба); на фиг.10 - сечение К-К рифленой шайбы (сечение развернуто).In Fig.1 shows a mixer-dispersant in the context, a General view; figure 2 is a section aa in figure 1 (flat disk); figure 3 is an embodiment of a mixer-dispersant (the teeth are bent from the plane of the disk); figure 4 - General view of the mixer-dispersant with disks in the form of two plates; figure 5 is a section bB in figure 4 (the teeth of both plates of the disk are installed identically with a step t between the teeth); 6 is an embodiment (the teeth of one plate of the disk are offset relative to the teeth of the other plate by t / 2 - half the pitch between the teeth); Fig.7 is a view along arrow B in Fig.3; in Fig.8 is a view along arrow G in Fig.6; figure 9 is a cross-section EE of the mixer-dispersant (corrugated washer); figure 10 is a section KK corrugated washers (section deployed).
Смеситель-диспергатор (см. фиг.1, 2) состоит из статора 1, набора дисков 2 с зубьями 3 и установленных между ними промежуточных дисков 4 и крыльчатки 5. Набор дисков 2 и 4 и крыльчатка 5 установлены на валу 6. Входная часть статора содержит приемные штуцера 7, а выходная - выходной патрубок 8. Вал ротора вращается в подшипниках 9. Диски 2 образуют конический ротор 10. Рабочая поверхность 11 зубьев 3 направлена в сторону вращения и лежит в плоскости S, проходящей через ось диска 2. Рифленая шайба 12 установлена на боковой поверхности рабочего диска, примыкающего к крыльчатке 5 через промежуточный диск 4.The mixer-dispersant (see Fig. 1, 2) consists of a
Диски могут быть выполнены плоскими, как представлено на фиг.3, 7, зубья 3 на дисках отогнуты от плоскости на угол 20-40°, причем каждый последующий зуб отогнут в сторону, противоположную предыдущему.Disks can be made flat, as shown in figure 3, 7, the
На фиг.4 показан такой же, как и на фиг.1 (обозначения идентичны), смеситель-диспергатор, однако каждый диск выполнен из двух пластин 13. Здесь диски могут быть выполнены таким образом, что зубья обеих пластин 13 диска 2 или отогнуты в противоположные стороны (см. фиг.5), или (см. фиг.6) зубья 3 обеих пластин 13 диска 2 также отогнуты в противоположные стороны, но зубья 3 одной пластины 13 диска 2 смещены по отношению к зубьям 3 второй пластины 13 на половину шага t/2. На фиг.9 и 10 показано расположение рифленой шайбы 12 на диске 2.Figure 4 shows the same as in figure 1 (the identifiers are identical), the mixer-dispersant, however, each disk is made of two
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Через штуцера 7 в смеситель-диспергатор подаются подвергаемые смешению и измельчению среды. Проходя через смеситель посредством зубьев 3, среды перемешиваются, крупные включения разбиваются в мелкие, а затем по мере продвижения к выходу измельчаются до микронных размеров. Качественному измельчению способствует то, что рабочая поверхность 11 зубьев 3 лежит в плоскости S, проходящей через ось вращения диска, а в этом случае плотные включения высоковязких сред разбиваются с наибольшей силой и эффективностью. Кроме измельчения эмульсии за счет зубчатых выступов, происходит и значительное измельчение среды за счет ударного эффекта от выступов рифлений шайб 12, поскольку рабочая поверхность рифлений выполнена по радиусу, проходящему через ось вращения диска (удар максимален по силе). Одновременно часть жидкости движется по рифлениям от центра к периферии за счет центробежных сил, т.е. рифления обеспечивают насосный эффект (производительность устройства растет). Выход эмульсии осуществляется через выходной патрубок 8.Through the
Качественная картина смешения и диспергирования сред наблюдалась на модельной экспериментальной установке с приводом от электродвигателя постоянного тока с изменением числа оборотов. Статор экспериментального смесителя-диспергатора выполнен из оргстекла (прозрачный). Для наблюдения за течением сред использовался стробоскоп СШ-2. Проведенные наблюдения показали, что в смесителе-диспергаторе с дисками, зубья которых выполнены таким образом, что их рабочая поверхность лежит в плоскости, проходящей через ось вращения диска, и направлена в сторону вращения, кавитационный эффект возникает значительно раньше, чем при вращении ротора этого устройства в противоположную сторону или в смесителе-диспергаторе с дисками, зубья которых выполнены в виде равнобедренного треугольника с основанием у диска. Проведенные наблюдения показали также, что при отклонении зубьев от плоскости дисков объем подвергаемой обработке на зубьях среды увеличивается (в определенном диапазоне углов отклонения зубьев).A qualitative picture of the mixing and dispersion of media was observed on a model experimental setup driven by a direct current electric motor with a change in the number of revolutions. The stator of the experimental mixer-dispersant is made of plexiglass (transparent). To monitor the course of the media, an SSH-2 strobe was used. The observations showed that in a mixer-disperser with disks whose teeth are made in such a way that their working surface lies in a plane passing through the axis of rotation of the disk and is directed in the direction of rotation, the cavitation effect occurs much earlier than when the rotor of this device rotates in the opposite direction or in a mixer-disperser with disks, the teeth of which are made in the form of an isosceles triangle with a base at the disk. The observations also showed that when the teeth deviate from the plane of the disks, the volume of the medium to be treated on the teeth increases (in a certain range of tooth deflection angles).
Характеристики предлагаемого объекта определялись на заводском испытательном стенде. Сопоставление их проводилось с характеристиками базового объекта, в качестве которого использовался выпускаемый предприятием ОРИОНТ НПО «Силава» (г.Рига) «Роторный эмульсатор» (ТУ 56-27-005-87), зубья дисков которого выполнены как у прототипа. На стенде определялись (известным способом) затрачиваемая мощность при обработке смешиваемых сред (мазут 40+20% воды), а также качество эмульсии при одно- и двукратной обработке среды в смесителе-диспергаторе. Определение качества эмульсии производилось на микроскопе Мби-1 в проходящем свете по величине глобул воды в эмульсии.The characteristics of the proposed facility were determined at the factory test bench. Their comparison was carried out with the characteristics of the base facility, which was used by the Rotava Emulsifier (TU 56-27-005-87) manufactured by ORIONT NPO Silava (Riga), the teeth of the disks of which are made as in the prototype. At the stand, the power consumed when processing mixed media (fuel oil 40 + 20% water), as well as the quality of the emulsion during single and double processing of the medium in a dispersing mixer, were determined (in a known manner). Determination of the quality of the emulsion was carried out on an MBI-1 microscope in transmitted light according to the size of the water globules in the emulsion.
Известно, что при размере капель воды в эмульсии более 10 мкм резко возрастает износ топливной аппаратуры, и нарушения в работе топливной аппаратуры (износ, коррозия) исключаются при размере капель воды в эмульсии менее 5 мкм.It is known that when the size of the water droplets in the emulsion is more than 10 μm, the wear of the fuel equipment increases sharply, and disturbances in the operation of the fuel equipment (wear, corrosion) are excluded when the size of the water droplets in the emulsion is less than 5 μm.
Пример 1. Производилось смешивание сред (мазут 40+20% воды) в роторном эмульсаторе (базовый объект) и в смесителе-диспергаторе (предлагаемый объект) при одно- и двукратной циркуляции, причем в смесителе-диспергаторе установлены диски с зубьями, выполненными таким образом, что их рабочая поверхность лежит в плоскости, проходящей через ось вращения диска; вращение диска ротора производилось таким образом, чтобы рабочая поверхность зубьев была направлена в сторону вращения, а также в противоположном направлении. Известным способом (измерялись сила тока и напряжение на электродвигатель) определялись затраты энергии на приготовление эмульсии и ее качество по величине глобул воды и эмульсии. Результаты сведены в таблицу 1.Example 1. The media were mixed (fuel oil 40 + 20% water) in a rotary emulsifier (base object) and in a mixer-disperser (proposed object) with one and two times circulation, and in the mixer-disperser disks with teeth made in such a way are installed that their working surface lies in a plane passing through the axis of rotation of the disk; the rotation of the rotor disk was carried out so that the working surface of the teeth was directed in the direction of rotation, as well as in the opposite direction. In a known manner (measured current and voltage on an electric motor), the energy costs for preparing the emulsion and its quality were determined by the size of the globules of water and emulsion. The results are summarized in table 1.
Как видно из таблицы, для приготовления качественной эмульсии в заявляемом объекте (поверхность зуба направлена в сторону вращения) достаточно однократной обработки смешиваемых сред, т.е. затраты энергии уменьшены приблизительно на 50%, при этом качество эмульсии (по среднему размеру капель) выросло в два раза.As can be seen from the table, for the preparation of a high-quality emulsion in the claimed object (the tooth surface is directed in the direction of rotation), a single treatment of the mixed media is sufficient, i.e. energy costs are reduced by approximately 50%, while the quality of the emulsion (by the average droplet size) has doubled.
Пример 2. В предлагаемом смесителе-диспергаторе установлены диски, зубья которых выполнены таким образом, что их рабочая поверхность лежит в плоскости, проходящей через ось вращения диска. В наборе дисков зубья отгибались от плоскости диска на угол от 0° до 50°, причем каждый последующий зуб отогнут в сторону, противоположную предыдущему. Определялось качество эмульсии. Результаты сведены в таблицу 2.Example 2. In the proposed mixer-dispersant installed disks, the teeth of which are made in such a way that their working surface lies in a plane passing through the axis of rotation of the disk. In the set of discs, the teeth bent from the plane of the disc by an angle from 0 ° to 50 °, with each subsequent tooth bent to the side opposite to the previous one. The quality of the emulsion was determined. The results are summarized in table 2.
Как видно из таблицы, наиболее качественная эмульсия получается при обработке смешиваемых сред с дисками, зубья которых отклонены от плоскости диска на 20-40°: более 90% эмульсии менее 5 мкм, причем количество эмульсии менее 1 мкм увеличилось на 5-25% по сравнению с неотклоненными зубьями.As can be seen from the table, the highest quality emulsion is obtained when processing mixed media with disks whose teeth are 20-40 ° deflected from the plane of the disk: more than 90% of the emulsion is less than 5 microns, and the amount of emulsion less than 1 micron is increased by 5-25% compared to with not deflected teeth.
Пример 3. В предлагаемом смесителе-диспергаторе установлены диски, зубья которых отклонены на угол 30°, причем каждый последующий зуб отогнут в сторону, противоположную предыдущему - случай I, диски выполнены в виде двух пластин, зубья каждой из которых отведены в противоположные стороны на угол 30° - случай II; диски выполнены в виде двух пластин, зубья каждой из которых отведены в противоположные стороны на угол 30°, но зубья одной пластины диска смещены по отношению к зубьям второй пластины на половину шага между зубьями - случай III. Определялось качество эмульсии. Результаты сведены в таблицу 3.Example 3. In the proposed mixer-disperser disks are installed, the teeth of which are deflected by an angle of 30 °, and each subsequent tooth is bent to the side opposite to the previous one - case I, the disks are made in the form of two plates, the teeth of each of which are angled in opposite directions 30 ° - case II; the disks are made in the form of two plates, the teeth of each of which are diverted in opposite directions by an angle of 30 °, but the teeth of one plate of the disk are offset with respect to the teeth of the second plate by half a step between the teeth - case III. The quality of the emulsion was determined. The results are summarized in table 3.
Как видно из таблицы, выполнение диска из двух пластин с отогнутыми зубьями повышает качество эмульсии; одновременно это упрощает технологию изготовления дисков (например, изготовление штамповкой).As can be seen from the table, the implementation of the disk of two plates with bent teeth improves the quality of the emulsion; at the same time, it simplifies disc manufacturing technology (for example, stamping).
Пример 4. Производилось смешивание сред (мазут 40+20% воды) в смесителе-диспергаторе (заявляемый объект без рифленых шайб) и в смесителе-диспергаторе (заявляемый объект с рифлеными шайбами) при двукратной циркуляции.Example 4. The medium was mixed (fuel oil 40 + 20% water) in a mixer-dispersant (the inventive object without corrugated washers) and in a mixer-dispersant (the claimed object with corrugated washers) with double circulation.
Измерялись сила тока и напряжение на электродвигателе, определялись затраты энергии на приготовление эмульсии и ее качество по величине глобул воды в эмульсии. Производительность определялась объемным методом. Результаты сведены в таблицу 4.The current strength and voltage on the electric motor were measured, the energy costs for preparing the emulsion and its quality were determined by the size of the water globules in the emulsion. Productivity was determined by the volumetric method. The results are summarized in table 4.
Как видно из таблицы, при использовании рифленых шайб у заявляемого объекта незначительно увеличилась затрачиваемая мощность, сохранилось то же высокое качество, но увеличилась производительность (увеличение производительности почти на 16%).As can be seen from the table, when using corrugated washers, the claimed facility slightly increased the consumed power, the same high quality was preserved, but productivity increased (productivity increase by almost 16%).
Предлагаемый смеситель-диспергатор по сравнению с прототипом является более экономичным (уменьшаются затраты энергии почти на 50%) и обеспечивает более качественную эмульсию (средний размер капель уменьшился более чем в два раза) за счет оптимальной формы зубьев, их рационального расположения и использования рифленой шайбы.The proposed mixer-dispersant in comparison with the prototype is more economical (energy costs are reduced by almost 50%) and provides a better emulsion (average droplet size has decreased by more than two times) due to the optimal shape of the teeth, their rational location and the use of a corrugated washer.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005128864/15A RU2297876C1 (en) | 2005-09-19 | 2005-09-19 | Mixer-disperser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005128864/15A RU2297876C1 (en) | 2005-09-19 | 2005-09-19 | Mixer-disperser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2297876C1 true RU2297876C1 (en) | 2007-04-27 |
Family
ID=38106856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005128864/15A RU2297876C1 (en) | 2005-09-19 | 2005-09-19 | Mixer-disperser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2297876C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594425C1 (en) * | 2015-06-09 | 2016-08-20 | Александр Алексеевич Поляков | Hydrodynamic cavitation disperser |
| RU2686213C1 (en) * | 2018-08-24 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" | Dispersant |
-
2005
- 2005-09-19 RU RU2005128864/15A patent/RU2297876C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594425C1 (en) * | 2015-06-09 | 2016-08-20 | Александр Алексеевич Поляков | Hydrodynamic cavitation disperser |
| RU2686213C1 (en) * | 2018-08-24 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" | Dispersant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4444510A (en) | Stirrer, having substantially triangular, radial blades, rising toward the circumference | |
| DE69111712T2 (en) | FLUID FLOW GENERATING DEVICE AND RELATED PRODUCTION METHOD. | |
| US5375926A (en) | Apparatus for mixing and dispensing fluid by flutter of vibrating vanes | |
| RU2674953C2 (en) | Rotor and mixing device | |
| EP2151276A1 (en) | Stirring device | |
| EP3288674B1 (en) | Stirring device | |
| RU2297876C1 (en) | Mixer-disperser | |
| US9782734B2 (en) | Integrated rotary mixer and disperser head | |
| WO2014189479A1 (en) | Hydropercussion cavitation reactor | |
| RU2152819C1 (en) | Rotary pulsating apparatus | |
| RU2342985C1 (en) | Mixing device for liquids with different viscosity | |
| RU2720776C1 (en) | Rotor disperser | |
| RU2156648C1 (en) | Rotary disperser | |
| RU2253506C1 (en) | Propeller mixer for stirring of liquid mediums | |
| CN112426950B (en) | Colostrum unit, high-viscosity material continuous fine emulsification device and emulsification method thereof | |
| LV13592B (en) | Mixer-homogenizer | |
| RU81102U1 (en) | COLLOIDAL MILL | |
| RU2429066C1 (en) | Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium | |
| RU2146967C1 (en) | Rotary pulsation acoustic apparatus (versions) | |
| CN217016193U (en) | High shear machine with cavitation effect | |
| CN218107351U (en) | Stator and rotor shearing mechanism | |
| WO2012005631A2 (en) | Hydrodynamic reactor | |
| RU1773466C (en) | Emulsifier | |
| RU2255797C1 (en) | Device for hydrodynamic treatment of liquid | |
| RU2600049C1 (en) | Rotary hydrodynamic apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090920 |