RU2572330C1

RU2572330C1 - Rector with multi-row mixers for treatment of fluid media

Info

Publication number: RU2572330C1
Application number: RU2014140893/05A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Сидоров; Сергей Николаевич Черпицкий
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2016-01-10

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: reactor comprises a vertical body with nozzles for input of initial components and output of finished goods, helical reflecting elements, a rotary central shaft with mixers. Mixers are made as horizontal discs with milling blades, on the lower mixer the milling blades are installed at both sides of the disc, the above mixers are made of discs in the form of rings, which are connected to the central shaft with the help of helical reflecting elements, and milling blades are installed on them only at the upper side of the discs, the outer diameter of the disc of each above mixer is 1.1 times more than the outer diameter of the disc of the nearest lower mixer.

EFFECT: increased efficiency of processes of mixing and dispersion of liquid materials.

4 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратам емкостного типа, предназначенным для проведения различных тепло- и массообменных процессов химической технологии, в которых требуется создание однородного поля концентраций и температур во всем объеме перемешиваемой среды при рациональных затратах мощности.The invention relates to apparatuses of a capacitive type, designed to carry out various heat and mass transfer processes of chemical technology, which require the creation of a uniform field of concentrations and temperatures in the entire volume of the mixed medium with rational expenditure of power.

Известны аппараты с многорядными мешалками (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971. - 784 с.), содержащие вертикальный корпус с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, винтовые отражательные элементы, вращающийся центральный вал с мешалками. Основным недостатком таких мешалок является то, что они не обеспечивают эффективного диспергирования смеси.Known apparatuses with multi-row mixers (Kasatkin A.G. Main processes and apparatuses of chemical technology. M: Chemistry, 1971. - 784 p.), Containing a vertical body with nozzles for inputting the initial components and outputting the finished product, screw reflective elements, rotating central shaft with mixers. The main disadvantage of such mixers is that they do not provide effective dispersion of the mixture.

Известен аппарат с перемешивающим устройством (его варианты) (Авторское свидетельство СССР №1156723, 1985), содержащий вертикальный корпус с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, вращающийся центральный вал с мешалкой, мешалка выполнена в виде горизонтального диска с фрезерными лопастями, фрезерные лопасти установлены с обеих сторон диска. Основным недостатком данной мешалки является низкая эффективность перемешивания смеси во всем объеме аппарата.A known apparatus with a mixing device (its variants) (USSR Author's Certificate No. 1156723, 1985), comprising a vertical housing with nozzles for inputting the initial components and outputting the finished product, a rotating central shaft with a mixer, a mixer made in the form of a horizontal disk with milling blades, milling the blades are mounted on both sides of the disk. The main disadvantage of this mixer is the low efficiency of mixing the mixture in the entire volume of the apparatus.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемому изобретению является реактор с многорядными мешалками для обработки жидких сред (Авторское свидетельство СССР №1666171, 1991), прототип, содержащий вертикальный корпус с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, винтовые отражательные элементы, вращающийся центральный вал с мешалками. К основным недостаткам данного реактора, применительно к приготовлению дисперсий и эмульсий, следует отнести значительные удельные энергетические затраты.The closest in design to the proposed invention is a reactor with multi-row stirrers for processing liquid media (USSR Author's Certificate No. 1666171, 1991), a prototype containing a vertical casing with nozzles for inputting the initial components and outputting the finished product, screw reflective elements, a rotating central shaft with mixers. The main disadvantages of this reactor, in relation to the preparation of dispersions and emulsions, include significant specific energy costs.

Задачей предполагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов.The objective of the proposed invention is to remedy these disadvantages, increase the efficiency of the processes of mixing and dispersion of liquid materials.

Решение указанной задачи достигается тем, что мешалки выполнены в виде горизонтальных дисков с фрезерными лопастями, на нижней мешалке фрезерные лопасти установлены с обеих сторон диска, вышерасположенные мешалки изготовлены из дисков в виде колец, которые соединены с центральным валом с помощью винтовых отражательных элементов, а фрезерные лопасти установлены на них только с верхней стороны дисков, наружный диаметр диска каждой вышерасположенной мешалки больше в 1,1 раза наружного диаметра диска ближайшей нижерасположенной мешалки.The solution to this problem is achieved by the fact that the mixers are made in the form of horizontal disks with milling blades, on the lower mixer the milling blades are mounted on both sides of the disk, the upstream mixers are made of disks in the form of rings that are connected to the central shaft by screw reflective elements, and milling the blades are mounted on them only from the upper side of the disks, the outer diameter of the disk of each upstream mixer is 1.1 times larger than the outer diameter of the disk of the nearest downstream mixer.

На фиг. 1 изображен реактор с многорядными мешалками для обработки жидких сред, общий вид; на фиг. 2 - нижняя мешалка с фрезерными лопастями с обеих сторон диска; на фиг. 3 - общий вид верхних мешалок с лопастями с верхней стороны дисков; на фиг. 4 - общий вид винтовых отражательных элементов.In FIG. 1 shows a reactor with multi-row mixers for processing liquid media, a General view; in FIG. 2 - lower mixer with milling blades on both sides of the disk; in FIG. 3 is a general view of the upper mixers with blades on the upper side of the disks; in FIG. 4 is a general view of helical reflective elements.

Реактор с многорядными мешалками для обработки жидких сред состоит из вертикального корпуса 1, который при необходимости снабжается теплообменной рубашкой 2. В нижней и верхней частях корпуса установлены патрубки 3, 4 для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта. Реактор снабжен перемешивающим устройством, состоящим из открытых быстроходных мешалок 5-8, изготовленных в виде горизонтальных дисков 9 с фрезерными лопастями 10. На нижней мешалке 5 фрезерные лопасти 10 установлены с обеих сторон диска 9. Вышерасположенные мешалки 6-8 изготовлены из дисков в виде колец, которые соединены с центральным валом с помощью винтовых отражательных элементов 11. Фрезерные лопасти 10 установлены на них только с верхней стороны дисков. Наружный диаметр диска каждой вышерасположенной мешалки больше в 1,1 раза наружного диаметра диска ближайшей нижерасположенной мешалки. Во вращательное движение центральный вал 12 с установленном на нем мешалками 5-8 приводится от электропривода 13.A reactor with multi-row mixers for processing liquid media consists of a vertical casing 1, which, if necessary, is equipped with a heat exchange jacket 2. In the lower and upper parts of the casing, pipes 3, 4 are installed for inputting the initial components and outputting the finished product. The reactor is equipped with a mixing device, consisting of open high-speed mixers 5-8, made in the form of horizontal disks 9 with milling blades 10. On the lower mixer 5, milling blades 10 are installed on both sides of the disk 9. The upstream mixers 6-8 are made of disks in the form of rings which are connected to the central shaft by screw reflective elements 11. Milling blades 10 are mounted on them only from the upper side of the disks. The outer diameter of the disk of each upstream mixer is 1.1 times greater than the outer diameter of the disk of the nearest downstream mixer. In the rotational motion, the central shaft 12 with the agitators 5-8 installed on it is driven from the electric drive 13.

Реактор с многорядными мешалками для обработки жидких сред работает следующим образом.The reactor with multi-row mixers for processing liquid media works as follows.

Через патрубок 3 поступают исходные компоненты, включается приводи, и вал 12 с мешалками 5-8 приводится во вращательное движение. Мешалки направляют жидкость в осевом и радиальном направлении и задают интенсивную циркуляцию обрабатываемой среды, обеспечивая при этом ее эффективное перемешивание и диспергирование. Выгрузка готового продукта производится через патрубок 4.The source components come through the pipe 3, the drive is turned on, and the shaft 12 with the agitators 5-8 is rotationally driven. Agitators direct the fluid axially and radially and set the circulation of the medium to be treated intensively, while ensuring its efficient mixing and dispersion. Unloading of the finished product is done through pipe 4.

Указанные преимущества предлагаемого реактора с многорядными мешалками для обработки жидких сред, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью конструктивных элементов.The indicated advantages of the proposed reactor with multi-row mixers for processing liquid media, in comparison with the known ones, are provided by a new set of structural elements.

Использование многорядных мешалок с фрезерными лопастями и винтовыми отражательными элементами позволяет значительно увеличить угловую скорость вращения центрального вала, так как предлагаемое новое техническое решение создает условия к более позднему переходу от ламинарного течения жидкости в реакторе к турбулентному. Благодаря увеличению числа оборотов вала становится возможным внесение в обрабатываемую среду большей механической энергии, обеспечивающей эффективность диспергирования и перемешивания.The use of multi-row mixers with milling blades and screw reflective elements can significantly increase the angular velocity of rotation of the central shaft, as the proposed new technical solution creates the conditions for a later transition from laminar fluid flow in the reactor to turbulent. Due to the increase in the number of revolutions of the shaft, it becomes possible to introduce more mechanical energy into the medium to be processed, which ensures the effectiveness of dispersion and mixing.

Увеличение диаметра дисков мешалок снизу вверх и размещение на дисках мешалок (кроме нижней) фрезерных лопастей только с верхней их стороны позволяет интенсифицировать восходящие потоки жидкости в пристеночной области реактора, благодаря чему в реакторе создается устойчивая воронка из обрабатываемой среды. Известно, что наилучшие результаты диспергирования достигаются в тех случаях, когда работа производится с максимальными механическими нагрузками на обрабатываемую среду без разрушения образующейся в реакторе воронки (эффект Doughnut).The increase in the diameter of the stirrer disks from the bottom up and the placement of milling blades on the disks of the stirrers (except for the bottom) only from their upper side allows intensifying the upward flows of liquid in the near-wall region of the reactor, as a result of which a stable funnel from the medium is created in the reactor. It is known that the best dispersion results are achieved when the work is performed with maximum mechanical loads on the medium being treated without breaking the funnel formed in the reactor (Doughnut effect).

Claims

A reactor with multi-row mixers for processing liquid media, comprising a vertical housing with nozzles for inputting the initial components and outputting the finished product, screw reflective elements, a rotating central shaft with mixers, characterized in that the mixers are made in the form of horizontal disks with milling blades, on the lower mixer milling blades are mounted on both sides of the disk, the upstream agitators are made of rings in the form of rings, which are connected to the central shaft using screw reflective elements nt, and milling blades are installed on them only from the upper side of the disks, the outer diameter of the disk of each upstream mixer is 1.1 times larger than the outer diameter of the disk of the nearest downstream mixer.