RU2680503C1

RU2680503C1 - Mixer

Info

Publication number: RU2680503C1
Application number: RU2018112078A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Сидоров; Сергей Владимирович Филиппов
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-02-21

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to capacitive devices, intended for various heat and mass exchange processes of chemical technology, in which creation of homogeneous concentration and temperature field is required in the entire volume of the mixed medium at rational power consumption. Mixer contains a vertical drive shaft, a rotor with radial spokes, at the ends of which confusors are fixed in pairs coaxially into each other using longitudinal ribs, made in the form of straight circular hollow truncated cones, facing large bases in the direction of rotation. On the smaller bases of the external confusers, hollow diffusers made in the form of a Laval nozzle are mounted coaxially to them. Rear expanding part of the Laval nozzle is made of separate longitudinal elastic plates, fixed console in its narrowed part, with slit holes between the plates. Free ends of the plates are bent radially from the axis of symmetry of the nozzle, the longitudinal edges are installed between the converters along a helical line.EFFECT: invention ensures higher efficiency of mixing and dispersion of fluids.1 cl, 2 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 мешалки ViscoJet(ООО «ЕТ-Сервис» www.viscojet.ru), содержащие приводной вертикальный вал, ротор с радиальными спицами, на концах которых закреплены конфузоры, выполненные в виде прямых круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения. Основными недостатком таких мешалок является то, что они не обеспечивают достаточно полного перемешивания во всем объеме аппарата. Известно перемешивающее устройство (Патент РФ №2396108, 2010, С1), содержащее приводной вертикальный вал, ротор с радиальными спицами, на концах которых закреплены конфузоры, выполненные в виде прямых круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения. Основным недостатком данного перемешивающего устройства является низкая эффективность перемешивания.Known ViscoJet mixers (ET-Service LLC www.viscojet.ru) containing a vertical drive shaft, a rotor with radial spokes, at the ends of which confusers are made, made in the form of straight circular hollow truncated cones, facing large bases in the direction of rotation. The main disadvantage of such mixers is that they do not provide sufficiently complete mixing in the entire volume of the apparatus. A mixing device is known (RF Patent No. 2396108, 2010, C1), comprising a vertical drive shaft, a rotor with radial spokes, at the ends of which confusers are made, made in the form of straight circular hollow truncated cones facing large bases in the direction of rotation. The main disadvantage of this mixing device is the low mixing efficiency.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к предполагаемому изобретению является мешалка (Патент РФ №2578156, 2016, С1), прототип, содержащая приводной вертикальный вал, ротор с радиальными спицами, на концах которых закреплены парами коаксиально друг в друге с помощью продольных ребер конфузоры, выполненные в виде прямых круговых полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями в сторону вращения, К основным недостаткам мешалки можно отнести то, что потоки жидких компонентов смеси, разогнанные в конфузорах, взаимодействуют друг с другом только после выхода их из конфузоров.The closest in design to the proposed invention is a stirrer (RF Patent No. 2578156, 2016, C1), a prototype comprising a vertical drive shaft, a rotor with radial spokes, at the ends of which confusers made in pairs coaxially in each other using longitudinal ribs are made in In the form of straight circular hollow truncated cones, turned with large bases in the direction of rotation, the main disadvantages of the mixer include the fact that the flows of liquid components of the mixture, dispersed in confusers, interact with each other other only after the release of their confusors.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов.The task of the 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 на меньших основаниях внешних конфузоров смонтированы соосно к ним полые диффузоры, изготовленные в виде сопла Лаваля, задняя расширяющаяся часть сопла Лаваля выполнена из отдельных продольных упругих пластин, закрепленных консольно в суженной его части, между пластинами имеются щелевые отверстия, свободные концы пластин отогнуты радиально от оси симметрии сопла, продольные ребра установлены между конфузорами по винтовой линии.The solution of this problem is achieved by the fact that on smaller bases of the external confusers, hollow diffusers made in the form of a Laval nozzle are mounted coaxially to them, the back expanding part of the Laval nozzle is made of separate longitudinal elastic plates mounted cantilever in its narrowed part, there are slotted holes between the plates, the free ends of the plates are bent radially from the axis of symmetry of the nozzle, longitudinal ribs are installed between the confusers along a helical line.

На фиг. 1 изображена мешалка, общий вид; на фиг. 2 - коаксиальное размещение конфузоров, из которых внешний с соплом Лаваля.In FIG. 1 shows a stirrer, general view; in FIG. 2 - coaxial placement of confusers, of which external with a Laval nozzle.

Мешалка содержит приводной вертикальный вал 1 ротор с радиальными спицами 2, на концах которых закреплены парами коаксиально друг в друге внутренние 3 и внешние 4 конфузоры, обращенные большими основаниями в сторону вращения. Конфузоры 3,4 выполнены в виде прямых круговых полых усеченных конусов. На меньших основаниях 5 внешних конфузоров 4 соосно к ним смонтированы полые диффузоры 6. Диффузоры 6 изготовлены в виде сопла Лаваля. Расширяющаяся часть сопла Лаваля выполнена из отдельных продольных упругих пластин 7, закрепленных консольно. в суженной его части. Между пластинами имеются щелевые отверстия 8. Свободные концы 9 пластин 7 отогнуты радиально от оси симметрии сопла. Продольные ребра 10 установлены между конфузорами 3, 4 по винтовой линии. Мешалка работает следующим образом.The mixer contains a vertical drive shaft 1 rotor with radial spokes 2, at the ends of which are fixed in pairs coaxially in each other, internal 3 and external 4 confusers, facing large bases in the direction of rotation. The confusers 3.4 are made in the form of straight circular hollow truncated cones. On smaller bases 5 of the external confusers 4, hollow diffusers 6 are mounted coaxially to them. The diffusers 6 are made in the form of a Laval nozzle. The expanding part of the Laval nozzle is made of separate longitudinal elastic plates 7 fixed cantilever. in its narrowed part. Between the plates there are slotted holes 8. The free ends 9 of the plates 7 are bent radially from the axis of symmetry of the nozzle. Longitudinal ribs 10 are installed between the confusers 3, 4 along a helical line. The mixer works as follows.

Компоненты смеси загружаются в корпус аппарата. При вращении ротора мешалки конфузоры 3,4 подхватывают жидкость. На выходе из них скорость потоков движения жидкости многократно возрастает, и они ударяются между собой внутри диффузора и о жидкость находящуюся вне рабочего органа ротора. Совокупность таких воздействий (удар, кавитация) на смесь (дисперсию или эмульсию), приводит к интенсивному диспергированию и смешению компонентов с образованием гомогенной структуры.The components of the mixture are loaded into the body of the device. When the rotor of the mixer rotates, confusers 3.4 pick up liquid. At the exit from them, the velocity of the fluid flows increases many times, and they hit each other inside the diffuser and on the liquid located outside the working body of the rotor. The combination of such effects (shock, cavitation) on the mixture (dispersion or emulsion) leads to intense dispersion and mixing of the components with the formation of a homogeneous structure.

Указанные преимущества предлагаемой мешалки, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью конструктивных элементов.The indicated advantages of the proposed mixer, in comparison with the known ones, are provided by a new set of structural elements.

Присоединение к внешнему конфузору диффузора в виде сопла Лаваля с расширяющейся частью из отдельных продольных упругих пластин с отогнутыми радиально концами позволяет значительно увеличить турбулентность потоков жидкости за счет конфигурации диффузора, колебаний упругих пластин сопла посредством отогнутых ее концов, возмущающих воздействий потоков жидкости изнутри, снаружи и через щелевые отверстия сопла. Использование продольных ребер по винтовой линии, соединяющих конфузоры, позволяет, в зависимости от необходимости, создавать за счет вращательного движения жидкости внутри сопла необходимый перепад давлений жидкости внутри и снаружи сопла. Опытным путем установлено, что эффективность мешалки с соплом Лаваля для перемешивания систем жидкость-твердое на 30…45% выше мешалки изготовленной по схеме прототипа при равных их гидравлических сопротивлениях.Attaching a diffuser in the form of a Laval nozzle with an expanding part of separate longitudinal elastic plates with radially bent ends to the external confuser can significantly increase the turbulence of fluid flows due to the configuration of the diffuser, oscillations of the elastic nozzle plates by means of its bent ends, perturbing effects of fluid flows from the inside, outside and through slotted nozzle openings. The use of longitudinal ribs along a helical line connecting the confusers allows, depending on the need, to create due to the rotational movement of the fluid inside the nozzle the necessary differential pressure of the fluid inside and outside the nozzle. It has been experimentally established that the efficiency of a mixer with a Laval nozzle for mixing liquid-solid systems is 30 ... 45% higher than the mixer made according to the prototype scheme with equal hydraulic resistances.

Таким образом происходит повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов.Thus, an increase in the efficiency of the processes of mixing and dispersing liquid materials occurs.

Claims

An agitator comprising a vertical drive shaft, a rotor with radial spokes, at the ends of which confusers are made in pairs coaxially in each other using longitudinal ribs, made in the form of straight circular hollow truncated cones facing with large bases in the direction of rotation, characterized in that on smaller bases external confusers mounted hollow diffusers coaxially to them, made in the form of a Laval nozzle, the rear expanding part of the Laval nozzle is made of separate longitudinal elastic plates fixed by a con However, in its narrowed part, there are slit openings between the plates, the free ends of the plates are bent radially from the axis of symmetry of the nozzle, longitudinal ribs are installed between the confusers along a helical line.