SU789123A1

SU789123A1 - Роторный пленочный аппарат

Info

Publication number: SU789123A1
Application number: SU772457758A
Authority: SU
Inventors: Юрий Васильевич Ердяков; Николай Георгиевич Павлов; Владимир Михайлович Ульянов; Геннадий Алексеевич Мартиновский; Александр Борисович Мамонтов; Валентин Николаевич Саракуз
Original assignee: Предприятие П/Я В-8415
Priority date: 1977-03-05
Filing date: 1977-03-05
Publication date: 1980-12-23

Description

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ _7Яп₁₉о

ИЗОБРЕТЕНИЯ ^{00 0}

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву — (22)Заявлено 05.03.77 (21) 2457758/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет Опубликовано 23.12.80. Бюллетень №47

Дата опубликования описания 2 3.12.80 (51)М. Кл.³

В 01 D 1/22 (53) УДК 66.048.

.541 (088.8) (72) Авторы изобретения

ю. г.

В. Ердяков, Н. Г

А. Мартиновскйй,

Павлов, В

А. Б. Мамонтов j η (71) Заявитель и В. Н. С'аракуп * . Λ .‘кΆ' ТГ · »4

Ϊ

I

(54) РОТОРНЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ АППАРАТ

Предлагаемое изобретение относится к роторным пленочным аппаратам, применяемым в тепломассообменных процессах и может быть использовано, например при концентрировании высоко- 5 вязких растворов полимеров и.суспензий, при обработке термочувствительных продуктов из жидкостей, склонных к' деструкции, инкрустации и т.д.

Известен роторный пленочный аппа- 10 рат, включающий корпус с рубашкой и ротор с жесткозакрепленными на нем лопастями, за которыми укреплены серповидно изогнутые скребки с гребенчатой рабочей кромкой. При подаче в 15 такой аппарат обрабатываемой среды она через зазор, образованный кромкой лопасти с теплопередающей поверхностью¹корпуса, поступает в зону, ограниченную сверху серповидной поверхностью 20 скребка, где происходит разрушение ламинарного пограничного слоя и перемешивание жидкостных слоев между собой. Выход жидкости из зоны, ограниченной поверхностью скребка, осущест- 25 вляется через зазоры рабочей кромки скребки [1].

Однако для обеспечения в этом аппарате в процессе обработки высоковязких жидкостей, например растворов по- 30 лимеров, высоких коэффициентов теплоотдачи необходимо, чтобы зазоры между зубьями гребенчатого скребка были малы, т.е. гребенка-скребок должна быть достаточно частой. В этом случае при обработке растворов полимеров усиливается зарастание зазоров гребенчатого скребка, в результате чего аппарат приходится часто останавливать для чистки. С другой стороны, если зазоры между зубьями гребенчатого скребка являются достаточно большими, то такойскребок не в состоянии обеспечить требуемой турбулизации обрабатываемой среды и, кроме того, за зубьями гребенчатого скребка оголяется большая часть теплообменной поверхности.

Известен также роторный пленочный аппарат, содержащий корпус с рубашкой и ротор с жестко закрепленными на нем отбойными лопастями, перед которыми по ходу вращения ротора установлены скребковые ножи, укрепленные на подвесках, связанных с ротором посредством шарниров. В этой конструкции аппарата возможна как жесткая, так и шарнирная связь подвесок со скребковыми ножами. Для обеспечения шарнирной связи шарниры установлены непосредственно на скребковых ножах [2],.

Недостатком такого аппарата является невысокая надежность работы скребковых ножей. Это объясняется тем, что поджатие скребковых ножей к теплопередающей внутренней поверхности корпуса осуществляется набегающим потоком обрабатываемой среды, т.е. гидродинамически, так как шарниры, связывающие ротор с подвесками, установлены за рабочими кромками скребковых ножей. Это в процессе работы аппарата при ло-.д кальной деформации его корпуса или npH^,wпригорании обрабатываемой среды на .теплопередающей поверхности ведет к ’заклиниванию ротора, изгибу и даже излому подвесок.

В случае шарнирной связи подвесок , со скребковыми ножами возможно глисси-! рование скребковых -ножей по теплопередающей поверхности корпуса, что резко снижает интенсивность теплопереноса.

Кроме того, установка шарнира не только на роторе, но и на скребковом ноже усложняет конструкцию аппарата, ведет при обработке, например растворов полимеров СКИ-3, СКД и т.д. к его зарастанию, что способствует потере подвижности скребка и затрудняет 1 обеспечение его надежной стыковки с корпусом аппарата.

Указанные выше причины приводят к дальнейшему понижению надежности работы скребкового ножа.

Цель изобретения - повышение надежности работы скребковых ножей.

Поставленная цель достигается тем, что в роторном пленочном аппарате, включающем корпус с рубашкой и ротор с жестко закрепленными на нем отбой·; ными лопастями, перед которыми ду вращения ротора установлены ковые ножи, жестко укрепленные подвесках, связанных с ротором редством шарнировшарниры установлены на роторе по ходу его вращения перед рабочей кромкой скребковых ножей.

Кроме того, с целью интенсификации теплообмена за счет снижения вязкости жидкостей, например неньютоновских, отбойные лопасти выполнены ступенчатой формы.

no xoскребна пос-'' их вязкость, ведет к интенсификации теплообмена.

Кромё~того, такое исполнение отбойных лопастей уменьшает механический унос жидкости из аппарата за счет уменьшения брыэгообраэования, а также увеличивает удерживающую способность аппарата. *

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид и гидравлическая картина движения обрабатываемой среды; на фиг. 2 и 3 варианты выполнения лопастей ступенчатой формы.

Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, окруженного рубашкой 2, ротора 3, установленного по оси.аппарата с жестко закрепленными на нем отбойными лопастями 4, подвесок 5 с жестко закрепленными на них скребковыми ножами 6. Между лопастями 4 подвесками 5 установлены пружины 7, усиливающие прижатие скребковых ножей к корпусу аппарата. Шарниры 8 установлены на роторе 3 по ходу его вращения перед рабочими кромками скребковых ножей 6.

Аппарат работает следующим образом.

При вращении ротора 3 рабочие кромки скребковых, ножей 6 центробежной силой прижимаются к теплообменной поверхности корпуса 1. Обрабатываемая среда скребковыми ножами 6 снимается с теплообменной поверхности корпуса 1, проходит над скребковыми ножами 6 и переливается через них в зазоры между скребковыми ножами 6 и отбойными лопастями 4. В дальнейшем обрабатываемая среда подхватывается отбойными лопастями 4, с которых центробежной силой вновь сбрасывается 40 на теплообменную поверхность корпуса 1 под скребковые ножи б. При встрече скребковых ножей б с каким-либо выступом, который образуется деформацией корпуса 1, пригоранием продукта и ; т.д., подвески 5, установленные на шарнирах 8, отклоняются и скребковые ножи 6 отходят от корпуса 1, пропуск, кая под собой выступ, а затем центробежной силой они вновь возвращаются в ₍ в первоначальное состояние.

В случае исполнения отбойных ло. пастей 4 ступенчатой формы (фиг. 2 и 3), обрабатываемая среда после того как прошла в зазоры между скребковыми ножами б и отбойными лопастями 4, поступает под изогнутые поверхности отбойных лопастей 4, которые дополнительно поджимают сверху обра·^ батываемую среду,что ведет к возникновению дополнительных касательных напряжений, способствующих повышению скорости скорости сдвига приводит к снижению вязкости обрабатываемой среды (что особенно важно при обработке высоковязких неньютоновских материалов) и

Установка шарниров на роторе по г ходу его вращения перед рабочими кром-‘ ками скребковых ножей обеспечивает центробежное прижатие скребковых ножей к теплообменной поверхности корпуса аппарата, при этом исчезает опасность заклинивания ротора и повреждения подвесок, т.е. обеспечивается надежная работа аппарата с сохранением высоких коэффициентов теплоотдачи.

В случае исполнения отбойных лопастей ступенчатой формы обеспечивается поджатие обрабатываемой среды к теплообменной поверхности корпуса и этим повышается скорость сдвига неньютоновских жидкостей, что уменьшает 65 сдвига среды. Повышение >0

789123 6 ι

этим интенсифицирует теплообмен. Кроме того, поджатие обрабатываемой среды к теплообменной поверхности корпуса 1 увеличивает удерживающую способность аппарата и уменьшает брыэгообразование.

Подачей теплоносителя в рубашку 2 в аппарате поддерживается заданный ' температурный режим.

Крепление подвесок с помощью шарни ров, установленных на роторе по ходу его вращения перед рабочими кромками Ю скребковых ножей, позволяет обеспечить повышение надежности работы скребковых ножей, что приводит к интенсивному стационарному теплообмену, увеличивает срок службы аппарата¹, а 15 также дает возможность избежать зарастания теплообменной поверхности и ' проводит в аппарате обработку высоковязких сред.

Claims

Предлагаемое изобретение (Лноситс к роторным пленочным аппаратам, примен емым в тепломассообменных процессах и может быть использовано, например при концентрировании высоков зких растворов полимеров и.суспензий , при обработке термочувствительны продуктов из жидкостей, склонных к деструкции, инкрустации и т.д. Известен роторный пленочный аппарат , включающий корпус с рубашкой и ротор с жесткозакрепленными на нем лопаст ми, за которыми укреплены серповидно изогнутые скребки с гребенчатой рабочей кромкой. При подаче в такой аппарат обрабатываемой среды она через зазор, образованный кромкой лопасти с теплопередающей поверхност корпуса, поступает в зону, ограниченную сверху серповидной поверхностью скребка, где происходит разрушение ламинарного пограничного сло и перемешивание жидкостных слоев между собой . Выход жидкости из зоны, ограниченной поверхностью скребка, осущест вл етс через зазоры рабочей кромки скребки 1. Однако дл обеспечени в этом апп рате в процессе обработки высоков зких жидкостей, например растворов по лимеров, высоких коэффициентов теплоотдачи необходимо, чтобы зазоры между зубь ми гребенчатого скребка были малы, т.е. гребенка-скребок должна быть достаточно частой. В этом случае при обработке растворов полимеров усиливаетс зарастание зазоров гребенчатого скребка, в результате чего аппарат приходитс часто останавливать дл чистки. С другой стороны,.если зазоры между зубь ми гребенчатого скребка вл ютс достаточно большилш, то такой скребок не в состо нии обеспечить требуемой турбулизацйи обрабатываемой среды и, кроме того, за зубь ми гребенчатого скребка огол етс больша часть теплообменной поверхности. Известен также роторный пленочный аппарат, содержащий корпус с рубашкой и ротор с жестко закрепленными на нем отбойными лопаст ми, перед которыми по ходу вращени ротора установлены скребковые ножи, укрепленные на подвесках , св занных с ротором посредством шарниров. В этой конструкции аппарата возможна как жестка , так и шарнирна св зь подвесок со скребковыми ножами. Дл обеспечени шарнирной св зи шарниры установлены непосредственно на скребковых ножах 2,. Недостатком такого аппарата вл ет с невысока надежность работы скребковых ножей. Это объ сн етс тем, что поджатие скребковых ножей к теплопере дакзщей внутренней поверхности корпуса осуществл етс набегающим потоком обрабатываемой среды, т.е. гидродинамически , так как шарниры, св зывающие ротор с подвесками, установлены за рабочими кромками скребковых ножей. Это в процессе работы аппарата при ло кальной деформации его корпуса или пр пригорании обрабатываемой среды на .теплопередающей поверхности ведет к заклиниванию ротора, изгибу и даже из лому подвесок. В случае шарнирной св зи подвесок со скребковыми ножами возможно глисси рование скребковых -ножей по теплопере дающей поверхности корпуса, что резко снижает интенсивность теплопереноса. Кроме того, установка шарнира не только на роторе, но и на скребковом ноже усложн ет конструкцию аппарата, ведет при обработке, например растворов полимеров СКИ-3, СКД и т.д. к его зарастанию, что способствует потере подвижности скребка и затрудн ет 1 обеспечение его надежной стыковки с корпусом аппарата. Указанные выше причины привод т к дальнейшему понижению надежности работы скребкового ножа. Цель изобретени - повышение надежности работы скребковых ножей. Поставленна цель достигаетс тем что в роторном пленочном аппарате, включающем корпус с рубашкой и ротор с жестко закрепленными на нем отбой7 ными лопаст ми, перед которыми по ходу вращени ротора установлены скребковые ножи, жестко укрепленные на подвесках, св занных с ротором посредством шарниров,.шарниры установлены на роторе по ходу его вращени перед рабочей кромкой скребковых ножей Кроме того, с целью интенсификации теплообмена за счет снижени в зкости жидкостей, например неньютоновских , отбойные лопасти выполнены ступенчатой формы. Установка шарниров на роторе по ходу его вращени перед рабочими кро ками скребковых ножей обеспечивает центробежное прижатие скребковых ножей к теплообменной поверхности корпуса аппарата, при этом исчезает опасность заклинивани ротора и повреждени подвесок, т.е. обеспечивает с надежна работа аппарата с сохранением высоких коэффициентов теплоот дачи. В случае исполнени отбойных лопастей ступенчатой формы обеспечивае с поджатие обрабатываемой среды к теплообменной поверхности корпуса и этим повышаетс скорость сдвига неньютоновских жидкостей, что уменьшае их в зкость, ведет к интенсификации теплообмена. Крометого, такое исполнение отбойных лопастей уменьшает механи ческий унос жидкости из аппарата за счет уменьшени брызгообразовани , а также увеличивает удерживающую способность аппарата. На фиг. 1 схематически изобреикено предлагаемое устройство, общий вид и гидравлическа картина движени обрабатываемой среды; на фиг. 2 и 3 варианты выполнени лопастей ступенчатой формы. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, окруженного рубашкой 2, ротора 3, установленного по оси.аппарата с жестко закрепленными на нем отбойными лопаст ми 4, подвесок 5 с жестко закрепленными на них скребковыми ножами б. Между лопаст ми 4 подвесками 5 установлены пружины 7, усиливающие прижатие скребковых ножей к корпусу аппарата. Шарниры 8 установлены на роторе 3 по ходу его вращени перед рабочими кромками скребковых ножей 6. Аппарат работает следующим образом . При вращении ротора 3 рабочие кромки скребковых, ножей 6 центробежной силой прижимаютс к теплообменной поверхности корпуса 1. Обрабатываема среда скребковыми ножами б снимаетс с теплообменной поверхности корпуса 1, проходит над скребковыми ножами б и переливаетс через них в зазоры между скребковыми ножами 6 и отбойными лопаст ми 4. В дальнейшем обрабатываема среда подхватываетс отбойными лопаст ми 4, с которых центробежной силой вновь сбрасываетс на теплообменную поверхность корпуса 1 под скребковые ножи 6. При встрече скребковых ножей 6 с каким-либо выступом , который образуетс деформацией корпуса 1, пригоранием продукта и т.д., подвески 5, установленные на шарнирах 8, отклон ютс и скребковые ножи 6 отход т от корпуса 1, пропуск, ка под собой выступ, а затем центробежной силой они вновь возвращаютс в в первоначальное состо ние. В случае исполнени отбойнык лопастей 4 ступенчатой формы (фиг. 2 и 3), обрабатываема среда после того как прошла в зазоры между скребковыми ножами б и отбойными лопаст ми 4, поступает под изогнутые поверхности отбойных лопастей 4, которые дополнительно поджимают сверху обра батываемую среду,что ведет к возникновению дополнительных касательных напр жений, способствующих повышению скорости сдвига среды. Повышение скорости сдвига приводит к снижению в зкости обрабатываемой среды (что особенно важно при обработке высоков зких неньютоновских материалов) и этим интенсифицирует теплообмен. Кроме того, поджатие обрабатываемой среды к теплообменной поверхности корпуса 1 увеличивает удерживающую способность аппарата и уменьшает брыэ гообразование. Подачей теплоносител в рубашку 2 в аппарате поддерживаетс заданный температурный режим. Крепление подвесок с помощью шарни ров г установленных на роторе по ходу его вращени перед ре бочими кромками скребковых ножей, позвол ет обеспечить повышение надежности работы скребковых ножей, что приводит к интенсивному стационарному теплообмену, увеличивает срок службы аппарата , а также дает возможность избегать зарастани теплообменной поверхности и проводит в аппарате обработку высоков зких сред. Формула изобретени 1. Роторный пленочный аппарат, содержащий корпус с рубашкой и ротор с жестко закреплеными на нем отбойныму 7 3 попаст ми, перед которыми по ходу врсццени ротора установлены скребковые ножи, жестко укрепленные на подвесках св занных с ротором посредством шар:нира , отличающийс тем, что, с целью повышени надежности работы скребкового ножа, шарииры. установлены на роторе по ходу его вращени перед рабочей кромкой скребковых ножей. 2. Роторный пленочный аппарат по П.1, отличающийс тем, что, с целью интенсификации теплообмена за счет снижени в зкости жидкости , отбойные лопасти выполнены ступенчатой формы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США 2546381, кл. 159-6, 27.03. 1951.
2.Патент Великобритании 1089872 кл. В 1 В, 8.11. 1967.