RU70818U1

RU70818U1 - VIBRATION MIXER

Info

Publication number: RU70818U1
Application number: RU2007133161/22U
Authority: RU
Inventors: Василий Николаевич Ревнов; Николай Егорович Осипов; Анатолий Николаевич Богданов
Original assignee: Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2008-02-20

Abstract

Полезная модель относится к конструкции вибрационных аппаратов, предназначенных для разделения суспензий, интенсификации массо- и теплообменных процессов в жидких и порошкообразных средах, например, выщелачивания, сорбции и фильтрации, и может быть использована в гидрометаллургической, химической и смежной с ней отраслях промышленности. Техническая задача, решаемая заявленным вибрационным смесителем, состоит в упрощении и облегчении регулирования положения герметизирующей мембраны вибрационного смесителя, повышении надежности и эффективности его работы в условиях меняющейся нагрузки на его уплотнительную мембрану. Решение поставленной задачи достигается тем, что вибрационный смеситель содержит корпус со стойкой, перемешивающее устройство, закрепленное на штоке, который снабжен уплотнительной мембраной и прикреплен верхним концом к вибровозбудителю и механизм регулирования положения мембраны относительно корпуса, причем механизм регулирования положения мембраны расположен над вибровозбудителем и выполнен в виде пружины растяжения - сжатия, в которой соосно размещен стержень, нижний конец которого прикреплен к вибровозбудителю, на верхний конец надеты втулка с гайкой с возможностью их винтового перемещения вдоль стержня, опорный торец пружины жестко закреплен на стойке, а свободный торец соединен с направляющей муфтой, на которой установлен фланец, в кольцевой выточке которого размещен кольцевой бортик наружной поверхности втулки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the design of vibration apparatuses intended for separation of suspensions, intensification of mass and heat transfer processes in liquid and powder media, for example, leaching, sorption and filtration, and can be used in hydrometallurgical, chemical, and related industries. The technical problem solved by the claimed vibration mixer consists in simplifying and facilitating the regulation of the position of the sealing membrane of the vibration mixer, increasing the reliability and efficiency of its operation under the changing load on its sealing membrane. The solution to this problem is achieved by the fact that the vibration mixer contains a housing with a stand, a mixing device mounted on a rod, which is equipped with a sealing membrane and attached with its upper end to the vibration exciter and a mechanism for regulating the position of the membrane relative to the housing, and the mechanism for regulating the position of the membrane is located above the vibration exciter and is made in in the form of a tension spring - compression, in which a rod is coaxially placed, the lower end of which is attached to the vibration exciter, on the upper end They put on a sleeve with a nut with the possibility of screw movement along the rod, the spring end face is rigidly mounted on the stand, and the free end is connected to the guide sleeve on which the flange is mounted, in the annular groove of which there is an annular edge of the outer surface of the sleeve. 3 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к конструкции вибрационных аппаратов, предназначенных для разделения суспензий, интенсификации массо- и теплообменных процессов в жидких и порошкообразных средах, например, выщелачивания, сорбции и фильтрации, и может быть использована в гидрометаллургической, химической и смежной с ней отраслях промышленности.The utility model relates to the design of vibration apparatuses intended for separation of suspensions, intensification of mass and heat transfer processes in liquid and powder media, for example, leaching, sorption and filtration, and can be used in hydrometallurgical, chemical, and related industries.

Известна вибрационная мешалка для работы под давлением, содержащая корпус, перемешивающее устройство на штоке, присоединенное к виброприводу, сообщающему штоку вертикальные колебания вдоль оси аппарата, и сальниковую втулку, уплотняющую корпус аппарата в месте ввода в него штока [а.с. №138917, МПК B01F, 11/00].Known vibration mixer for working under pressure, comprising a housing, a stirring device on the rod, connected to a vibrating actuator that informs the rod of vertical vibrations along the axis of the apparatus, and an stuffing box that seals the apparatus housing at the point of entry of the rod into it [a.c. No. 138917, IPC B01F, 11/00].

Недостатками указанного аппарата являются неполная герметичность и быстрый износ его уплотняющей втулки, что, например, при перемешивании в нем под избыточным давлением токсичных материалов может привести к их выбросу за пределы аппарата.The disadvantages of this apparatus are incomplete tightness and rapid wear of its sealing sleeve, which, for example, when toxic materials are mixed in it under excessive pressure, can lead to their release outside the apparatus.

Известна также мешалка для перемешивания жидких смесей и суспензий твердых веществ с совершающим возвратно-поступательное движение штоком [а.с. №251682, МПК B01F, 3/12], на котором закреплены перемешивающие спиральные пружины с подвешенными на них грузами и элемент уплотнения штока в месте его ввода в аппарат. Путем настройки частоты движения штока в резонанс с собственной частотой колебаний пружин, которую Also known is a stirrer for mixing liquid mixtures and suspensions of solids with a reciprocating rod [A. with. No. 251682, IPC B01F, 3/12], on which mixing coil springs with weights suspended on them and a rod sealing element are fixed at the place of its entry into the apparatus. By adjusting the frequency of the rod to resonance with the natural frequency of the springs, which

регулирую изменением их жесткости или массы грузов, добиваются больших перемещений пружин в заполняющей аппарат среде при малом ходе штока.I regulate by changing their stiffness or mass of cargo, achieve large displacements of the springs in the medium filling the apparatus with a small stroke.

Недостатком такой конструкции мешалки, ограничивающим ее применение, например, в аппаратах с меняющимся давлением в их полости, является недостаточная надежность и долговечность работы элемента уплотнения, например, сильфона под действием на него статических нагрузок.The disadvantage of this design of the mixer, limiting its use, for example, in apparatus with varying pressure in their cavity, is the insufficient reliability and durability of the sealing element, for example, a bellows under static loads.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является, выбранный в качестве прототипа, вибрационный смеситель [патент ФРГ №917067, НКИ 12е,4/50, МПК B01f, 15/00]. Вибрационный смеситель содержит корпус со стойкой и перемешивающее устройство на штоке. Шток прикреплен верхним концом к электромагнитному вибровозбудителю и снабжен мембраной, уплотняющей ввод штока в полость корпуса. Механизм для регулирования положения штока с мембраной относительно корпуса упруго соединяет шток со стойкой корпуса посредством двух винтовых цилиндрических пружин сжатия, охватывающих шток. Пружины механизма для регулирования положения штока с мембраной прижаты смежными опорными витками к шайбе, прикрепленной к штоку, а противоположными витками - к площадкам стойки корпуса посредством винтовых устройств, имеющих гильзы с наружной резьбой, ввернутые в резьбу отверстий в стойке. Регулирование положения мембраны со штоком, например, в случае изменения давления или разрежения в полости смесителя, производят путем сжатия или растяжения пружин посредством вращения резьбовых гильз.The closest in technical essence to the claimed utility model is, selected as a prototype, a vibration mixer [West Germany patent No. 917067, NKI 12e, 4/50, IPC B01f, 15/00]. The vibrating mixer contains a housing with a stand and a mixing device on the rod. The rod is attached with the upper end to the electromagnetic vibration exciter and is equipped with a membrane that seals the rod inlet into the body cavity. A mechanism for adjusting the position of the stem with the membrane relative to the housing elastically connects the stem to the strut of the housing by means of two helical compression coil springs spanning the stem. The springs of the mechanism for regulating the position of the stem with the membrane are pressed by adjacent supporting coils to the washer attached to the stem, and the opposite coils to the platforms of the housing strut by means of screw devices having sleeves with external threads screwed into the thread of the holes in the strut. The regulation of the position of the membrane with the rod, for example, in the event of a change in pressure or vacuum in the cavity of the mixer, is done by compressing or stretching the springs by rotating the threaded sleeves.

Одним из основных конструктивных недостатков указанного смесителя является то, что механизм регулирования положения One of the main design flaws of this mixer is that the position control mechanism

мембраны закреплен на штоке перемешивающего устройства и расположен ниже центра тяжести вибровозбудителя, из-за чего детали механизма подвержены интенсивной вибрации, затруднена центровка штока с мембраной в полости смесителя и увеличены поперечные нагрузки на основную и дополнительную мембраны. Это снижает надежность смесителя в работе. Другой недостаток смесителя заключается в том, что регулирование положения мембраны со штоком, осуществляемое путем варьирования поджатия пружин механизма с помощью вращения винтовых гильз, требует значительного времени и контроля для того, чтобы избежать при этом соударения витков пружин между, собой или торцов пружин с опорными площадками. Кроме того, регулирование положения мембраны с помощью указанного механизма при работе перемешивающего устройства может привести к уменьшению амплитуды его - вибрации и, следовательно, к снижению эффективности работы смесителя.the membrane is mounted on the rod of the mixing device and is located below the center of gravity of the vibration exciter, because of which the details of the mechanism are subject to intense vibration, the alignment of the stem with the membrane in the cavity of the mixer is difficult, and the transverse loads on the main and additional membranes are increased. This reduces the reliability of the mixer in operation. Another disadvantage of the mixer is that the regulation of the position of the membrane with the rod, carried out by varying the preload of the mechanism springs by rotation of the screw sleeves, requires considerable time and control in order to avoid collisions of the coil of springs between each other or the ends of the springs with supporting platforms . In addition, the regulation of the position of the membrane using the specified mechanism during the operation of the mixing device can lead to a decrease in its amplitude - vibration and, therefore, to reduce the efficiency of the mixer.

Вышеуказанные недостатки усложняют практическое применение известного смесителя, особенно в условиях колебаний давления в его корпусе, не позволяя с помощью его механизма оперативно корректировать положение мембраны, а также снижают надежность смесителя в эксплуатации.The above disadvantages complicate the practical application of the known mixer, especially in conditions of pressure fluctuations in its housing, not allowing using its mechanism to quickly adjust the position of the membrane, and also reduce the reliability of the mixer in operation.

Техническая задача, решаемая заявленным вибрационным смесителем, состоит в упрощении и облегчении регулирования положения герметизирующей мембраны вибрационного смесителя, повышении надежности и эффективности его работы в условиях меняющейся нагрузки на его уплотнительную мембрану.The technical problem solved by the claimed vibration mixer consists in simplifying and facilitating the regulation of the position of the sealing membrane of the vibration mixer, increasing the reliability and efficiency of its operation under the changing load on its sealing membrane.

Решение поставленной задачи достигается тем, что вибрационный смеситель для интенсификации массо- и теплообменных процессов в жидких и порошкообразных средах The solution to this problem is achieved by the fact that the vibration mixer for the intensification of mass and heat transfer processes in liquid and powder media

содержит корпус со стойкой, перемешивающее устройство, закрепленное на штоке, который снабжен уплотнительной мембраной и прикреплен верхним концом к вибровозбудителю и механизм регулирования положения мембраны относительно корпуса, причем механизм регулирования положения мембраны расположен над вибровозбудителем и выполнен в виде пружины растяжения - сжатия, в которой соосно размещен стержень, нижний конец которого прикреплен к вибровозбудителю, на верхний конец надеты втулка с гайкой с возможностью их винтового перемещения вдоль стержня, опорный торец пружины жестко закреплен на стойке, а свободный торец соединен с направляющей муфтой, на которой установлен фланец, в кольцевой выточке которого размещен кольцевой бортик наружной поверхности втулки.contains a housing with a stand, a mixing device mounted on a rod, which is equipped with a sealing membrane and attached with its upper end to the vibration exciter and a mechanism for regulating the position of the membrane relative to the housing, and the mechanism for regulating the position of the membrane is located above the vibration exciter and is made in the form of a tension-compression spring, in which it is coaxial a rod is placed, the lower end of which is attached to the vibration exciter, a sleeve with a nut is put on the upper end with the possibility of their screw movement along the rod, the spring end face is rigidly fixed to the stand, and the free end is connected to the guide sleeve on which the flange is mounted, in the annular recess of which is placed the annular side of the outer surface of the sleeve.

В частном варианте пружина растяжения - сжатия выполнена цилиндрической с прорезанным винтовым пазом и крепежными отверстиями с резьбой на ее торцах, а фланец выполнен разъемным.In a particular embodiment, the tension-compression spring is cylindrical with a slotted screw groove and mounting holes with a thread at its ends, and the flange is detachable.

В другом частном варианте втулка и гайка снабжены рукоятками, а стержень снабжен съемной шпонкой, вставленной в паз направляющей муфты.In another particular embodiment, the sleeve and nut are provided with handles, and the shaft is equipped with a removable key inserted in the groove of the guide sleeve.

В другом частном варианте в зазорах кольцевой полости, образованной выточкой фланца и плоскостями кольцевого бортика направляющей муфты, установлены прокладки из материала с низким коэффициентом трения, например, фторопласта толщиной 1,5-4,5 мм.In another particular embodiment, in the gaps of the annular cavity formed by the groove of the flange and the planes of the annular side of the guide sleeve, gaskets are installed from a material with a low coefficient of friction, for example, fluoroplastic with a thickness of 1.5-4.5 mm.

Описанная конструкция вибрационного смесителя позволяет при изменении давления в его полости легко регулировать положение штока перемешивающего устройства с мембраной путем вращения только одной втулки, не деформируя при этом пружину. Жесткое крепление торцов к стойке и механизму регулирования позволяет The described design of the vibration mixer allows, when the pressure in its cavity changes, it is easy to adjust the position of the rod of the mixing device with the membrane by rotating only one sleeve, without deforming the spring. Rigid fastening of the ends to the rack and the regulation mechanism allows

пружине работать как в сжатом (при компенсации, например, давления в полости смесителя), так и в растянутом (при компенсации разрежения) состоянии, причем с меньшей амплитудой вибрации.spring to work both in a compressed (when compensating, for example, pressure in the cavity of the mixer), and in a stretched (when compensating for rarefaction) state, and with a smaller amplitude of vibration.

На фигуре представлен схематически в разрезе по вертикальной плоскости предлагаемый вибрационный смеситель, реализованный для диспергирования газа и смешивания его с жидкостью многодисковым перемешивающим устройством в процессе абсорбции,The figure shows a schematic cross-section in a vertical plane of the proposed vibration mixer, implemented to disperse the gas and mix it with liquid multi-disk mixing device in the absorption process,

Вибрационный смеситель включает корпус 1, стойку 2, размещенное в полости корпуса перемешивающее устройство 3 на штоке 4, соединенном с нижней (активной) частью электромагнитного вибровозбудителя 5. Ввод штока в полость корпуса герметизирован уплотнительной мембраной 6. Вибровозбудитель упруго подвешен к стойке с помощью механизма для регулирования положения штока 4 с уплотнительной мембраной 6. Механизм имеет цилиндрическую прорезную пружину 7, прикрепленную нижним торцом к стойке, а верхним - к направляющей муфте 8 и фланцу 9. Фланец выполнен с кольцевой выточкой, в которой размещены прокладки 10 и кольцевой бортик втулки 11, навинченной на стержень 12, жестко прикрепленный к верхней (реактивной) части электромагнитного вибровозбудителя. Стержень снабжен гайкой 13, фиксирующей на нем втулку, и закрепленной на нем шпонкой 14, вставленной в паз направляющей муфты. Втулка и гайка оснащены рукоятками 15. Кроме того, на втулке и на регулируемом по высоте кронштейне 16 стойки горизонтально, с зазором относительно друг друга закреплены заостренные пластины индикатора положения 17 мембраны 6. Вибрационный смеситель работает следующим образом. Корпус 1 смесителя заполняют смешиваемыми материалами. При ослабленной гайке 13 с помощью рукояток 15 вращают втулку The vibration mixer includes a housing 1, a rack 2, a mixing device 3 located in the cavity of the housing 3 on the rod 4 connected to the lower (active) part of the electromagnetic vibration exciter 5. The stem input into the housing cavity is sealed with a sealing membrane 6. The vibration exciter is suspended elastically from the rack using a mechanism for the regulation of the position of the rod 4 with a sealing membrane 6. The mechanism has a cylindrical slotted spring 7 attached to the bottom by the bottom end and the upper to the guide sleeve 8 and flange 9. The flange is made a ring with a recess in which the gaskets 10 and the annular rim of the sleeve 11 are screwed onto the rod 12, rigidly attached to the upper (reactive) part of the electromagnetic vibration exciter. The rod is equipped with a nut 13, fixing the sleeve on it, and a key 14 fixed to it, inserted into the groove of the guide sleeve. The sleeve and nut are equipped with handles 15. In addition, the pointed plates of the position indicator 17 of the membrane 6 are mounted horizontally, with a gap relative to each other, on the sleeve and on the height-adjustable bracket 16 of the rack 6. The vibration mixer operates as follows. The housing 1 of the mixer is filled with mixed materials. When the nut 13 is loosened, the sleeve is rotated using the handles 15

11, бортик которой, вращаясь в кольцевом зазоре между фланцем 9 и направляющей муфтой 8, перемещает относительно стойки 2 стержень 12 с вибровозбудителем 5 и шток 4 с мембраной 6, устанавливая последнюю в горизонтальное (не деформированное) положение. При этом шпонка 14, закрепленная на стержне и размещенная в выточке направляющей муфты, препятствует деформации мембраны в горизонтальной плоскости, а прокладки 10 снижают трение в деталях механизма. Регулируя высоту кронштейна 16, совмещают между собой в горизонтальной плоскости пластины индикатора 17. Включают вибровозбудитель, сообщающий перемешивающему устройству 3 колебания вдоль вертикальной оси.11, the side of which, rotating in an annular gap between the flange 9 and the guide sleeve 8, moves relative to the rack 2, the rod 12 with the vibration exciter 5 and the rod 4 with the membrane 6, setting the latter in a horizontal (not deformed) position. At the same time, the key 14, mounted on the rod and placed in the undercut of the guide sleeve, prevents the membrane from being deformed in the horizontal plane, and the gaskets 10 reduce friction in the details of the mechanism. Adjusting the height of the bracket 16, combine with each other in the horizontal plane of the plate indicator 17. Turn on the vibration exciter, which tells the mixing device 3 vibrations along the vertical axis.

При работе смесителя увеличивают нагрузку на мембрану, например, в результате изменения давления в его корпусе. Мембрана деформируется, что приводит к растяжению пружины 7 и соответствующему смещению относительно стойки штока перемешивающего устройства, вибровозбудителя со стержнем и закрепленных на стержне деталей, включая пластину индикатора 17. В этом случае мембрану 6 приводят в горизонтальное положение вращением втулки механизма на стержне до совмещения пластин индикатора 17.When the mixer is operating, the load on the membrane is increased, for example, as a result of a change in pressure in its body. The membrane is deformed, which leads to a stretching of the spring 7 and a corresponding displacement relative to the rod stand of the mixing device, the vibration exciter with the rod and the parts fixed on the rod, including the indicator plate 17. In this case, the membrane 6 is brought into a horizontal position by rotating the mechanism sleeve on the rod until the indicator plates are aligned 17.

Сравнительные испытания заявленной конструкции вибрационного смесителя и конструкции-прототипа проводили в одинаковых условиях. В качестве привода перемешивающего устройства использовали двухмассный электромагнитный вибровозбудитель массой 370 кг, генерировавший колебания частотой 50 Гц и амплитудой 1,5 мм, и при изменении давления в корпусе аппарата вместимостью 0,15 м³ от 50 до 170 кПа.Comparative tests of the claimed design of the vibration mixer and the prototype design were carried out under the same conditions. The drive of the mixing device used dvuhmassny electromagnetic exciter mass 370 kg, oscillate a frequency of 50 Hz and an amplitude of 1.5 mm, and the pressure variation in the housing unit capacity of 0.15 m ³ from 50 to 170 kPa.

Испытания показали, что вибрационный смеситель, в отличие от прототипа, работает практически бесшумно. Амплитуда вибрации Tests have shown that the vibration mixer, in contrast to the prototype, works almost silently. Vibration amplitude

его регулирующего механизма в 1,5-3 раза ниже амплитуды перемешивающего устройства. За счет удобного расположения регулирующего механизма и снижения трения в его узлах время корректировки положения мембраны от деформированного под действием разрежения или давления в смесителе до нейтрального сократилось в 2-3 раза по сравнению с прототипом. Момент силы, прикладываемой к рукояткам механизма при этом, не превышал 70-90 Н·м, то есть был в 3,5-4 раза ниже, чем в прототипе. Снижения амплитуды вибрации перемешивающего устройства в период проведения корректировки положения мембраны отмечено не было.its regulatory mechanism is 1.5-3 times lower than the amplitude of the mixing device. Due to the convenient location of the control mechanism and the reduction of friction in its nodes, the time for adjusting the position of the membrane from deformed under the influence of vacuum or pressure in the mixer to neutral was reduced by 2-3 times compared with the prototype. The moment of force applied to the handles of the mechanism in this case did not exceed 70-90 N · m, that is, it was 3.5-4 times lower than in the prototype. No decrease in the amplitude of vibration of the mixing device during the adjustment of the position of the membrane was noted.

Таким образом, использование предложенного вибрационного смесителя позволит существенно повысить надежность и эффективность его работы.Thus, the use of the proposed vibration mixer will significantly improve the reliability and efficiency of its work.

Claims

1. A vibration mixer for intensifying mass and heat transfer processes in liquid and powder media, comprising a housing with a stand, a mixing device mounted on a rod, which is equipped with a sealing membrane and attached with its upper end to the vibration exciter and a mechanism for controlling the position of the membrane relative to the housing, characterized in that the membrane position control mechanism is located above the vibration exciter and is made in the form of a tension-compression spring, in which the rod is coaxially placed, the lower horse which is attached to the vibration exciter, a sleeve with a nut is put on the upper end with the possibility of screw movement along the rod, the spring end face is rigidly fixed to the stand, and the free end is connected to the guide sleeve on which the flange is mounted, in the ring undercut of which the outer ring edge is placed sleeve surface.

2. The vibration mixer according to claim 1, characterized in that the tension-compression spring is made cylindrical with a slotted screw groove and mounting holes with a thread at its ends, and the flange is detachable.

3. The vibration mixer according to claim 1, characterized in that the sleeve and nut are provided with handles, and the shaft is equipped with a removable key inserted into the groove of the guide sleeve.

4. The vibration mixer according to claim 1, characterized in that in the gaps of the annular cavity formed by the undercut of the flange and the planes of the annular side of the guide sleeve, gaskets are made of a material with a low coefficient of friction, for example, fluoroplastic with a thickness of 1.5-4.5 mm.